Giáo trình hệ tính CCNA Tập 3 P4 pps

245
Mỗi router giữ một danh sách các láng giềng thân mật, danh sách này gọi là cơ sở
dữ liệu các láng giềng thân mật. Các lán ọi là thân mật là những láng
giềng mà router có thiết lập mố ột router có thể có nhiều láng
ông phải láng giềng nào cũng có mối quan hệ thân mật. Do đó bạn
g giềng được g
i quan hệ hai chiều. M
giềng nhưng kh
cần lưu ý mối quan hệ láng giềng khác với mối quan hệ láng giềng thân mật, hay
gọi tắ
t là mối quan hệ thân mật. Đối với mỗi router danh sách láng giềng thân mật
sẽ khác nhau.



Hình 2.2.2.f. Adjacency database – danh sách các router láng giềng có mối quan
hệ hai chiều. Mỗi router sẽ có một danh sách khác nhau.

o đổi thông tin định tuyến với nhiều roưter láng giềng
trong cùng một mạng, các router OSPF bầu ra một router đại diện gọi là
Để giảm bớt số lượng tra
Designated router (DR) và một router đại diện dự phòng gọi là Backup Designated
(BDR) làm điểm tập trung các thông tin định tuyến.


246


Hình 2.2.2.g. Design Router (DR) và Backup Designated Router (BDR) là router
đư đại diện. Mỗi

2.2 ến theo vectơ khoảng cách

Tro i một giao thức định tuyến theo vectơ
kho ng liên kết có một sơ đồ
đầy
thá á
không phát qu
vec
dụng í g hơn cho hoạt động duy trì bảng định tuyến.

RI đường tốt nhất đối với RIP là đường có s
ố
lư với mạng lớn, có khả năng mở rộng, đường đi
ợc tất cả các router khác trong cùng một mạng LAN bầu ra làm
một mạng sẽ có một DR va BDR riêng.
.3. So sánh OSPF với giao thức định tuy
ng phần này chúng ta sẽ so sánh OSPF vớ
ảng cách la RIP. Router định tuyến theo trạng thái đườ
đủ về cấu trúc hệ thống mạng. Chúng chỉ thực hiể
n trao đổi thông tin về trạng
i c c đường liên kết lúc khởi động và khi hệ thống mạng có sự thay đổi. Chúng
ảng bá bảng định tuyến theo định kỳ như các router định tuyến theo
tơ khoảng cách. Do đó, các router định tuyến theo trạng thái đường liên kết sử
t băng thôn
P phù hợp cho các mạng nhỏ và
ợng hop ít nhất. OSPF thì phù hợp
tốt nhất của OSPF được xác định dựa trên tốc độ của đường truyền. RIP cũng như
các giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách đều sử dụng thuật toán chọn
đường đơn giản. Còn thuật toán SPF thì rất phức tap. Do đó, nếu router chạy giao

247
thức định tuyến theo vectơ khoảng cách sẽ cần ít bộ nhớ và năng lực xử lý thấp
hơn so với khi chạy OSPF.

OSPF chọn đường dựa trên chi phí được tính từ tốc độ của đường truyền. Đường
tru o thì chi phí OSPF tương ứng càng thấp.

OS t nhất từ cây SPF.

OSPF b nh tuyến lặp vòng. Còn giao thức định tuyến theo vectơ

ệc phát liên tục các thông tin về trang
nh trạng các thông tin quảng cáo không
•
Hỗ trợ VLSM (Variable Length Subnet Mask).

yền có tốc độ càng ca
PF chọn đường tố
ảo đảm không bị đị
khoảng cách vẫn có thể bị định tuyến lặp vòng.

Nếu một kết nối không ổn định, chập chờn, vi
thái của đường liên kết này sẽ dẫn đến tì
đồng bộ làm cho kết quả chọn đường của các router bị đảo lộn.

OSPF giải quyết được các vấn đề sau:

• Tốc độ hội tụ.

• Kích cỡ mạng
• Chọn đường
• Nhóm các thành viên.


