HỆ THỐNG MẠNG - TÌM HIỂU VÀ NGUYÊN CỨU GIAO THỨC OSPF CHƯƠNG 3_3 ppt

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG MẠNG
Đề tài:
TÌM HIỂU VÀ NGUYÊN CỨU GIAO
THỨC OSPF
CHƯƠNG 3 GIAO THỨC OSPF


Area có thể phân chia: là Area trong đó một lỗi liên kết sẽ phân chia Area thành
hai phần tách biệt nhau. Nếu một Area (không phải là Backbone) bị phân chia, và
tất cả các Router ở hai bên phân chia vẫn có thể nhìn thấy ABR (hình 3.10) thì sẽ
không có sự phá vỡ nào xảy ra. Backbone sẽ xem các Area phân chia như là hai
Area tách biệt.

Khi Area Backbone được phân chia, nó sẽ tạo ra các Area tách biệtvà tạo ra hai
miền OSPF tách biệt nhau (hình 3.11).

Area 3
Area 0
Area 2
Area 3
Area 0
Area 2
Area 0




3.7.2 Liên kết ảo

Liên kết ảo là một liên kết nối tới Backbone thông qua một Area khác (không phải
là Backbone). Liên kết ảo sử dụng cho các mục đích sau:

Hình 3.11 Sự phân chia của Area Backbone
1. Liên kết một Area tới một Backbone thông qua một Area khác (không phải
là Backbone) (xem hình 3.12).
2. Kết nối hai phần của Backbone bị phân chia thông qua một Area (không
phải là Backbone) (xem hình 3.13).

Area 1
Area 0
Area 12
Virtual Link



Area 0
Area 1Area 2
Area 3
Virtual Link


Hình 3.12 Liên kết ảo kết nối Area 1 với Area 0 thông qua Area 12
Hình 3.13 Liên kết ảo kết nối hai phần của Backbone thông qua Area 3

Liên kết ảo không gắn với một liên kết vật lí đặc biệt nào. Nó là một đường hầm
mà thông qua nó, các gói được định tuyến trên đường đi ngắn nhất từ nguồn đến
đích.

3.8 Các loại Router

ASBR
B
G
P
Backbone
Router
Internal
Router
ABR
E
I
G
P
Area 1
Area 0
Area 10.5.53.16


Hình 3.14 Các loại Router


Có bốn loại Router OSPF là : Router nội, Router biên giới Area, Router Backbone,
và Router biên giới hệ thống độc lập (hình 3.14) .

Router nội (Internal Router): là Router mà tất cả các giao diện của nó thuộc về
cùng một Area. Các Router này có cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết đơn.

Router biên giới Area (Area border Router-ABR): Kết nối một hay nhiều Area tới
Backbone và hoạt động như một Gateway đối với lưu lượng liên Area. ABR luôn
có ít nhất một giao diện thuộc về mạng Backbone, và phải duy trì cơ sở dữ liệu

trạng thái liên kết tách biệt cho mỗi Area liên kết với nó. Vì vậy, ABR thường có
bộ nhớ lớn hơn và bộ vi xử lí mạnh hơn so với Router nội. ABR có nhiệm vụ thu
thập thông tin cấu hình của các Area gắn với nó cho mạng Backbone, sau đó
Backbone sẽ phổ biến lại cho các Area khác.

Router Backbone: là Router có ít nhất một giao diện gắn vào mạng Backbone. Như
vậy Router Backbone có thể là một ABR hoặc một Router nào đó thuộc mạng
Backbone (Area 0).

Router biên giới hệ thống độc lập (Autonomous System Boundary Router-ASBR):
hoạt động như là một Gateway đối với lưu lượng ngoài.

3.9 Cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết

Các LSA nhận bởi Router được lưu trong cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết của nó.
Các LSA này sẽ diễn tả sơ đồ cấu hình Area. Vì mỗi Router trong Area tính toán
đường đi ngắn nhất từ cơ sở dữ liệu này, do đó điều kiện tiên quyết để định tuyến
chính xác là cơ sở dữ liệu của tất cả các Router trong một Area phải giống nhau.

