Môn học thiết kế và triển khai mạng ip đề tài triển khai hệ thống mạng đa tầng sử dụng định tuyến động rip, ospf, bgp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THƠNG

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN
Mơn học: Thiết kế và Triển khai mạng IP
Đề tài: Triển khai hệ thống mạng đa tầng sử dụng định tuyến động
RIP, OSPF, BGP
Sinh viên thực hiện:
Võ Việt Dũng
Nguyễn Minh Đức
Nguyễn Trọng Hải
Phan Thị Lệ Hằng

20183723
20183713
20183730
20183732

Giảng viên hướng dẫn:

TS. Phạm Huy Hoàng

Hà Nội, tháng 6 năm 2021


MỤC LỤC
MỤC LỤC.................................................................................................................... 1
1.

PHẦN MỞ ĐẦU...................................................................................................3

2.

LÝ THUYẾT........................................................................................................3
2.1. Hệ thống tự trị (Autonomous System/AS).......................................................3
2.2. RIP...................................................................................................................3
2.2.1.

Khái niệm..............................................................................................3

2.2.2.

Cách thức hoạt động..............................................................................4

2.2.3.

Hạn chế..................................................................................................4

2.3. OSPF...............................................................................................................4
2.3.1.

Khái niệm..............................................................................................4

2.3.2.

Cách thức hoạt động..............................................................................4

2.4. BGP.................................................................................................................5
2.4.1.

Khái niệm..............................................................................................5

2.4.2.

Cách thức hoạt động..............................................................................5

2.4.3.

Thứ tự ưu tiên trong BGP......................................................................5

2.5. Hệ thống mạng đa tầng....................................................................................6

3.

2.5.1.

Mạng Tier 1...........................................................................................6

2.5.2.

Mạng Tier 2...........................................................................................6

TRIỂN KHAI CÀI ĐẶT.......................................................................................7
3.1. Mơ hình mạng..................................................................................................7
3.2. Cài đặt chung...................................................................................................9
3.3. Triển khai mơ hình Hình 2...............................................................................9
3.3.1.

Cấu hình IP............................................................................................9

3.3.2.

Cấu hình cho các router OSPF.............................................................12

3.3.3.

Vận hành OSPF trên mơ hình Hình 2..................................................14

3.4. Triển khai mơ hình Hình 3.............................................................................16
3.4.1.

Cấu hình IP..........................................................................................16

3.4.2.

Cấu hình router RIP.............................................................................19

3.4.3.

Vận hành RIP trên mơ hình Hình 3......................................................21

3.5. Triển khai mơ hình Hình 1.............................................................................22
2


3.5.1.

Cấu hình IP..........................................................................................22

3.5.2.

Config cho các router OSPF................................................................24

3.5.3.

Vận hành OSPF trên mơ hình Hình 1..................................................27

3.6. Cấu hình BGP cho các router BGP................................................................29

4.

3.6.1.

Cấu hình BGP......................................................................................29

3.6.2.

Vận hành BGP trên tồn mơ hình mạng..............................................31

VẬN HÀNH HỆ THỐNG..................................................................................34
4.1. Kiểm tra kết nối bằng ping và tracepath:.......................................................34
4.2. Kiểm tra tính đáp ứng của OSPF với AS 1....................................................35
4.3. Kiểm tra tính đáp ứng của RIP với AS 2.......................................................37

5.

CÀI ĐẶT DỊCH VỤ DNS..................................................................................39
5.1. Cài đặt DNS mydomain.vn............................................................................39
5.2. Cài đặt DNS nhom5.vn trên PC1...................................................................41
5.3. Cài đặt DNS nhomV.vn trên PC0..................................................................42
5.4. Kiểm tra kết nối đến DNS server bằng lệnh dig và nslookup........................43

6.

GỬI MAIL TỪ CÁC DNS SERVER..................................................................44
6.1. Gửi mail từ nhom5.vn đến mydomain.vn......................................................44
6.2. Gửi mail từ nhomV.vn đến mydomain.vn.....................................................44

7.

TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................45

3


1. PHẦN MỞ ĐẦU
Trong quá trình phát triển của cuộc sống ngày nay, Internet đã và đang trở thành
một công cụ để ta có thể tương tác, giao dịch, tra cứu thơng tin cũng như lưu trữ dữ
liệu. Do đó, hiểu rõ việc triển khai cũng như nắm được rõ các giải thuật trên các
Router hỗ trợ việc định tuyến là điều vô cùng quan trọng đối với những kĩ sư tương
lai. Do đó, trong khn khổ của bài tập này, em xin trình bày về cách thiết lập cũng
như cách vận hành hệ thống mạng 3 tầng:
-

Tầng trên cùng là khu vực ứng với các router của nhà mạng (ISP), ở khu vực
này, giải thuật định tuyến được sử dụng là BGP
Tầng giữa là khu vực các router trong mạng nội vùng, được định tuyến sử dụng
giải thuật OSPF hoặc RIP.
Tầng dưới cùng là các máy tính cá nhân, kết nối trực tiếp vào các Router.

2. LÝ THUYẾT

2.1. Hệ thống tự trị (Autonomous System/AS)
Là một tập hợp kết nối một số mạng IP được quản lý định tuyến bởi một thực thể
hành chính. Mỗi thực thể gồm nhiều đơn vị con. Mỗi đơn vị này quản lý và vận hành
hệ thống mạng vật lý một cách độc lập. Các mạng này sau đó được kết nối với nhau
và định tuyến theo một thiết kế chung xác định bởi thực thể. Như vậy, tồn bộ hệ
thống bên trong này có thể được coi như một hệ thống tự trị AS.
Trong hệ thống này, cấu hình và sơ đồ kết nối mạng có thể được xác định rõ ràng.
Mặt khác, rõ ràng rằng, AS này sẽ không thể nắm được sơ đồ kết nối của AS khác.
Điều này dẫn đến các giao thức định tuyến riêng được xác định để thực hiện trong và
ngoài AS, bao gồm:
- Internal Gateway Protocols (IGPs): là các giao thức cho phép các router định
tuyến trong AS. Trong bài, ta sẽ sử dụng 2 giao thức IGP, bao gồm Routing
Information Protocol (RIP) và Open Shortest Path First (OSPF).
- Exterior Gateway Protocol (EGPs): là các giao thức định tuyến kết nối giữa các
AS. Trong bài, ta sử dụng giao thức EGP là Border Gateway Protocol (BGP).
2.2. RIP
2.2.1. Khái niệm
RIP là một giao thức định tuyến dạng IGP được dùng cho các AS có kích thước
nhỏ, khơng sử dụng cho hệ thống mạng lớn và phức tạp. Giao thức thông tin định
tuyến thuộc loại giao thức định tuyến khoảng cách vectơ (distance-vector), giao thức
sử dụng giá trị để đo lường đó là số bước nhảy (hop count) trong đường đi từ nguồn
đến đích. Mỗi bước đi trong đường đi từ nguồn đến đích được coi như có giá trị là 1
hop count. Khi một bộ định tuyến nhận được 1 bản tin cập nhật định tuyến cho các gói
tin thì nó sẽ cộng 1 vào giá trị đo lường đồng thời cập nhật vào bảng định tuyến.
2.2.2. Cách thức hoạt động