248


Hình 2.2.3. Sự cố xảy ra khi một kết nối không ổn định làm cho việc cập nhật
hội tụ được vì
như không đến được vì
RIP có số lượng hop giới hạn là 15. Điều này làm kích thước mạng của RIP bị giới
hạn trong phạm vi nhỏ. OSPF thì không hề có gi
ới hạn về kích thước mạng, OSPF
hoàn toàn phù hợp cho các mạng vừa và lớn.
Khi nhận được từ láng giềng các router bao cáo về số lượng hop đến mạng đích,
RIP sẽ cộng thêm 1 vào thống số hop này và dựa vào số lượng hop đó để chọn
đường đến mạng đích. Đường nào có khoảng cách ngắn nhất hay nói cách khác là
có số lượng hop ít nhất sẽ là đường tốt nhất đối với RIP. Chúng ta thấy thuật toán
không đồng bộ.

Trong một hệ thống mạng lớn, RIP phải mất vài phút mới có thể
mỗi router chỉ trao đổi bảng định tuyến với các router láng giềng kết nối trực tiếp
với mình mà thôi. Còn đối với OSPF sau khi đã hội tụ vào lúc khởi động, khi có
thay đổi thì vi
ệc hội tụ sẽ rất nhanh vì chỉ có thông tin về sự thay đổi được phát ra
cho mọi router trong vùng.
OSPF có hõ trợ VLSM nên nó được xem là một giao thức định tuyến không theo
lớp địa chỉ. RIPv1 không có hỗ trợ VLSM, tuy nhiên RIPv2 có hỗ trợ VLSM.
Đối với RIP, một mạng đích cách xa hơn 15 router xem

249
chọn đường như vậy rất đơn giản và không đòi hỏi nhiều bộ nhớ và năng lượng xử
lý của router. RIP không hề quan tâm đến băng thông đường truyền khi quyết định
chọn đường.
OSPF thì chọn đường dựa vào chi phí được tính từ băng thông của đường truyền.
Mọi OSPF router đều có thông tin đầy đủ về cấu trúc của hệ thống mạng dựa vào
đó để tự tính toán ch
ọn đường tốt nhất. Do đó thuật toán chọn đường này rất phức
tạp, đòi hỏi nhiều bộ nhớ và năng lực xử lý của router cao hơn so với RIP.
RIP sử dụng cấu trúc mạng dạng ngang hàng. Thông tin định tuyến được truyền
lần lượt cho mọi router trong cùng một hệ thống RIP. OSPF sử dụng khái niệm về
hân vùng. Một mạng OSPF có thể chia các router thành nhiều nhóm ằng cách
ày, OSPF có thể giới h
ạn lưu thông trong từng vùng. Thay đổi trong vùng này
hông ảnh hưởng đến hoạt động của các vùng khác. Cấu trúc phân cấp như vậy
t cách hiệu quả.
ắn nhất
huật toán này, đường tốt nhất là đường có chi phí thấp nh
ất. Edsger Wybe
máy tính người Hà Lan, đã phát minh thuật toán này
nên ó Thuật toán này xem hệ thống mạng là một
tập g kết nối điểm-đến-điểm. Mỗi kết nối
này ó i tên. Mỗi node có đầy đủ cơ sở dữ liệu về
p . B
n
k
cho phép hệ thống mạng có khả năng mở rộng mộ
2.2.4. Thuật toán chọn đường ngắn nhất.
Trong phần này sẽ giải thích cách OSPF sử dụng thuật toán chọn đường ng

như thế nào.
Theo t
Dijkstra, một nhà khoa học
n còn có tên là thuật toán Dijkstra.
hợp các nodes được kết nối với nhau bằn
c một chi phí. Mỗi node có một cá
trạng thái của các đường liên kết, do đó chúng có đầy đủ thông tin về c
ấu 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. Ví dụ như trên hình 2.2.4.a, D có các thông tin là nó kết nối
tới node C bằng đường liên kết có chi phí là 4 và nó kết nối đến node E bằng
đường liên kết có chi phí là 1.
Thuật toán chọn đường ngắn nhất sẽ sữ dụng bản thân node làm điểm xuất phát và
kiểm tra các thông tin mà nó có về các node kế cận. Trong hình 2.2.4.b, node B
chọn
đường đến D. Đường tốt nhất đến D là đi bằng đường của node E có chi phí
là 4. Như vậy là gói dữ liệu đi từ B đến D sẽ đi theo đường từ B qua C qua E rồi
đến D.

