Tiểu luận môn mạng máy tính Tìm hiểu giao thức OSPF (Open Shortest part first)

OSPF(Open Shortest part first)
Trần Hữu Cương
Nguyễn Mạnh Hùng
Trần Ngọc Hướng
1
Introduction

Giao thức OSPF(Open Shortest Path First ) được định nghĩa trong
RFC 2328 là một giao thức Interior Gateway được sử dụng để phân
bố thông tin định tuyến trong single Autonomous System.

OSPF có thể được sử dụng và cấu hình giống như một đơn vùng trên một
mạng nhỏ.

OSPF dựa trên link-state technology và bắt nguồn từ thuật toán
Bellman-Ford được sử dụng trong các giao thức định tuyến truyền
thống như RIP.

OSPF đã đưa ra các khái niệm mới như là authentication of routing
updates, Variable Length Subnet Masks (VLSM), route
summarization, and so forth.

Đường ngắn nhất sử dụng thật toán Dijkstra.
Trong slide tiếp theo nhóm sẽ tập trung vào OSPF terminology và algorithm.
2
Các loại thông điệp trong hoạt
động của OSPF

Hello: Được dùng để tìm ra láng giềng, chuyển một quan hệ láng giềng sang trạng
thái 2-way, sau đó hello giúp giám sát trả lời của láng giềng trong trường hợp láng
giềng fail.


Database Description (DD or DBD): Được dùng để trao đổi các bản sơ lược
của từng LSA (Link-State Advertisements) tiêu biểu trong giai đoạn ban đầu để
router có thể biết một danh sách của các LSA của láng giềng.

Link-State Request (LSR): Một gói tin chỉ ra một hoặc nhiều LSA được gửi ra
bởi một router yêu cầu các router láng giềng của nó cung cấp các chi tiết đầy đủ về
LSA.

Link-State Update (LSU): Một gói tin chứa các chi tiết đầy đủ, thường được
gửi để trả lời cho một thông điệp LSR.

Link-State Acknowledgement (LSAck): Được gửi để xác nhận việc nhận một
LSU.
3
OSPF Message
-
Một OSPF message đã được đóng gói.
4
OSPF Packet Header
5
Steps to OSPF Operaon

Các bước hoạt động của OSPF

Establish router adjacencies

Elect a DR(designate router) and A BDR(backup designated)

Discover routes


Select appropriate route to use

Maintain routing infotmation

Các trạng thái

Down State > Init > 2-way > Exstart > Exchange
> Loading > Full.
6
Shortest Path First Algorithm

Sau khi khởi tạo hoặc do bất cứ sự thay đổi thông tin định tuyến, router sẽ
tạo ra một link-state advertisement. link-state advertisement thể hiện tất
cả các liên kết trong router.

Tất cả các router trao đổi link-state bằng cơ chế flooding. Mỗi router sẽ
nhận link-state update rồi update link-state database của nó sau đó truyền
trạng thái update đi cho các router khác.

Sau khi dữ liệu mỗi router đầy đủ, router tính toán Shortest Path Tree tới
tất cả các đích đến . Nó sử dụng thuật toán Dijkstra.

Trong trường hợp không có sự thay đổi trong mạng OSPF, giống như cost
của một link hoặc một mạng đang được thêm vào hoặc xóa đi, nó khá là
quiet. Bất cứ thay đổi nào xẩy ra được thông báo qua các gói link-state và
thuật toán Dijkstra lại được tính toán lại để tìm shortest path. xây dựng
bảng định tuyến.

 thuật toán này sẽ được miêu tat từng bước ở slide tiếp theo.

7
Shortest Path Tree
8
Link-State Packets
9
Steps to OSPF Operaon with States
1. Establishing router adjacencies (Routers are adjacent)

Down State –Router chưa thiết lập được bất kì mối quan hệ nào với các Router khác 
gửi gói hello ra địa chỉ multicast 224.0.0.5 .