4


RIP sử dụng thuật toán định tuyến theo véctơ khoảng cách Distance Vector

Algorithms (DVA). Đây là một thuật toán định tuyến tương thích nhằm tính tốn con
đường ngắn nhất giữa các cặp nút trong mạng, dựa trên phương pháp tập trung được
biết đến như là thuật toán Bellman-Ford. Các nút mạng thực hiện q trình trao đổi
thơng tin trên cơ sở của địa chỉ đích, nút kế tiếp, và con đường ngắn nhất tới đích.
2.2.3. Hạn chế
RIP phải xử lý một số lỗi do thuật giải cơ sở gây ra. Đầu tiên, trong suốt thời
gian “holddown” sau khi có thơng tin định tuyến bị thay đổi, nếu router nhận được
thông tin cập nhật từ một router láng giềng khác nhưng thơng tin này cho biết có
đường đến mạng X với thông số định tuyến tốt hơn con đường mà router trước đó thì
nó sẽ bỏ qua, khơng cập nhật thơng tin này.
Tiếp theo là lỗi đếm vô hạn. Định tuyến lặp có thể xảy ra khi bảng định tuyến
trên các router chưa được cập nhật do quá trình hội tụ chậm.
2.3. OSPF
2.3.1. Khái niệm
OSPF là một giao thức định tuyến IGP link – state điển hình. Đây là một giao
thức được sử dụng rộng rãi trong các mạng doanh nghiệp có kích thước lớn. Giao thức
OSPF được chuẩn hố cho các router để trao đổi thông tin và xây dựng nên cơ sở dữ
liệu link state. OSPF chỉ hoạt động trong một vùng AS nên nó được xếp vào loại
giống với RIP.
2.3.2. Cách thức hoạt động
Mỗi router khi chạy giao thức sẽ gửi các trạng thái đường link của nó cho tất cả
các router trong vùng (area). Sau một thời gian trao đổi, các router sẽ đồng nhất được
bảng cơ sở dữ liệu trạng thái đường link (Link State Database – LSDB) với nhau, mỗi
router đều có được bản đồ mạng của cả vùng. Từ đó mỗi router sẽ chạy giải thuật
Dijkstra tính tốn ra một cây đường đi ngắn nhất (Shortest Path Tree) và dựa vào cây
này để xây dựng nên bảng định tuyến.
Khi router chạy OSPF thì phải có một giá trị duy nhất dùng để định danh cho
router trong cộng đồng các router chạy OSPF. Giá trị này được gọi là Router – id.
Router – id trên router chạy OSPF có định dạng của một địa chỉ IP.
Mặc định, tiến trình OSPF trên mỗi router sẽ tự động bầu chọn giá trị router –

id là địa chỉ IP cao nhất trong các interface đang active, ưu tiên cổng loopback. Để đổi
lại router – id của tiến trình, phải thực hiện khởi động lại router hoặc gỡ bỏ tiến trình
OSPF rồi cấu hình lại, khi đó tiến trình bầu chọn router – id sẽ được thực hiện lại với
các interface đang hiện hữu trên router.
Có một cách khác để thiết lập lại giá trị router – id là sử dụng câu lệnh “routerid” để thiết lập bằng tay giá trị này trên router
Router (config) # router ospf 1
Router (config-router) # router-id A.B.C.D

5


hoặc thiết lập thơng qua file config với dịng
ospf router id A.B.C.D

2.4. BGP
2.4.1. Khái niệm
BGP là một thành phần quan trọng của mạng Internet trong việc định tuyến các
router giữa các AS khác nhau [ CITATION Ste03 \l 1033 ]. Nó hoạt động dựa trên
việc cập nhật một bảng chứa các địa chỉ mạng (prefix) cho biết mối liên kết giữa các
hệ thống tự trị (autonomous system, tập hợp các hệ thống mạng dưới cùng sự điều
hành của một nhà quản trị mạng, thông thường là một nhà cung cấp dịch vụ Internet,
ISP). BGP là một giao thức vector đường đi (path vector). Khác với các giao thức tìm
đường khác như RIP (vector độ dài), OSPF (trạng thái liên kết), BGP chọn đường
bằng một tập các chính sách và luật. Phiên bản BGP hiện nay là phiên bản 4, dựa trên
RFC 4271. BGP được sử dụng thay thế cho EGP và xóa hẳn mạng xương sống
NSFNET nhằm giúp cho Internet trở thành một hệ thống phân tán đúng nghĩa. Ngoài
việc sử dụng BGP giữa các AS, BGP cũng có thể được sử dụng trong các mạng riêng
quy mô lớn do OSPF không đáp ứng được. Một lý do khác là dùng BGP để hỗ trợ
multihome.
Đa số người sử dụng Internet thường khơng sử dụng BGP một cách trực tiếp.

