CHƯƠNG 1: ĐỊNH TUYẾN ĐỘNG Giao thức định tuyến động giúp cho “cuộc sống” của người quản trị mạng trở nên đơn giản hơn nhiều. Nhờ có định tuyến động mà người quản trị mạng không còn tốn thời gian để cấu hình đường cố định và chỉnh sửa lại chúng khi có sự cố. Với định tuyến động, router có thể tự động cập nhật và thay đổi việc định tuyến theo sự thay đổi của hệ thống mạng. Tuy nhiên định tuyến động cũng có những vấn đề của nó.
Trong chương này sẽ đề cập đến các vấn đề của giao thức định tuyến distance vector và các phương pháp mà những nhà thiết kế sử dụng để giải quyết những vấn đề này. Sau khi học xong chương này, sinh viên có khả năng: Phân biệt giao thức định tuyến Distance Vector và giao thức định tuyến Link State. Giải thích hoạt động của giao thức định tuyến RIP. Cấu hình và xử lý sự cố giao thức định tuyến RIP trên IPv4 và IPv6.1 | TỔNG QUÁT VỀ ĐỊNH TUYẾN ĐỘNG 1.1 | GIỚI THIỆU VỀ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN Giao thức định tuyến được sử dụng để giao tiếp giữa các router với nhau.
Giao thức định tuyến cho phép router này chia sẻ các thông tin định tuyến mà nó biết cho các router khác. Từ đó, các router có thể xây dựng và bảo trì bảng định tuyến của nó. Sau đây là một số giao thức định tuyến: Routing Information Protocol (RIP). Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP).
Open Shortest Path First (OSPF). Giao thức được định tuyến được sử dụng để định hướng cho dữ liệu của người dùng. Một giao thức được định tuyến sẽ cung cấp đầy đủ thông tin về địa chỉ lớp mạng để gói dữ liệu có thể truyền đi từ host này đến host khác dựa trên cấu trúc địa chỉ đó. Các giao thức được định tuyến: Trang 1 Internet Protocol (IP) Internetwork Packet Exchange (IPX) 1.2 | MỤC ĐÍCH CỦA GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN Mục đích của giao thức định tuyến là xây dựng và bảo trì bảng định tuyến.
Bảng định tuyến này mang thông tin về các mạng khác và các cổng giao tiếp trên router đến các mạng này. Router sử dụng giao thức định tuyến để quản lý thông tin nhận được từ các router khác, thông tin từ cấu hình của các cổng giao tiếp và thông tin cấu hình các đường cố định. Giao thức định tuyến cập nhật về tất cả các đường, chọn đường tốt nhất đặt vào bảng định tuyến và xóa đi khi đường đó không sử dụng được nữa. Router sử dụng thông tin trên bảng định tuyến để chuyển gói dữ liệu của các giao thức được định tuyến.
Định tuyến động hoạt động dựa trên cơ sở các thuật toán định tuyến. Khi cấu trúc mạng có bất kỳ thay đổi nào như mở rộng thêm, cấu hình lại, hay bị trục trặc thì kiến thức về mạng của các router phải thay đổi theo. Các router phải có kiến thức chính xác về cấu trúc hệ thống mạng. Khi tất cả router trong hệ thống đều có thông tin thống nhất về hệ thống mạng thì khi đó ta nói hệ thống mạng đã được hội tụ.
Thời gian để các router đồng bộ với nhau càng ngắn càng tốt vì khi các router chưa đồng bộ với nhau về các thông tin mạng thì chúng sẽ định tuyến sai. Với hệ thống tự quản (AS), toàn bộ hệ thống mạng toàn cầu được chia ra thành nhiều mạng nhỏ, dễ quản lý hơn. Mỗi AS có một số AS riêng, không trùng lắp với bất cứ AS nào khác, và mỗi AS có cơ chế quản trị riêng của mình.3 | PHÂN LOẠI CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN Đa số các thuật toán định tuyến được xếp vào 2 loại sau: Distance Vector.4 | ĐĂC ĐIỂM CỦA GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN DISTANCE VECTOR Trang 2 Hình 1: Ý nghĩa của Distance Vector Định tuyến distance vector thực hiện truyền bản sao của bảng định tuyến từ router này sang router khác theo định kỳ. Việc cập nhật định kỳ giữa các router giúp trao đổi thông tin khi cấu trúc mạng thay đổi.
