Giáo trình Advanced Certificate in Information Technology - Sanlein part 49 docx

MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN CỤ THỂ


Tác giả: Trần Văn Thành
Các giao thức cổng nội (Interior Routing Protocols)
I. Classfull routing protocol
I.1. RIPv1
Routing Information Protocol (RIP) là giao thức định tuyến vector khoảng
cách (Distance Vector Protocol) xuất hiện sớm nhất. Nó suất hiện vào
năm 1970 bởi Xerox như là một phần của bộ giao thức Xerox Networking
Services (XNS). Một điều kỳ lạ là RIP được chấp nhận rộng rải trước khi
có một chuẩn chính thức được xuất bản. Mãi đến năm 1988 RIP mới được
chính thức ban bố trong RFC1058 bởi Charles Hedrick. RIP được sử dụng
rộng rãi do tính chất đơn giản và tiện dụng của nó.
1. Định nghĩa
RIP là giao thức định tuyến vector khoảng cách điển hình, là nó đều đăn
gửi toàn bộ routing table ra tất cả các active interface đều đặn theo chu kỳ
là 30 giây. RIP chỉ sử dụng metric là hop count để tính ra tuyến đường tốt
nhất tới remote network. Thuật toán mà RIP sử dụng để xây dựng nên
routing table là Bellman-Ford.
2. Các giá trị về thời gian (RIP Timers)
Trước khi đi vào tìm hi
ểu hoạt động của RIP, tôi xin giới thiệu một số khái
niệm về thời gian:
Route update timer: là khoảng thời gian trao đổi định kỳ thông tin định
tuyến của router ra tất cả các active interface. Thông tin định tuyến ở đây
là toàn bộ bảng routing table, giá trị thời gian là 30 giây.
Route invalid timer: là khoảng thời gian trôi qua để xác định một tuyến là
invalid. Nó được bắt đầu nếu hết thời gian hold time mà không nhận được
update, sau khoảng thời gian route invalid timer nó sẽ gửi một bản tin
update tới tất cả các active interface là tuyến đường đó là invalid.

Holddown timer: giá trị này được sử dụng khi thông tin về tuyến này bị
thay đổi. Ngay khi thông tin mới được nhận, router đặt tuyến đường đó
vào trạng thái hold-down. Điều này có nghĩa là router không gửi quảng bá
cũng như không nhận quảng bá về tuyến đường đó trong khong thời gian
Holddown timer này. Sau khoảng thời gian này router mới nhận và gửi
thông tin về tuyến đường đó. Tác dụng về giá trị này là giảm thông tin sai
mà router học được. Giá trị mặc định là 180 giây.
Route flush timer: là khoảng thời gian được tính từ khi tuyến ở trạng thái
không hợp lệ đến khi tuyến bị xoá khỏi bảng định tuyến. Giá trị Route
invalid timer phải nhỏ hơn giá trị Route flush timer vì router cần thông báo

tới neighbor của nó về trạng thái invalid của tuyến đó trước khi local
routing được update.
3. Hoạt động của RIPv1
Tất cả các bản tin của RIP đều được đóng gói vào UDP segment v
ới cả hai
trường Source and Destination Port là 520. RIP định nghĩa ra hai loại bản
tin Requestmessages and Response messages.
Request message: được sử dụng để gửi một yêu c
ầu tới router neighbor để
gửi update.
Response message: mang thông tin update.
a/ Khởi động RIP
RIP gửi broadcast bản tin Request ra tất cả các active interface. Sau đó
lắng nghe hay đợi Response message từ router khác. Còn các router
neighbor nhận được các Request message rồi gửi Response message chứa
toàn bộ routing table.
b/ Xử lý thông tin update của router
Sau khi xây dựng xong routing table lúc khởi động, khi router nhận được
thông tin update về route tới một mạng nào đó. Nếu route tới mạng đó đã

tồn tại trong routing table, route đang tồn tại sẽ bị thay thế bởi route mới
nếu route mới có hop count nhỏ hơn. Nó sẽ lờ đi nếu route mới có hop
count lớn hơn. Nếu hết thời gian Holddown time thì bất kể route mới có
giá trị như thế nào thì nó vẫn được lưu vào routing table.
c/ Định dạng bản tin của RIP (RIP Message Format)
Định dạng bản tin RIP được mô tả trong hình dưới. Mỗi bản tin RIP đều
bao gồm trường command, version và có thể chứa được tới 25 tuyến
đường (route entries). Mỗi route entry bao gồm address family identifier,
the IP address reachable by the route, and the hop count for the route.Nếu
router phi một update với hn 25 route entries thì multiple message được
sử dụng.
Chú ý, phần đầu gồm 4 octet cộng và mỗi route entry là 20 octet. Do đó
kích thước tối đa của message là 4 + 25*20 + 8 = 512 octet. Header của
UDP segment là 8 octet.
Error!