Khi LSA cư trú trong cơ sở dữ liệu của Router, tuổi của nó sẽ tăng lên tuỳ thuộc
vào thời gian cư trú. Nếu tuổi của nó đạt đến MaxAge (1h), nó sẽ bị đào thải khỏi
miền OSPF. Để tránh việc các LSA phù hợp bị đào thải do quá tuổi, người ta sử
dụng cơ chế “làm tươi trạng thái liên kết”. Cứ sau thời gian LSRefreshtime (30’),
Router sẽ tràn lụt bản copy mới của LSA (do nó tạo ra) với số trình tự tăng lên và
tuổi bằng không. Trong lúc nhận, các Router khác sẽ thay thế các bản copy LSA cũ
và bắt đầu tính tuổi cho bản copy LSA mới.

3.10 Các loại LSA

Bảng sau đây liệt kê các loại LSA được sử dụng trong OSPF.

Type
code
Description
1
2
Router LSA
Network LSA
3

4
5
6
7
8
9
10
11
Network Summary
LSA

ASBR Summary LSA
AS External LSA
Group Membership LSA
NSSA External LSA
External Attribute LSA
Opaque LSA (link – local scope)
Opaque LSA (Area local scope)
Opaque LSA (As scope)

Router LSA: được tạo ra bởi mọi Router. LSA này chứa danh sách tất cả các liên
kết của Router cùng với trạng thái và chi phí (cost) đầu ra của mỗi liên kết. Các
LSA này chỉ được tràn lụt trong Area tạo ra nó.
Type = 1
R outer ID = 192.168.30.10
Num ber of links = 3
Link 1 Description
Link 3 Description
Link 2 Description
Ty pe = 1
Router ID = 192.168.30.1 0
N um ber of links = 3
Lin k 1 D es criptio n
Lin k 3 D es criptio n
Lin k 2 D es criptio n
Link 1 Link 2
L
i
n
k

3
Ty pe = 1
Router ID = 192.1 68.30.10
N um ber of links = 3
Link 1 D e scriptio n
Link 3 D e scriptio n
Link 2 D e scriptio n

Network LSA: được tạo ra bởi DR trong các mạng đa truy nhập. Network LSA
chứa danh sách tất cả các Router gắn với DR và cả DR. Các LSA này được tràn lụt
trong Area tạo ra nó.
Hình 3.15 Router LSA mô tả tất cả các giao diện của Router
Type = 2
192.168.17.18
Subnet Mask = 255.255.255.248
Attached Router = 192.168.30.20
Attached R outer = 192.168.30.30
Attached Router = 192.168.30.10
Type = 2
192.168.17.18
Subnet Mask = 255.255.255.248
Attached R outer = 192.168.30.20
Attached Router = 192.168.30.30
Attached Router = 192.168.30.10
Router ID = 192.168.30.20DR
192.168.17.18/29
Router ID = 192.168.30.10 Router ID = 192.168.30.30




Network Summary LSA: Được tạo ra bởi các ABR. Chúng được gửi vào Area để
quảng cáo cho các đích bên ngoài Area đó. Thực tế, các LSA này như một phương
tiện mà ABR dùng để nói cho các Router bên trong Area biết các đích bên ngoài
mà ABR có thể tiếp cận được. ABR cũng quảng cáo các đích bên trong Area gắn
với nó cho các Router bên trong Backbone bằng các LSA này.
Hình 3.16 Network LSA mô tả mạng đa truy nhập và tất cả các Router gắn vào mạng

Type = 3
192.168.17.16
Mask = 255.255.255.240
Metric = 120
Type = 3
192.16.121.0
Mask = 255.255.255.0
Metric = 120
172.16.121.0/24 192.168.13.16/28
Area 0
Area 192.168.13.0