Chỉ có các nhà cung cấp dịch vụ Internet sử dụng BGP để trao đổi đường đi. BGP là
một trong những giao thức quan trọng nhất đảm bảo tính kết nối của Internet.
2.4.2. Cách thức hoạt động
Các thiết bị tìm đường (router) sử dụng BGP kết nối từng cặp (peering) với
nhau bằng cách thiết lập phiên làm việc trên giao thức TCP qua cổng 179. Phiên kết
nối này được duy trì bằng việc gửi các thông điệp keep-alive 19 byte mỗi 60 giây
(mặc định).
Có bốn loại thơng điệp BGP là open (mở phiên kết nối), update (thông báo
hoặc rút lại một đường đi), notification (thơng báo lỗi), keep-alive (duy trì phiên kết
nối)










2.4.3. Thứ tự ưu tiên trong BGP
Chọn đường đi tường minh trong bảng trước(so với đường đi mặc định)
Chọn đường đi có trọng số cao nhất (weight) (chỉ với router của Cisco)
Chọn đường đi có độ ưu tiên cục bộ cao nhất (local preference)
Chọn đường đi do chính người quản trị mạng cài đặt trên router (static route, có
thuộc tính origin là INCOMPLETE)
Chọn đường đi đi qua ít AS nhất (AS path ngắn nhất)
Chọn đường đi có nguồn gốc bên trong trước (origin = IGP < EGP)
Chọn đường đi có độ ưu tiên gần/xa thấp nhất MED (Multi exit discriminator)
Chọn đường đi ra bên ngồi trước (external path)

Chọn đường đi có độ đo IGP đến hop tiếp theo thấp nhất (IGP metric to the
next hop)
6





Chọn đường đi tồn tại trong bảng lâu nhất (oldest one)
Chọn đường đi đến router tiếp theo có BGP ID thấp nhất

2.5. Hệ thống mạng đa tầng
Cũng giống như ứng dụng, internet cũng được phân tầng thành các tier. Các tier ở
lớp dưới cung cấp dịch cho tier ở trên. Các tier ở trên trả tiền để nhận được dịch vụ
của các tier ở dưới. Hiện nay, mơ hình của Internet được chia thành nhiều tầng. Các
mạng tier 1 sẽ ở tầng trên cùng, cung cấp kết nối cho các mạng tier 2 ở tầng dưới kết
nối được với nhau. Các mạng tier 1 là những công ty lớn, như đã liệt kê ở bảng 1, còn
các mạng tier 2 là những nhà cung cấp dịch vụ mạng (ISP) tầm cỡ quốc gia, ở Việt
Nam có thể kể đến như: VNPT, FPT, Viettel, …
2.5.1. Mạng Tier 1
Trên thế giới, dù có nhiều nhà cung cấp mạng (Internet Service Provider/ISP), tuy
nhiên, để có thể trở thành mạng tồn cầu (mạng Tier 1), hiện nay chỉ có rất ít cơng ty
có thể đạt được. Điều này do giới hạn về tiềm lực tài chính cũng như các yếu tố về
địa, chính trị.
Thứ hạng
CAIDA
AS
23
1

Độ dài đường
cáp quang
quản lý

Mỹ
Mỹ

Số
lượng
AS
7018
3356

Đức

3320

20

250,000

Mỹ
Anh
Anh
Pháp
Hồng Kông
Nhật Bản
Ấn Độ
Ý
Tây Ban Nha

Thụy Điển
Mỹ
Mỹ

3257
6830
2914
5511
3491
1239
6453
6762
12956
1299
701
6461

3
31
5
18
9
27
6
8
14
2
22
10

232,934
800,000

Tên

Trụ sở

AT&T
Century Link
Deutsche Telekom Global
Carrier
GTT Communications, Inc.
Liberty Global
NTT Ltd.
Orange
PCCW Global
Sprint
Tata Communications
Telecom Italia Sparkle
Telxius
Telia Carrier
Verizon Enterprise Solutions
Zayo Group