Init State – Các Router kết nối trực tiếp với Router gửi gói tin hello và add Router đó vào
danh sách neighbor gửi phản hồi gói hello.

Two-way State – tất cả các router đã có danh sách các neighbor và thiết lập mối quan hệ 2
chiều  bầu chọn DR/BDR .
2. Electing DR and BDR – Multi-access (broadcast) segments only

ExStart State with DR and BDR

Two-way State with all other routers
3. Discovering Routes

ExStart State

Exchange State

Loading State

Full State (Routers are “fully adjacent”)

10
OSPF Operation
•
Steps of OSPF operation
•
Step 1: Establish router adjacencies
•
Step 2: Elect a DR and a BDR
•
Step 3: Discover routes
•
Step 4: Select appropriate routes
•
Step 5: Maintain routing information
11
Step 1: Establish router adjacencies
12
Step 1: Establish router adjacencies
13
Step 2: Elect a DR and a BDR
14
DR & DBR
o
Chọn DR & BDR để giải quyết vấn đề LSA bị gửi đi tràn lan trong mạng ảnh
hưởng đến bandwidth.
o
Trong môi trường đa truy cập, OSPF sẽ chọn 1 router được chỉ định
(Designated Router) để thu thập và quảng bá các gói LSA. Một router để dự
phòng khi DR bị lỗi (Backup Designated Router). Các Router khác sẽ là
DROther .

o
Thay vì gửi tràn lan trong mạng, các Router chỉ gửi LSA đến DR và DBR.
o
Sau đó DR sẽ gửi LSA của Router 1 đến các Router khác .
o
Các Router (DROther) gửi LSA đến DR & BDR thông qua địa chỉ multicast
( 224.0.0.6 ).
o
DR lại gửi LSA đến các router khác thông qua địa chỉ multicast 224.0.0.5.
15
Step 2: Elect a DR and a BDR

OSPF chọn ngẫu nhiên một router và kiểm tra danh sách neighbor của nó.

Nếu một router có priority = 0. Thì router đó không tham gia vào quá tình bầu chọn.

Sau đó quá trình lựa chọn BR & BDR bắt đầu theo các mức ưu tiên sau:

+Router có Priority cao nhất làm DR, cao thứ 2 làm BDR. Priority mặc định là 1.
+Nếu Priority bằng nhau thì xét Router ID, cao nhất làm DR, cao thứ 2 làm BDR.
Router ID lấy từ:
- Trong trường hợp Router có cổng loopback, thì địa chỉ IP loopback cao
nhất sẽ là Router ID.
- Trong trường hợp Router không có cổng loopback, địa chỉ IP vật lý cao
nhất là Router ID.

- Xem ví dụ:
16
Step 2: Elect a DR and a BDR
17

Step 3: Discover routes
18
Step 4: Select appropriate routes
19
Step 5: Maintain routing information
20
Step 5: Maintain roung informaon
21
Step 5: Maintain roung informaon
22
Step 5: Maintain roung informaon
23
4.Ưu và Nhược điểm của OSPF
4.1.Ưu điểm:

Hội tụ nhanh, thay đổi được báo cáo ngay lập tức, khó bị vòng lặp

Các router có đầy đủ về cấu trúc hệ thống mạng

Các trạng thái đường liên kết có thể được thu nhỏ lại nên thiết kế lại được cơ sở dữ
liệu

Thông tin được truyền bá trong mạng ít bị sai lệch hơn vì nó được truyền từ các
router láng giềng
24
4.Ưu và Nhược điểm của OSPF
4.2.Nhược điểm

Đòi hỏi nhiều dung lượng bộ nhớ và năng lực xử lý cao hơn, hệ thống mạng phải
được thiết kế theo mô hình phân cấp.


Đòi hỏi nhà quản trị phải nắm vững giao thức

Giảm dung lượng đường truyền dành cho dữ liệu khác.
25