Các trường cụ thể trong bản tin RIP:
Command: có giá trị là 1 cho biết đây là một Request message, có giá trị
là 0 cho biết đây là Response message.
Version: là 1 cho biết đây là version 1.
Address Family Identifier: có giá trị là 2 nếu là IP.
IP Address: là địa chỉ đích của tuyến đường.
Metric: là hop count như đã đề cập.
d/ Đặc trưng của RIP
RIP thường được sử dụng cho những mạng nhỏ với kiến trúc đơn giản,
RIP rất ít khi được sử dụng cho những mạng lớn, phức tạp vì những lý do
sau:
Metric của RIP có giá trị tối đa là 15, 16 có nghĩa là mạng unreachable
(không tới được).
Metric của RIP là hop count nên không giải quyết tốt được vấn đề lưu

lượng.
Thời gian hội tụ Convergence time là rất lớn. Khi một sự cố xy ra trên
mạng, RIP phải cần một khoảng thời gian khá lớn để tìm được tuyến
đường thay thế. Giá trị này ít nhất phi lớn hơn Flush time là 240 giây.
I.2. Interior Gateway Routing Protocol (IGRP)
1. Định nghĩa
Trước những nhược điểm vốn có của RIP như: metric là hop count, kích
thước mạng tối đa là 15 hop. Cisco đã phát triển một giao thức độc quyền
của riêng mình là IGRP để khắc phục những nhược điểm đó. Cụ thể là
metric của IGRP là sự tổ hợp của 5 yếu tố, mặc định là bandwidth và
delay:
Bandwidth
Delay
Load
Reliability
Maximum transfer unit (MTU)
IGRP không sử dụng hop count trong metric của mình, tuy nhiên nó vẫn
theo dõi được hop count. Một mạng cài đặt IGRP thì kích thước mạng có
thể nên tới 255 hop.
Ưu điểm nữa của IGRP so với RIP là nó hỗ trợ được unequal-cost load
sharing và thời gian update lâu hơn RIP gấp 3 lần.
Tuy nhiên bên cạnh những ưu điểm của mình so với RIP, IGRP cũng có
những nhược điểm đó là giao thức độc quyền của Cisco.
2. Hoạt động và đặc trưng
IGRP có rất nhiều điểm chung với RIP, chúng cùng là classfull distance
vector protocol cũng như định kỳ gửi toàn bộ routing table ra tất cả active
interface.
Cũng giống như RIP, IGRP cũng broadcasd Request packet ra tất cả các
active interface khi khởi động và cẩn thận check các paket update nhận
được xem source address của packet đó có cùng subnet mà update được

nhận. Giống như RIP nó cũng không gửi subnetmask trong thông tin định
tuyến.
N
ếu như RIP dùng port 520 của giao thức UDP để trao đổi thông tin định
tuyến, thì IGRP thì làm điều này trực tiếp trong gói tin IP với trường
Protocol number là 9.
IGRP sử dụng khái niệm Autonomous System (AS), một IGRP AS là một
IGRP process domain_tập hợp các router có chung routing protocol là m
ột
IGRP process. Cho phép multiple IGRP AS tồn tại bên trong một AS có
nghĩa là người quản trị có phân đoạn mạng tốt hơn. Người quản trị có thể
tạo một IGRP AS cho mỗi routing domain, giúp cho việc điều khiển thông
tin giữa các mạng tương tác tốt hơn.
IGRP thừa nhận 3 loại tuyến đường trong thông tin update:
Interior route: mạng nối trực tiếp với router.
System route: là đường tới địa chỉ mạng mà bị summary bởi network
border router.
Exterior route: là đường học qua IGRP từ IGRP AS khác, nó cung cấp
thông tin sử dụng bởi default route.
a/ IGRP Timer
Chu kỳ update của IGRP là 90 giây, IGRP có sử dụng nhân tố random
20% để ngăn chặn sự đồng bộ update timer. Khoảng thời gian giữa 2 lần
update biến đổi từ 72 đến 90 giây.
Khi một tuyến đường đầu tiên được học, invalid timer cho tuyến đó là 270
giây hay là gấp 3 lần update timer. Flush timer được thiết lập với giá trị là
630 giây_ gấp 7 lần update timer. Mỗi lần tuyến được được update thì
những thông số thời gian này được khởi động lại. Nếu như invalid timer
trôi qua mà tuyến đường đó không nhận được một update thì tuyến đường
đó sẽ bị đánh dấu là không đến được. Tuyến đường đó sẽ được giữ trong
routing table và quảng bá với thông tin là tuyến đó không đến được cho