LSA gồm cost từ ABR tới đích. Mỗi đích chỉ được quảng cáo bởi một LSA cho dù
ABR biết được nhiều đường tới đích đó. Do vậy, nếu ABR biết được nhiều đường
tới một đích nào đó trong Area gắn với nó, nó sẽ tạo một Network Summary LSA
có cost thấp nhất trong các đường nó biết để gửi vào mạng Backbone. Tương tự
như vậy, nếu một ABR nhận được nhiều Network Summary LSA từ các ABR
khác thông qua Backbone, nó sẽ chọn LSA có cost thấp nhất và quảng cáo nó vào
trong Area (không phải là Backbone) gắn với nó. Khi một Router khác nhận được
một Nework Summary LSA từ một ABR, nó không chạy giải thuật SPF. Đúng
hơn, nó cộng cost của tuyến tới ABR và cost chứa trong LSA. Tuyến tới đích được
quảng cáo bởi ABR được lưu trong bảng định tuyến cùng với cost đã được tính
toán. Kiểu định tuyến này ( sử dụng Router trung gian thay vì xác định đường đi
đầy đủ tới đích) gọi là định tuyến theo kiểu vector khoảng cách.
Hình 3.17 Các Network Summary LSA mô tả các đích liên miền

Như vậy, OSPF là giao thức trạng thái liên kết trong một Area nhưng lại sử dụng

giải thuật vector khoảng cách để định tuyến liên vùng (inter - Area).

ASBR Summary LSA: được tạo ra bởi ABR. Nó giống hệt Network Summary LSA
ngoại trừ việc nó dùng để quảng cáo cho các đích đến là ASBR
Type = 4
192.168.30.12
Mask = 0.0.0.0
Metric = 64
Area 0
ASBR
Router ID = 192.168.30.12




AS External LSA (Autonomous System External LSA): Được tạo ra bởi các ASBR.
Các LSA này dùng để quảng cáo cho các đích bên ngoài hệ thống độc lập OSPF
hoặc các tuyến mặc định bên ngoài vào hệ thống độc lập OSPF.
Hình 3.18 ASBR Summary LSAquảng cáo các tuyến nối tới ASBR

ASBR
Router ID = 192.168.30.60
Type = 5
10.83.10.0
Mask = 255.255.255.0
Metric = 10
Forwarding Address =
172.20.57.254
10.83.10.0/24
172.20.57.254

OSPF Autonom ous System



AS External LSA là LSA duy nhất trong cơ sở dữ liệu không liên kết với một Area
nào. Nó được tràn lụt thông qua hệ thống độc lập OSPF.
LSA hội viên nhóm (Group Membership LSA): Sử dụng trong Multicast OSPF
(MOSPF). MOSPF định tuyến các gói từ một nguồn tới nhiều đích hay một nhóm
thành viên chia sẻ địa chỉ multicast lớp D.

NSSA External LSA: được tạo ra bởi các ASBR trong các not – so – stubby Area
(NSSAs). NSSA External LSA hầu như giống hệt với AS External LSA ngoại trừ
việc NSSA External LSA được tràn lụt chỉ trong NSSA tạo ra nó.

External attributes LSA (LSA thuộc tính ngoài): được đề xuất để chạy internal BGP
(iBGP) hợp lệ để truyền tải thông tin BGP qua miền OSPF. Tuy nhiên, nó chưa
được triển khai.
Hình 3.19 AS External LSA quảng cáo các đích bên ngoài vào hệ thống độc lập

Opaque LSA (LSA mờ): gồm phần Header tiêu chuẩn và trường thông tin. Trường
thông tin có thể sử dụng cho OSPF hoặc bởi các ứng dụng khác để phân phối thông
tin qua miền OSPF. LSA này cũng chưa được triển khai.

Khuôn dạng chi tiết của các LSA được trình bày ở phần phụ lục.

3.11 Area cụt (Stub Area)

ASBR quảng cáo cho các đích bên ngoài bằng cách tràn lụt các External LSA qua
hệ thống độc lập OSPF. Các LSA này chiếm tỉ lệ lớn trong cơ sở dữ liệu của mỗi
Router.