250

Node B chọn đường đến node F là đường thông qua node C có chi phí là 5. Mọi
đường khác đều có thể bị lặp vòng hoặc có chi phí cao hơn.

Hình 2.2.4.a

Hình 2.2.4.b


251

2.2.5. Các loại mạng OSPF
Các OSPF router phải thiết lập mối quan hệ láng giềng để trao đổi thông tin định
tuyến. Trong mỗi một mạng IP kết nối vao router, nó đều cố gắng ít nhất là trở
thành một láng giềng hoặc là láng giềng thân mật với một router khác. Router
OS g
kết nối của nó. C ng thân mậ
t với
mọi router láng giềng khác. Có một số router khác lại có thể chỉ cố gắng trở thành
láng giềng thân mật với một hoặc hai router láng giềng thôi. Một khi mối quan hệ
láng giềng thân mật đã được thiết lập giữa hai láng giềng với nhau thì thông tin về
trạng thái đường liên kết mới được trao đổi.
Giao tiếp OSPF nhận biết ba loại mạng sau:
• Mạng quảng bá đa truy cập, ví dụ nh
ư mạng Ethernet.
• Mạng điểm-nối-điểm.
• Mạng không quảng bá đa truy cập (NBMA – Nonbroadcast multi-access), ví
dụ như Frame Relay.
Loại mạng thứ 4 là mạng điểm-đ hể được nhà quản tr ạng cấu
PF quyết định thuộc vào mạn chọn router nào làm láng giềng thân mật là tuỳ
ó một số router có thể cố gắng trở thành láng giề
ến-nhiều điểm có t ị m
hình cho một cổng của router.

Hình 2.2.5.a. Ba loại mạng của OSPF.


252
Trong mạng đa truy cập không thể biết được là có bao nhiêu router sẽ có thể kết
nối được kết nối vào mạng. Trong mạng điểm-đến-điểm chỉ có hai router kết nối
với nhau.

Trong mạng quảng bá đa truy cập có rất nhiều router kết nối vào. Nếu mỗi router
đều thiết lập mối quan hệ thân mật với mọi router khác và thực hiện trao đổi thông
tin về trạng thái đường liên k
ết với mọi router láng giềng thì sẽ quá tải. Nếu có 10
router thì sẽ cần 45 mối liên hệ thân mật, nếu có n router thì sẽ có n*(n-1)/2 mối
quan hệ láng giềng thân mật cần được thiết lập.
Giải pháp cho vấn đề quá tải trên là bầu ra một router làm đại diện (DR –
Designated Router). Router này sẽ thiết lập mối quan hệ thân mật với mọi router
khác trong mạng quảng bá. Mọi router còn lại sẽ chỉ gửi thông tin về trạng thái
R sẽ gửi các thông tin này cho mọi router khác
up Designated Router), router này sẽ
đảm trách vai trò củ
a DR nếu DR bị sự cố. Để đảm bảo cả DR và BDR đều nhận
đượ hái đường liên kết từ mọi router khác trong cùng một
mạn ast 224.0.0.6 cho các router đại diện.
đường liên k
ết cho DR. Sau đó D
trong mạng bằng địa chỉ mutlticast 224.0.0.5. DR đóng vai trò như một người phát
ngôn chung.
Việc bầu DR rất có hiệu quả nhưng cũng có một số nhược điểm. DR trở thành một
tâm điểm nhạy cảm đối với sự cố. Do đó, cần có một router thứ hai được bầu ra để
làm router đại diện dự phòng (BDR – Back
c các thông tin về trạng t
g, chúng ta sử dụng địa chỉ multic

Hình 2.2.5.b. DR và BDR nhận các gói LSAs.

253
Trong mạng điểm-nối-điểm chỉ có 2 router kết nối với nhau nên không cần bầu ra
DR và BDR. Hai router này sẽ thiết lập mối quan hệ láng giềng thân mật với nhau.

