Hoạt động của giao thức OSPF

1
1
Hoạt động của giao thức OSPF
z Sinh viên : Chu Quang Tuấn
Nguyễn Việt Hưng B
z Lớp : Điện tử 6- K48
2
Nội dung
1. Giới thiệu chung
2. Thuật toán OSPF
3. Các loại mạng OSPF
4. Định dạng thông điệp của OSPF
5. Hoạt động của OSPF
6. So sánh OSPF với giao thức định tuyến
theo véc tơ khoảng cách
2
3
1. Giới thiệu chung
z Giao thức định tuyến nội vi ( IGP- Interior
Gateway Protocol) có hai loại chính là định
tuyến theo véc tơ khoảng cách và định tuyến
theo trạng thái đường liên kết
z Để khuyến khích sự chấp nhận kỹ thuật trạng
thái liên kết. Một nhóm trong IETF(Internet
Engineering Task Force ) đã thiết kế một giao
thức cổng nội có sử dụng thuật giải trạng thái
liên kết. Được gọi là Open SPF.
4
z Giao thức này nhằm vào một số mục đích
đầy tham vọng. Biến nó thành một chuẩn mà
mọi người có thể cài đặt mà không phải trả

chi phí bản quyền. Điều này đã khuyến khích
nhiều nhà sản xuất hỗ trợ OSPF. Do đó nó
đã được sử dụng khá phổ biến.
z OSPF cho phép một đơn vị phân chia các
mạng và các bộ định tuyến của nó thành
những tập hợp con gọi là khu vực ( area).
Mỗi khu vực là riêng biệt.
3
5
z Hình 1: Mạng OSPF lớn được thiết kế phân
cấp và chia thành nhiều vùng
6
z Với kích cỡ mạng lớn. VD: 900 router thay vì 9
router và vài nghìn subnet. Điều này dẫn đến thời
gian hội tụ của OSPF có thể chậm và các router có
thể thiếu bộ nhớ hay quá tải bộ xử lý.
z Việc phân chia mạng sao cho các router trong một
vùng biết ít thông tin tôpô về các subnet cũng như
router trong vùng khác. Nhờ vậy các router sẽ tốn ít
bộ nhớ hơn và mất ít thời gian xử lý để chạy SPF.
4
7
8
z Ở giữa biên giới hai vùng có một router
ABR(area border router)
z ABR không thông báo đầy đủ thông tin tôpô
về phần mạng của Area1 cho các router
trong Area2 thay vào đó ABR tổng kết về các
subnet trong Area1.Do đó các router trong
Area2 sẽ tưởng là có ít router hơn.

z Kết quả thuật toán SPF mất ít thời gian hơn
và cơ sở dữ liệu tôpô chiếm ít bộ nhớ hơn.
5
9
z Một ABR có cơ sở dữ liệu tôpô cho cả hai
vùng và chạy lại SPF khi các liên kết thay đổi
trạng thái ở một trong hai vùng.
z Việc sử dụng các vùng sẽ không làm giảm
các yêu cầu và bộ nhớ hoặc số phép tính
SPF của các ABR.
10
z OSPF cung cấp việc cân bằng giao thông
(load balancing). Nếu người quản lý xác định
nhiều tuyến đường đi đến một đích nào đó
với cùng một chi phí, OSPF sẽ phân bổ giao
thông đều nhau trên tất cả các tuyến đường
này và OSPF cũng là một trong những giao
thức cổng nội ( IGP) mở đầu tiên hỗ trợ việc
cân bằng giao thông, giao thức như RIP chỉ
chọn một con đường tới đích.
6
11
2. Thuật toán OSPF
2.1 Thuật toán chọn đường ngắn nhất
z Đường ngắn nhất là đường có chi phí ngắn
nhất. Edsger Wybe Dijkstra là nhà khoa học
máy tính người Hà Lan đã phát minh ra thuật
toán trên nên có tên gọi là thuật toán
Dijsktra.
z Thuật toán này xem hệ thống mạng là một