Area 2
Area 0
ASBR




Hình 3.20 Có thể tiết kiệm được bộ nhớ và cải thiện
hoạt động bằng cách cấu hình Area 2 là một Stub Area
Ở hình vẽ trên, không phải mọi Router đều cần biết tất cả các đích bên ngoài. Các
Router trong Area 2 đều phải gửi các gói đến ABR để biết về ASBR bất kể đích
bên ngoài là gì. Vì lí do này Area 2 được cấu hình như một Stub Area.

Stub Area là Area mà trong đó các gói AS External LSA và ASBR LSA không
được tràn lụt vào. Các ABR gắn với Stub Area sẽ sử dụng các Network Summary
LSA để quảng cáo một tuyến mặc định vào Stub Area. Các Router bên trong Area
sẽ sử dụng tuyến mặc định nếu như nó không tìm thấy tuyến nào phù hợp trong
bảng định tuyến. Vì tuyến mặc định được quảng cáo bởi Network Summary LSA
nên nó sẽ không được quảng cáo ngoài Area.

Hoạt động của các Router trong Stub Area có thể được cải thiện và bảo tồn được
bộ nhớ nhờ giảm được kích thước cơ sở dữ liệu của chúng.

3.12 Area cụt hoàn toàn (Totally Stubby Area)

Area cụt hoàn toàn sử dụng các tuyến mặc định để định tuyến các đích bên ngoài
đến không chỉ hệ thống độc lập mà còn đến Area. ABR của Area cụt hoàn toàn sẽ
ngăn chặn không chỉ các AS External LSA mà còn ngăn chặn tất cả các Summary
LSA ngoại trừ các LSA loại 3 dùng để quảng cáo tuyến mặc định.

3.13 Not - So – Stubby Area

Ở hình vẽ dưới (hình 3.21), một Router gắn với một số mạng cụt được nối với
mạng OSPF thông qua một Router thuộc Area 2. Router chỉ hỗ trợ RIP do đó
Router trong Area 2 cũng phải chạy RIP và chia sẻ thông tin định tuyến về các
mạng ngoài vào miền OSPF. Cấu hình này làm cho Area 2 có một Router là ASBR
và do đó Area 2 không thể là Stub Area.

Router chạy RIP không cần biết về các tuyến bên trong miền OSPF mà nó chỉ cần
biết về tuyến mặc định nối tới ASBR của Area 2. Tuy nhiên, các Router OSPF lại
phải biết về các mạng gắn với Router chạy RIP để định tuyến các gói tới chúng.


Area 2
Area 0
Rip
ASBR



Hình 3.21

Not – so – stubby Area (NSSA) cho phép các tuyến bên ngoài được quảng cáo vào
hệ thống độc lập OSPF trong khi vẫn giữ được các đặc trưng của một Stub Area
đối với phần còn lại của hệ thống độc lập. Để làm được điều này, ASBR trong
NSSA sẽ tạo ra các LSA loại 7 để quảng cáo cho các đích bên ngoài. Các NSSA
External LSA này được tràn lụt trong NSSA nhưng bị chặn lại tại ABR.
Area 2 (NSSA)
Area 0
Type 5

Type 7
Type 7Type 7
Type 7
Type 7


NSSA External LSA có một bit P trong phần Header của nó gọi là cờ. NSSA
ASBR có thể điều chỉnh lập hay xoá bit P. Nếu ABR của NSSA nhận được một
LSA loại 7 với bit P được lập (bằng một), nó sẽ chuyển LSA này thành LSa loại 5
và tràn lụt chúng vào các Area khác (hình 3.22).


Nếu bit P = 0, không có sự chuyển đổi nào xảy ra, LSA sẽ không được quảng cáo
bên ngoài NSSA.