Hình 2.2.5.c
2.2.6. Giao thức OSPF Hello
Khi router bắt đầu khởi động tiến trình định tuyến OSPF trên một cổng nào đó thì
nó sẽ gửi một gói hello ra cổng đó và tiếp tục gửi hello theo định kỳ. Giao thức
Hello đưa ra các nguyên tắc quản lý việc trao đổi các gói OSPF Hello.
Ở Lớp 3 của mô hình OSI, gói hello mang địa chỉ multicast 224.0.0.5. Địa chỉ này
chỉ đến tất cả các OSPF router. OSPF router sử dụng gói hello để thiết lập một
quan hệ láng giềng thân mậ
t mới để xác định là router láng giềng có còn hoạt động
hay không. Mặc định, hello được gửi đi 10 giây 1 lần trong mạng quảng bá đa truy
cập và mạng điểm-nối-điểm. Trên cổng nối vào mạng NBMA, ví dụ như Frame
Relay, chu kỳ mặc định của hello là 30 giây.
Trong mạng đa truy cập, giao thức hello tiến hành bầu DR và BDR.
Mặc dù gói hello rất nhỏ nhưng nó cũng bao gồm cả phần header của gói OSPF.
Cấu trúc c
ủa phần header trong gói OSPF được thể hiện trên hình 2.2.6.a. Nếu là
gói hello thì trường Type sẽ có giá trị là 1.


254


ể thống nhất giữa mọi láng giềng với nhau trước
khi có thể thiết lập mối quan hệ láng giềng thân mật và trao đổi thông tin về trạng
thái các đường liên kết.



Hình 2.2.6.a. Phần header của gói OSPF.

Gói hello mang những thông tin đ

Hình 2.2.6.b. Phần header của gói OSPF Hello. Các thông tin trong phần Hello
Interval, Đea Interval và Router ID phải đồng nhất thì các router mới có thể
thiết lập mối quan hệ láng giềng thân mật.

2.2.7. Các bước hoạt động của OSPF

255

Khi bắt đầu khởi động tiến trình định tuyến OSPF trên một cổng nào đó, nó sẽ gửi
ột DR và BDR. DR và BDR duy trì mối quan hệ
thân mật với mọi router OSPF còn lại trong cùng một mạng.



gói Hello ra cổng đó và tiếp tục gửi hello theo định kỳ. Giao thức Hello là một tập
hợp các nguyên tắc quản lý việc trao đổi gói Hello. 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 đổi thông tin về trạng thái các đường liên kết. Trong mạng đa truy
c
ập, giao thức Hello sẽ bầu ra m


Hình 2.2.7.a. Bước 1: phát hiện các router láng giềng. Trong từng mạng IP kết
nối vào router, router cố gắng thiết lập mối quan hệ thân mật với ít nhất một
láng giềng.


256

Hình 2.2.7.b. Bước 2: bầu ra DR và BDR. Quá trình này chỉ được thực hiện
trong mạng đa truy cập.

Các router đã có mối quan hệ thân mật lần lượt thực hiên các bước trao đổi thông
ọi router trong mạng OSPF.
ter áp dụng
thuậ ựa trên cơ sở dữ liệu mà nó có.
Đường ngắn nhất là đường có chi phí thấp nhất đến mạng đích.

tin về trạng thái các đường liên kết. Sau khi hoàn tất quá trình này các ở trạng thái
gọi la full state. Mỗi router gửi thông tin quảng cáo về trạng thái các đường liên kết
trong gói LSAs (Link-State Advertisements) và gửi thông tin cập nhật các trạng
thái này trong gói LSUs (Link-State Updates). Mỗi router nhận các gói LSAs này
từ láng giềng rồi ghi nhận thông tin vào cơ s
ở dữl iệu của nó. Tiến trình này được
lặp lại trên m

Khi cơ sở dữ liệu về trạng thái các đường liên kết đã đáy đủ, mỗi rou
t toán SPF để tự tính toán chọn đường tốt nhất d

257

Hình 2.2.7.c. Bước 3: áp dụng thuật toán SPF vào cơ sở dữ liệu về trạng thái
liên kết để chọn đường tốt nhất đưa lên bảng định tuyến.
ập tức phát thông báo cho mọi router khác
trong mạng. Thời gian Dead interval trong giao thức Hello là một thông số đơn
các đường

Sau đó các thông tin định tuyến cần phải được bảo trì. Khi có một sự thay đổi nào
về trạng thái của đường liên kết, router l
giản để xác đị
nh một router láng giềng thân mật còn hoạt động hay không.



258