tập hợp các nodes được kết nối với nhau
bằng kết nối điểm-đến-điểm.
12
z Mỗi kết nối có một chi phí và mỗi node có
một tên.
z Mỗi node có đầy đủ cơ sở dữ liệu về trạng
thái của các đường liên kết do đó chúng có
đủ thông tin về cấu trúc vật lý của hệ thống
mạng. Tất cả các cơ sở dữ liệu này đều
giống nhau cho mọi router trong cùng một
vùng
7
13
z Thuật toán chọn đường ngắn nhất sẽ sử
dụng bản thân node làm điểm xuất phát và
kiểm tra các thông tin mà nó có về các node
kế cận.
z VD:một hệ thống mạng với chi phí các tuyến
như sau:
14
z Hình 2:
8
15
2.2 Đặc điểm
 Đáp ứng nhanh sự thay đổi của mạng
 Gửi cập nhật khi có sự thay đổi của hệ thống
 Gửi cập nhật định kỳ để kiểm tra trạng thái
đường liên kết
 Sử dụng cơ chế hello để xác địng router láng
giềng còn kết nối hay không.

Gói hello mang thông tin về các mạng kết
nối trực tiếp vào router
16
9
17
z Thông tin đinh tuyến được duy trì như thế
nào?
z Khi có một sự cố xảy ra trong mạng, ví dụ
một router láng giềng mất kết nối. Giao thức
định tuyến theo trạng thái đường liên kết lập
tức phát đi các gói LSAs ra toàn mạng một
địa chỉ multicast đặc biệt.
18
z Mỗi router nhận được một LSA, sẽ cập nhật
thông tin mới này vào cơ sở dữ liệu. Sau đó
nó lại chuyển tiếp gói LSA này cho các router
láng giềng khác.
z LSA làm cho mọi router trong vùng thực hiện
tính toán lại đường đi, chính vì vậy số lượng
router trong một vùng bị giới hạn.
10
19
z Việc trao đổi các LSA đựoc thực hiện khi có
một sự kiện xảy ra trong mạng chứ không
được thực hiện theo định kỳ, nhờ vậy tốc độ
hội tụ nhanh hơn vì không cần chờ hết thời
gian định kì các router mới được hội tụ.
20
11
21

2.3. Đặc điểm hoạt động
y Sử dụng thông tin từ gói hello và LSAs nhận
được từ các router láng giềng để xây dựng
cơ sở dữ liệu về cấu trúc hệ thống mạng.
y Sử dụng thuật toán SPF để tính toán đường
ngắn nhất đến từng mạng.
y Lưu kết quả chọn đường trong bảng định
tuyến.
22
3. Các loại mạng OSPF
z Router OSPF quyết định chọn router nào làm
láng giềng thân mật là tuỳ thuộc vào loại
mạng mà nó kết nối.
z Một khi mối quan hệ láng giềng thân mật
đựoc thiết lập thì thông tin về trạng thái
đường liên kết mới được trao đổi.
12
23
Giao tiếp OSPF nhận biết 3 loại mạng sau:
• Mạng quảng bá đa truy nhập ví dụ Ethernet.
• Mạng điểm-nối-điểm.
• Mạng không quảng bá đa truy nhập(NBMA-
Nonbroadcast multiaccess). Ví dụ như
Frame relay.
24
4. Định dạng thông điệp của OSPF
13
25
z Vùng version xác định phiên bản của giao
thức.

z Vùng type xác đinh kiểu của thông điệp
26
z Vùng SOURCE ROUTER IP ADDRESS cho
ta địa chỉ của nơi gửi.
z Vùng ARE ID là con số định danh 32 bít của
khu vực này
z Vùng AUTHENTICATION TYPE xác định mô
hình xác minh nào đựoc sử dụng.
14
27
Định dạng thông điệp Hello
28
z OSPF gửi thông điệp Hello trên mỗi liên kết theo
định kỳ để thiết lập và kiểm tra khả năng đi đến các
router lân cận.
z Vùng NETWORK MASK chứa mặt nạ của mạng mà
thông điệp được gửi đi.
z Vùng DEAD TIME cho giá trị thời gian tính bằng
giây.Sau thời hạn này coi như router bị “chết”.
z Vùng HELLO INTER là khoảng thời gian giữa các
thông điệp Hello.
15
29
z Vùng GWAY PRIO là độ ưu tiên của bộ định
tuyến.
z Vùng DESIGNATED ROUTER và BACKUP
DESIGNATED ROUTER chứa địa chỉ IP của
bộ định tuyến đựơc chỉ định và bộ dự phòng
của bộ định tuyến được chỉ định của mạng.
z Vùng NEIGHBOUR IP ADDRESS chứa địa