đến khi flush timer trôi qua, tuyến đó sẽ được xoá khỏi routing table.
Update timer của IGRP gấp 3 lần RIP, điều đó chứng tỏ IGRP tốn it băng
thông hơn cho việc gửi update. Nhưng thời gian hội tụ của IGRP sẽ lớn
hơn RIP.
b/ IGRP Metrics
Metric của IGRP là tổ hợp của các thành ph
ần sau: bandwidth, delay, load,
reliability. Mặc định của metric là bandwidth và delay, bạn hãy tưởng
tượng liên kết dữ liệu (data link) như là một cái ống thì bandwidth như là
chiều rộng của ống còn delay như là chiều dài của ống. Nói cách khác
bandwidth là thước đo khả năng mang thông tin và delay độ trễ cần thiết
để một bít truyền đến đích.
Bandwidth: được biểt diễn với đơn vị là kbps, là một thông số được sử
dụng để IGRP sử dụng để chạy thuật toán Bellman-Ford. Nó là một thông
số tĩnh có thể thay đổi bởi người quản trị không liên quan gì đến
bandwidth thật của đường truyền.
BW = [10000000/(bandwidth in Kbps)]
Delay: giống như bandwidth là một thông số tĩnh có thể được cấu hình
bằng tay.
Delay = [Delay in 10s of microseconds]
Reliability: là một thông số động, được biểu diễn bởi một số 8bit. được
tính số lượng gói tin đến đích mà không bị hỏng. Reliability có giá trị 255
có nghĩa là 100% gói tin không bị hỏng, giá trị nhỏ nhất là 1.
Load: là một phần băng thông sử dụng trên đường truyền, được biểu diễn
bởi một số 8 bit. Load có giá trị là 255 nghĩa là sử dụng 100%, 1 là giá trị
nhỏ nhất.
Mặc định: K1 = 1, K2 = 0, K3 = 1, K4 = 0, K5 = 0. Các hăng số trên có
thể được thay tuỳ theo mục đích của người quản trị.
c/ IGRP Packet Format
Định dạng gói tin IGRP được biểu diễn như hình sau:

Error!

Như ta th
ấy bản tin IGRP update mang nhiều thông tin hơn so với RIP.
Mỗi bản tin IGRP update có thể chứa tối đa 104 muc nhập (entry) với mỗi
mục nhập có kích thước 14octet và header của IGRP update l
à 12 octet. Ta
có maximum của IGRP packet là 12 + 104*14 = 1468 byte.
Các trường của IGRP có ý nghĩa là:
Version: luôn luôn có giá trị bằng 1.
Opcode: có giá trị là 1 cho IGRP Request packet và có giá trị là 2 cho
IGRP Update packet. Chú ý Request packet không chứa mục nhập (entry).

Edition: giá trị được tăng lên bởi nơi gửi bất cứ khi nào có một thay đổi
về thông tin định tuyến. Giá trị này giúp cho router tránh update nhầm
thông tin update cũ sau khi nhận thông tin update mới.
Autonomous System Number: là ID number của IGRP process. Thông số
này cho phép multiple IGRP process trao đ
ổi thông tin định tuyến qua một
liên kết dữ liệu chung.
Number of Interior Routes: là số mục nhập trong update, là những subnet
của những network nối trực tiếp.
Number of System Routes: số tuyến đường tới những mạng mà không n
ối
trực tiếp. Hay nói cách khác, là những tuyến đường đã được summary bởi
router biên.
Number of Exterior Routes: là số tuyến đường tới những mạng mà được
học bởi default route.
Checksum: được tính trên IGRP header và tất cả các mục nhập.
Destination: là trường đầu tiên của mỗi mục nhập. Có một chú ý là trư

ờng
destination chỉ có 3 octet trong khi địa chỉ IP có 4 octet. Điều này được
thực hiện do những nguyên nhân sau. Nếu mục nhập là một interior route
thì ít nhất octet đầu tiên của địa chỉ IP luôn luôn được xác định từ địa chỉ
IP của interface mà nó nhận được update. Tương tự như v
ậy nếu mục nhập
là system hay external route thì route sẽ bị summary và ít nhất là octet cu
ối
cùng là toàn zero. Do đó trường destination chỉ cần biểu diễn 3 octet đầu l
à
đủ.
Delay: trường này bao gồm 24 bit.
Bandwidth: trường này bao gồm 24 bit.
MTU: là Maximum Transmission Unit nhỏ nhất của bất kỳ link nào trong
tuyến đường đến đích. Mặc dù đây là một thông số nhưng không bao giờ
được sử dụng để tính route.
Reliability, Load: có giá trị biến đổi từ 0x01 đến 0xFF.
Hop Count: có giá tr
ị biến đổi từ 0x01 đến 0xFF cho biết số hop của tuyến
đường đến đích.
d/ Unequal-Cost Load Balancing
Load balancing là cách router gửi lưu lượng qua nhiều đường để đến cùng
đích. Nó được sử dụng để giảm lưu lượng qua single path. Không giống
như RIP, IGRP không những chỉ hỗ trợ equal-cost balancing mà còn h
ỗ trợ
cả unequal-cost balancing. Điều này được thực hiện nhờ sử dụng thông số
variance. Những route nào có metric nhỏ hơn hoặc bằng metric*variance
sẽ được chọn là feasiable route (metric tốt nhất). Thông số Maximum
Paths xác định tối đa có bao nhiêu route tham gia load balancing.