Hình 3.22
3.14 Bảng định tuyến

Giải thuật SPF của Dijkstra được sử dụng để tính toán cây đường đi ngắn nhất từ
các LSA trong cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết. Giải thuật SPF được chạy lần thứ
nhất để xây dựng các cành của cây SPF. Giải thuật chạy lần thứ hai để thêm lá vào
cây. Các lá chính là các mạng cụt gắn với mỗi Router.

OSPF xác định đường đi ngắn nhất dựa trên một metric tuỳ ý gọi là cost (chi phí)
gắn với mỗi giao diện. Cost của một tuyến là tổng các cost của tất cả các giao diện
đầu ra tới đích. RFC 2328 không chỉ rõ giá trị cho cost.

3.15 Các loại đường

Có bốn loại đường là: đường nội vùng, đường liên vùng, đường ngoài loại 1, và

đường ngoài loại 2.

Đường nội vùng: là đường nối tới các đích trong các Area gắn với Router.

Đường liên vùng: là đường nối tới các đích trong các Area khác nhưng vẫn nằm
trong hệ thống độc lập OSPF. Đường liên vùng luôn đi qua ít nhất một ABR.

Đường ngoài loại 1(E1): là đường tới các đích bên ngoài hệ thống độc lập OSPF.
Khi một tuyến bên ngoài được quảng các vào một hệ thống độc lập, nó phải được
gán một metric có ý nghĩa đối với giao thức định tuyến của hệ thống độc lập.
Trong OSPF, ASBR chịu trách nhiệm gán cost cho các tuyến bên ngoài mà nó
quảng cáo. Các đường ngoài loại 1 có cost bằng tổng của cost bên ngoài này cộng
với cost của đường dẫn tới ASBR.

Đường ngoài loại 2 (E2): cũng là đường tới các đích bên ngoài hệ thông độc lập
OSPF nhưng nó không tính phần cost của đường tới ASBR.

OSPF
External
5
30
10
20
10
D
A
C
B
10.1.2.0

Ở hình 3.23, Router A có hai đường tới đích bên ngoài 10.1.2.0. Nếu đích được
quảng cáo theo kiểu đường E1, đường A-B-D có cost là 35 (5+20+10) sẽ được
chọn so với đường A-C-D có cost là 50 (30+10+10). Nhưng nếu đích được quảng
cáo theo kiểu đường E2, thì đường A-C-D có cost là 20 (10+10) sẽ được chọn so
với đường A-B-D có cost là 30 (20+10).
Hinh 3.23


3.16 Tra bảng định tuyến

Khi một Router OSPF kiểm tra địa chỉ đích của gói, nó sẽ thực hiện các bước sau
để lựa chọn đường đi ngắn nhất:
1. Chọn tuyến phù hợp nhất với địa chỉ đích. Ví dụ nếu có các thực thể định
tuyến ứng với địa chỉ 172.16.64.0/18; 172.16.64.0/24; và 172.16.64.192/27
và địa chỉ đích là 172.16.64.205 thì thực thể cuối cùng sẽ được chọn. Thực
thể được chọn luôn là thực thể phù hợp dài nhất (tuyến với mặt nạ địa chỉ dài
nhất). Nếu không tìm được tuyến phù hợp, một bản tin ICMP sẽ được gửi về
địa chỉ nguồn và gói sẽ bị huỷ bỏ.
2. Bỏ bớt các thực thể đã chọn bằng cách loại bỏ các loại đường dẫn kem phù
hợp hơn. Các loại đường dẫn được phân quyền ưu tiên theo thứ tự sau: (1 là
mức ưu tiên cao nhất, 4 là mức ưu tiên thấp nhất).
1. Đường dẫn nội vùng.
2. Đường dẫn liên vùng.
3. Đường ngoài loại 1.
4. Đường ngoài loại 2.

Nếu có nhiều tuyến có cùng cost, cùng loại đường dẫn tồn tại trong tập cuối cùng,
OSPF sẽ sử dụng tất cả các đường dẫn này. Lưu lượng được truyền trên các đường

dẫn này theo phương pháp cân bằng tải.