Thuật toán định tuyến distance vector còn được gọi là thuật toán Bellman-Ford. Mỗi router nhận được bảng định tuyến của những router láng giềng kết nối trực tiếp với nó. Ví dụ như hình 2: router B nhận được thông tin từ router A. Sau đó router B cộng thêm khoảng cách từ router B đến router A (ví dụ như tăng số hop lên) vào các thông tin định tuyến nhận được từ A.
Khi đó router B sẽ có bảng định tuyến mới và truyền bảng định tuyến này cho router láng giềng khác là router C. Quá trình này xảy ra tương tự cho tất cả các router láng giềng khác. Hình 2: Trao đổi thông tin Router thu thập thông tin về khoảng cách đến các mạng khác, từ đó nó xây dựng và bảo trì một cơ sở dữ liệu về thông tin định tuyến trong mạng. Tuy nhiên, hoạt động theo thuật toán distance vector như vậy thì router sẽ không biết được chính xác cấu Trang 3 trúc của toàn bộ hệ thống mạng mà chỉ biết được các router láng giềng kết nối trực tiếp với nó mà thôi.
Giao thức định tuyến thuộc loại này: RIP, EIGRP.5 | ĐẶC ĐIỂM CỦA GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN LINK-STATE Thuật toán định tuyến Link-State là thuật toán Dijkstra’s hay còn gọi là thuật toán SPF (Shorttest Path First – Tìm đường ngắn nhất). Thuật toán định tuyến Link-State thực hiện việc xây dựng và bảo trì một cơ sở dữ liệu đầy đủ về cấu trúc của toàn bộ hệ thống mạng. Định tuyến Link-State sử dụng những công cụ sau: LSA (Link-State Advertisement): là một gói dữ liệu nhỏ mang thông tin định tuyến được truyền đi giữa các router. Cơ sở dữ liệu về cấu trúc mạng (Link-State database): được xây dựng từ thông tin thu thập được từ các LSA.
Thuật toán SPF: dựa trên cơ sở dữ liệu về cấu trúc mạng, thuật toán SPF sẽ tính toán để tìm đường ngắn nhất. Bảng định tuyến: chứa danh sách các đường đi đã được chọn lựa. Hình 3: Xây dựng bảng định tuyến Quá trình thu thập thông tin mạng để thực hiện định tuyến Link-State: Trang 4 Mỗi router bắt đầu trao đổi LSA với tất cả các router khác, trong đó LSA mang thông tin về các mạng kết nối trực tiếp của từng router. Từ đó, các router xây dựng cơ sở dữ liệu dựa trên thông tin của các LSA.
Mỗi router tiến hành xây dựng lại cấu trúc mạng theo dạng hình cây với bản thân nó là gốc, từ đó router vẽ ra tất cả các đường đi tới tất cả các mạng trong hệ thống. Sau đó thuật toán SPF chọn đường đi ngắn nhất để dựa vào bảng định tuyến. Trên bảng định tuyến sẽ chứa thông tin về các đường đi đã được chọn với cổng ra tương ứng. Bên cạnh đó, router vẫn tiếp tục duy trì cơ sở dữ liệu về cấu trúc hệ thống mạng và trạng thái của các đường liên kết.
Router phát hiện cấu trúc mạng thay đổi đầu tiên sẽ phát thông tin cập nhật cho tất cả các router khác. Router phát gói LSA trong đó có thông tin về router mới, các thay đổi về trạng thái đường liên kết. Gói LSA này được phát đi cho tất cả các router khác. Khi router nhận được gói LSA thì nó sẽ cập nhật lại cơ sở dữ liệu của nó với thông tin mới vừa nhận được.