660,000
885,139

42,000
700,000
560,000

65,000
65,000
805,000
196,339

2.5.2. Mạng Tier 2
Các tier 2 và tier 3 là các công ty sử dụng dịch vụ cable do Tier 1 cung cấp để cung
cấp dịch vụ cho người dùng mà ta hay gọi là các ISP.
3. TRIỂN KHAI CÀI ĐẶT
3.1. Mơ hình mạng

7


Hình 1 Mơ hình mạng tổng quan

Hình 2 Mơ hình mạng tầng trên cùng

8


Hình 3 Mơ hình mạng tầng giữa và tầng dưới (1)

Hình 4 Mơ hình mạng tầng giữa và tầng dưới (2)

Trong mơ hình của mình, Hình 2, Hình 3 là các mơ hình sử dụng OSPF, Hình 4 sẽ
sử dụng RIP cho việc định tuyến.
9

3.2. Cài đặt chung
- Cài đặt quagga:

-

Cài đặt telnet:

-

Thiết lập sysctl cho phép ip_forwarding để biến PC thành router:

3.3. Triển khai mơ hình Hình 3
3.3.1. Cấu hình IP
- Config router R3:
+ enp0s3 (128.123.1.2/16):

+ enp0s8 (192.168.2.1/24):

10


+ enp0s9 (192.168.1.1/24):

- Config router R4:
+ enp0s3 (192.168.2.2/24):

+ enp0s8 (192.168.3.1/24):

11

+ enp0s9 (192.168.4.1/24):

- Config router R5:
+ enp0s3 (192.168.1.2/24):

+ enp0s8 (192.168.3.2/24):

+ enp0s9 (192.168.5.1/24):

12


- Config PC1 (192.168.4.10/24):

- Config PC2 (192.168.5.10/24):

- Config router R9
+ enp0s3
+ enp0s8
-Config router R10
+ enp0s3
+ enp0s8
-

3.3.2. Cấu hình cho các router OSPF
Cấu hình cho R3:
+ Cấu hình zebra.conf:

13

+ Cấu hình ospfd.conf

Thơng tin “default-information originate always” giúp các router khác trong AS thiết
lập default gateway đi qua R6
-

Cấu hình cho R4
+ Cấu hình zebra.conf

+ Cấu hình ospfd.conf

-

Cấu hình cho R5
+ Cấu hình zebra.conf

14


+ Cấu hình ospfd.conf

-

Cấu hình cho R10
+ Cấu hình zebra.conf

+ Cấu hình ospfd.conf

3.3.3. Vận hành OSPF trên mơ hình Hình 3
Lưu ý: tất cả các router đã được tắt iptables.
-

Khởi động ospf trên router R3

-

Khởi động ospf trên router R4

15


-

Khởi động ospf trên router R5

-

Kiểm tra trên các router, thấy các địa chỉ đã được cập nhật vào bảng định tuyến
+ R3:

+ R4:

+ R5:

16


3.4. Triển khai mơ hình Hình 4

3.4.1. Cấu hình IP
- Config router R6:
+ enp0s3 (119.118.1.2/16):

+ enp0s8 (192.169.2.1/24):

+ enp0s9 (192.169.1.1/24):

- Config router R7:
+ enp0s3 (192.169.2.2/24):

17


+ enp0s8 (192.169.3.1/24):

+ enp0s9 (192.169.4.1/24):

- Config router R8:
+ enp0s3 (192.169.1.2/24):

+ enp0s8 (192.169.3.2):

18


+ enp0s9 (192.169.5.1):

- Config PC3 (192.169.4.10/24):

- Config PC4 (192.169.5.10/24):

19


3.4.2. Cấu hình router RIP
- Cấu hình cho router R6:
+ Cấu hình zebra.conf:

+ Cấu hình ripd.conf:

Thơng tin “default-information originate” giúp các router khác trong AS thiết lập
default gateway đi qua R6

- Cấu hình cho router R7:
+ Cấu hình zebra.conf:

20