chỉ IP của tất các máy lân cận mà nó vừa gửi
30
Định dạng thông điệp DATABASE
DESCRIPTION (DBD)
z Các router trao đổi thông điệp OSPF
database description để khởi động cơ sở dữ
liệu cấu hình mạng.
z Khi trao đổi, một bộ định tuyến đóng vai trò
chủ còn những cái khác đóng vai trò thứ.
Những cái thứ đáp lời lại mỗi thông điệp
database description.
16
31
32
z Bít S để chỉ ra rằng thông điệp được gửi đi
từ máy chủ thứ 1 hay thứ 0. Bít I là 1 trong
các thông điệp khởi động, bít M là 1 nếu có
thêm thông điệp tiếp theo sau.
z Vùng DATABASE SEQUENCE NUMBER
đánh số thứ tự các thông điệp để bên nhận
có thể biết được cái nào bị mất.Thông điệp
khởi động chứa một sô nguyên ngẫu nhiên R
17
33
z Vùng LINK TYPE đến vùng LINK AGE mô tả
một liên kết trong cấu hình mạng
34
z Vùng LINK ID cho ta định danh của liên kết
(Có thể là địa chỉ IP của bộ định tuyến hay
mạng tuỳ thuộc vào kiểu liên kết).

z Vùng ADVERTISING ROUTER xác định địa
chỉ của bộ định tuyến thông báo liên kết này.
z Vùng LINK SEQUENCE NUMBER chứa một
số nguyên được phát sinh bỏi bộ định tuyến
đó để đảm bảo rằng các thông điệp không bị
thất lạc hoặc không mất thứ tự khi nhận.
18
35
z Vùng LINK CHECK SUM cung cấp sự bảo
đảm hơn thông tin liên kết không bị hư hỏng.
z Vùng LINK AGE cho ta biết thời gian của mỗi
thông điệp theo thứ tự kể từ khi liên kết được
thiết lập.
36
Định dạng thông điệp LINK STATUS
REQUEST
z Sau khi trao đổi các thông điệp database description
với máy lân cận, bộ định tuyến có thể phát hiện một
phần của cơ sở dữ liệu của nó không được update
thông tin mới nhất.
z Để yêu cầu các máy lân cung cấp thông tin cập
nhật, bộ định tuyến gửi đi thông điệp Link Status
Request. Thông điệp này liệt kê các liên kết cụ thể,
các máy lân cận sẽ gửi lại các thông tin mới nhất về
các liên kết đó.
19
37
38
z Có 3 vùng được lặp lại cho mỗi liên kết về
trạng thái nào đó được yêu cầu. Có thể cần

nhiều hơn một thông điệp nếu danh sách
yêu cầu quá dài.
20
39
Định dạng thông điệp LINK STATUS
UPDATE
z Các bộ định tuyến broadcast trạng thái của
các liên kết với thông điệp Link Status
Update.
z Mỗi cập nhật bao gồm một danh sách các
thông báo.
40
21
41
z Mỗi thông báo về trạng thái liên kết có một
phần đầu được định dạng như trong hình
sau
42
z Các giá trị của các vùng trong bảng trên có ý
nghĩa như trong thông điệp DataBase
Description (DBD).
22
43
5. Hoạt động của OSPF
z Khi router bắt đầu khởi động tiến trình định
tuyến OSPF trên một cổng nào đó, nó sẽ gửi
một gọi Hello ra cổng đóvàtiếp tục gửi hello
theo định kì.
z Gói hello mang các thông tin cần thống nhất
giữa mọi router láng giềng trước khi có thể

thiết lập mối quan hệ thân mật và trao đỏi
thông tin về trạng thái đường liên kết.
44
23
45
46
24
47
48
25
49
50