Trong bối cảnh các hệ thống mạng lớn, khi mà việc cấu hình thủ công rất mất thời gian và tồn đọng nhiều hạn chế, định tuyến động chính là giải pháp giúp các router tự động tìm được đường đi qua các lớp mạng của nhau thông qua khai báo thông tin cần thiết. OSPF là một giao thức định tuyến động phổ biến được sử dụng rộng rãi hiện nay với khả năng hội tụ nhanh cho phép cập nhật đường đi mới khi cso thay đổi. bài viết sẽ đi sâu vào các thành phần của giao thức cũng như cách hoạt động để có thể tìm được đường đi ngắn nhất đến các lớp mạng trong hệ thống.
- So sánh với định tuyến tĩnh
- Thuật toán được dùng để xác định đường đi dựa theo thông tin trên bảng định tuyến.
- Giao thức định tuyến để trao đổi các gói chứa thông tin với nhau. (OSPF dùng các gói LSA (Link-state advertisement: quảng bá trạng thái của một liên kết mạng )
- Phân loại vùng:
- Hội tụ nhanh: tính toán lại đường đi nếu có thay đổi.
- Cân bằng tải với các đường dẫn chi phí bằng nhau.
- Chống vòng lặp với thuật toán đường đi ngắn nhất.
- Cấu hình phức tạp.
- Yêu cầu thiết kế các vùng nhất quán để tối ưu hiệu suất.
Mô hình gồm 3 router nối nhau, mỗi router nối xuống 1 PC.
Yêu cầu: cấu hình OSPF để 3 router thấy được các lớp mạng của nhau, ping kiểm tra giữa các PC.
Kiểm tra kết quả
Đặt ip tĩnh trên các pc
Cấu hình định tuyến OSPF: ta cần khai báo các lớp mạng cần quảng bá của chính router đó cho các router lân cận. Router-id mặc định là 1, wildcard mask là nghịch đảo của subnet mask.
Với R1 thì đó là 3 lớp mạng 192.168.10.0/24, 192.168.1.0/24, 192.168.2.0/24. Tương tự với R2 và R3
Với mỗi router đều đã học được đường đi đến 3 lớp mạng khác đó là 2 mạng nội bộ và mạng nối giữa 2 router còn lại.
Tiến hành ping kiểm tra từ PC1 qua PC2 và PC3
Mục lục
I. Định tuyến động1. Khái niệm
2. Thành phần
3. Phân loại
II. OSPF1. Khái niệm
2. Thành phần
3. Cơ chế hoạt động
4. Ưu nhược điểm
4.1 Điểm mạnh
4.2 Hạn chế
III. Cấu hình OSPF1. Mô hình
2. Cấu hình chi tiết
3. Kiểm tra kết quả
2. Cấu hình chi tiết
3. Kiểm tra kết quả
I. Định tuyến động
1. Khái niệm
- Khác với định tuyến tĩnh cần phải cấu hình thủ công, định tuyến động giúp các router chia sẻ thông tin các lớp mạng với nhau, từ đó tự học được đường đi đến các mạng không gần kề.- So sánh với định tuyến tĩnh
| So sánh | Định tuyến động | Định tuyến tĩnh |
| Cách cấu hình | Cấu hình thông tin cần thiết, router sẽ tự học lớp mạng của nhau | Thủ công hoàn toàn |
| Khả năng điều chỉnh | Linh hoạt, tự động điều chỉnh khi có thay đổi | Cần can thiệp thủ công khi có thay đổi |
| Tài nguyên | Tiêu tốn tài nguyên (CPU, băng thông) | Không tốn tài nguyên vì không trao đổi thông tin |
| Bảo mật | Thấp hơn vì trao đổi thông tin định tuyến công khai | Cao hơn |
| Hội tụ | Có hội tu, cập nhật định tuyến khi có thay đổi | Không |
| Ứng dụng | Mạng lớn, phúc tạp, có thay đổi thường xuyên | Mạng đơn giản |
2. Thành phần
- Các bảng định tuyến để lưu thông tin các tuyến đường, từ đó chọn ra đường đi ngắn nhất.- Thuật toán được dùng để xác định đường đi dựa theo thông tin trên bảng định tuyến.
- Giao thức định tuyến để trao đổi các gói chứa thông tin với nhau. (OSPF dùng các gói LSA (Link-state advertisement: quảng bá trạng thái của một liên kết mạng )
3. Phân loại
- IGP (Interior gateway protocols): là các giao thức trao đổi thông tin định tuyến trong một AS (Autonomous Systems: tập hợp các mạng được quản lý bởi 1 tổ chức). IGP gồm 3 loại nhỏ:+ Distance vector (RIP):
- Chia sẻ định kỳ toàn bộ bảng định tuyến với các router gần kề.
- Cơ chế: dựa trên khoảng cách (ở đây là số bước nhảy - hop count).
+ Link-state (OSPF):
- Chia sẻ trạng thái các liên kết của chính nó với các router khác trong khu vực nhất định.
- Xây dựng bản đồ đường đi hoàn chỉnh, dựa theo thuật toán Dijkstra để tìm đường đi ngắn nhất.
+ Hybrid (EIGRP): kết hợp giữa 2 loại trên.