Sau đó SPF sẽ tính lại để chọn đường lại và cập nhật lại cho bảng định tuyến. Một số nhược điểm của định tuyến Link-State: Bộ xử lý trung tâm của router phải tính toán nhiều. Đòi hỏi dung lượng bộ nhớ lớn. Chiếm dụng băng thông đường truyền.
Một số giao thức định tuyến thuộc loại này: OSPF, IS-IS. Ngoài cách phân loại như trên, người ta còn chia giao thức định tuyến động theo 2 dạng: “classful routing protocol” và “classless routing protocol”. Giao thức định tuyến dạng classful Các giao thức định tuyến dạng classful không quảng bá subnet-mask cùng với địa chỉ đích trong các gói tin cập nhật định tuyến. Do đó, khi router nhận được các cập nhật này, router phải lấy giá trị network-mask mặc định có cùng với địa chỉ lớp mạng của địa chỉ đích.
Nếu địa chỉ đích là kết nối trực tiếp với router, network-mask đuợc lấy cùng với network-mask được cấu hình trên cổng kết nối đến mạng đó. Nếu địa chỉ đích không nối trực tiếp, router sẽ lấy địa chỉ subnet-mask mặc định của địa chỉ mạng đích. Các giao thức thuộc loại này không hỗ trợ mạng VLSM, tóm tắt các tuyến tự động. giao thức định tuyến thuộc dạng này là RIPv1.
Trang 5 Giao thức định tuyến dạng classless Các giao thức định tuyến thuộc nhóm classless sẽ quảng bá thông tin “subnet mask” cùng với địa chỉ mạng quảng bá trong các gói tin cập nhật định tuyến, hỗ trợ VLSM, cho phép tóm tắt các tuyến một cách thủ công. Các giao thức định tuyến thuộc dạng này: RIPv2, OSPF, EIGRP.6 | HỆ THỐNG TỰ QUẢN (AUTONOMOUS SYSTEM -AS) Hệ thống tự quản (AS) là tập hợp các mạng có cùng chính sách định tuyến và được kết nối với nhau thông qua các router, mỗi hệ thống AS thường thuộc quyền sở hữu của một công ty hoặc của nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP). Mỗi AS đều có một số nhận diện được cung cấp bởi một nhà cung cấp AS. Tổ chức đăng ký số Internet của Mỹ (ARIN – American Registry of Internet Numbers) là nơi quản lý việc cấp số cho mỗi AS.
Chỉ số này dài 16 bit. Hình 4: Autonomous System 1.7 | IGP và EGP IGP (Interior Gateway Protocols) - Giao thức định tuyến nội được thiết kế để sử dụng cho hệ thống mạng của một đơn vị tổ chức mà thôi. Điều quan trọng nhất đối với việc xây dựng một giao thức định tuyến nội là chọn thông số nào và sử dụng những thông số đó ra sao để chọn đường đi trong hệ thống mạng. Giao thức định tuyến nội (IGP) gồm các giao thức RIP, OSPF, EIGRP.
EGP (Exterior Gateway Protocols) – Giao thức định tuyến ngoại được thiết kế để sử dụng giữa hai hệ thống mạng có cơ chế quản lý khác nhau. Các giao thức loại này thường được sử dụng để định tuyến giữa các ISP hoặc là giữa các ISP và các công ty khách hàng. Giao thức EGP tiêu biểu là giao thức BGP. Giao thức định tuyến ngoại cần phân biệt các hệ tự quản.
Giữa các hệ thống này phải có một giao thức để giao tiếp được với nhau. Trang 6 Hình 5: IGP và EGP 1.8 | GIÁ TRỊ AD (Administrator Distance ) AD là giá trị được sử dụng để đo đạc mức độ ưu tiên giữa các kỹ thuật định tuyến. khi một router học được những đường đi khác nhau từ nhiều phương thức định tuyến khác nhau cho cùng một mạng đích, router sẽ chọn đường đi theo phương thức nào có AD nhỏ nhất.