- EGP (Exterior gateway protocols): Trao đổi thông tin định tuyến giữa các AS. (BGP)II. OSPF
1. Khái niệm
OSPF (Open shortest path first) là giao thức định tuyến động thuộc nhóm link-state trong các giao thức IGP.2. Thành phần
- Ba thành phần chính trong OSPF:+ Cấu trúc dữ liệu:
- Adjacency database: thông tin các router lân cận đã liên kết.
- Link-state database (LSDB): thông tin về các router, đường đi trong một vùng OSPF.
- Forwarding database: dùng thuận toán Dijkstra để tạo ra bảng định tuyến.
+ Gói tin giao thức định tuyến:
- Hello packet: khám phá các router lân cận để thiết lập láng giềng.
- Database description packet (DBD): kiểm tra tính đồng bộ của LSDB.
- Link-state request packet (LSR): yêu cầu thông tin về LSA từ router khác.
- Link-state update packet (LSU): cập nhật thông tin về các liên kết và trạng thái của router.
- Link-state acknowledgment packet (LSAck): xác nhận đã nhận gói LSU
+ Thuật toán đường đi ngắn nhất (SPF - Shortest path first): dùng thuật toán Dijkstra
- Tạo ra cây SPF từ việc chọn mỗi router làm gốc và tính toán đường đi ngắn nhất tới mỗi node.
- Lưu thông tin vào forwarding database.
+ Backbone area (area 0): Vùng trung tâm, kết nối tất cả router khác.
+ Normal areas: vùng bình thường, chứa đầy đủ thông tin định tuyến.
+ Stub areas: giới hạn thông tin định tuyến, dùng trong giảm thiểu kích thước và độ phức tạp bảng định tuyến.
- Phân loại router:+ Internal router: chỉ thuộc một vùng OSPF duy nhất.
+ Area border router (ABR): kết nối nhiều vùng OSPF, bao gồm cả vùng backbone.
+ Autonomous system boundary router (ASBR): kết nối OSPF ra mạng bên ngoài hoặc với các giao thức định tuyến khác.
+ Designated router (DR) và backup designated router (BDR): được bầu chọn trên mạng đa truy cập để tối ưu quá trình trao đổi thông tin định tuyến.
3. Cơ chế hoạt động
- Các trạng thái hoạt động của OSPF+ Down state: chưa nhận được gói hello từ các router lân cận.
+ Init state: Nhận các gói hello từ router khác nhưng chưa ở chiều ngược lại.
+ Two-way state: thấy được gói hello cùa nhau, thiết lập giao tiếp 2 chiều. Trong mạng mạng đa truy cập thì còn bầu chọn DR và BDR.
+ ExStart state: router có độ ưu tiên (nếu bằng nhau thì so sánh router id) cao hơn cao hơn trở thành master để tiến hành trao đổi DBD chứa các sequence number.
+ Exchange state: trao đổi DBD chứa header của LSA.
+ Loading state: gửi các gói LSR để yêu cầu các LSA bị thiếu. Các router lân cận trả về các LSU.
+ Full state: Đồng bộ LSDB hoàn tất, có thể tính toán thuật toán SPF.
4. Ưu nhược điểm
4.1 Điểm mạnh
- Hỗ trợ cả IPv4 và IPv6.- Hội tụ nhanh: tính toán lại đường đi nếu có thay đổi.
- Cân bằng tải với các đường dẫn chi phí bằng nhau.
- Chống vòng lặp với thuật toán đường đi ngắn nhất.
4.2 Hạn chế
- Tiêu tốn tài nguyên (CPU, băng thông) để tính toán đường đi.- Cấu hình phức tạp.
- Yêu cầu thiết kế các vùng nhất quán để tối ưu hiệu suất.
III. Cấu hình OSPF
1. Mô hình
Mô hình gồm 3 router nối nhau, mỗi router nối xuống 1 PC.
Yêu cầu: cấu hình OSPF để 3 router thấy được các lớp mạng của nhau, ping kiểm tra giữa các PC.
2. Cấu hình chi tiết
Cấu hình các giao diện theo ip như mô hình, với R1 là 3 cổng g0/0, g0/1, g0/3. Tương tự với R2 và R3.
Mã:
R1(config)# int g0/0
R1(config-if)# ip add 192.168 .10.1 255.255.255.0
R1(config-if)# no sh
R1(config-if)# int g0/1
R1(config-if)# ip add 192.168 .1.1 255.255.255.0
R1(config-if)# no sh
R1(config-if)# int g0/13
R1(config-if)# ip add 192.168 .2.1 255.255.255.0
R1(config-if)# no shĐặt ip tĩnh trên các pc
Mã:
PC1 > ip 192.168.10.10 255.255.255.0 192.168.10.1
Mã:
Router(config)# router ospf [process-id]
Router(config-router)# network [ip_addr] [wildcard_mask] area [area_id]
Mã:
R1(config)# router ospf 1
R1(config-router)# network 192.168.10.0 0.0.0.255 area 0
R1(config-router)# network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0
R1(config-router)# network 192.168.2.0 0.0.0.255 area 03. Kiểm tra kết quả
Kiểm tra cấu hình định tuyến trên 3 router
Với mỗi router đều đã học được đường đi đến 3 lớp mạng khác đó là 2 mạng nội bộ và mạng nối giữa 2 router còn lại.
Tiến hành ping kiểm tra từ PC1 qua PC2 và PC3
Bài viết liên quan
Được quan tâm
Bài viết mới