phần mềm mô phỏng Packet tracer

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
Bưu chính viễn thông và công nghệ thông tin ngày nay rất phát triển.Cuộc
cách mạng thông tin đã và đang diễn ra trên hầu hết các nước tiên tiến trên thế giới.
Có thể nói thông tin ngày nay đóng vai trò hết sức quan trọng trong cuộc sống hàng
ngày của mỗi con người từ việc ăn gì ở đâu ,xem gì trong những ngày tới đến vấn
cổ phiếu tăng giá hay giảm giá hay những vấn đề quan trọng của cả thế giới đều
được phản ánh qua thông tin được cập nhật hàng ngày. Điều đó cho thấy mạng lưới
viễn thông đã bao trùm trên toàn thế giới .
Ngày nay chúng ta cũng không phải lo về việc thiếu hụt băng thông cho
truyền tin như trước kia thay vào đó là việc làm sao để sử lý gói tin tại các nút là
nhanh nhất. Giao thức là một kiểu cách thức giao tiếp, đối thoại. Cũng như con
người máy móc muốn làm việc với nhau cũng cần có những cách thức giao tiếp
riêng. Trong việc truyền tin cũng vậy các Router muốn giao tiếp với nhau cũng cần
phải có những giao thức để làm việc với nhau. Các giao thức đó thường là RIP,
IGRP, EGRP, IS-IS,BGP4 và OSPF.
OSPF Là giao thức định tuyến nhóm link-state, thường được triển khai trong
các hệ thống mạng phức tạp. Giao thức OSPF tự xây dựng những cơ chế riêng cho
mình ,tự bảo đảm những quan hệ của chính mình với các router khác. Nó có thể dò
tìm nhanh chóng sự thay đổ của topology (cũng như lỗi của các interface ) và tính
toán lại những route mới sau chu kỳ hội tụ. Chu kỳ hội tụ của OSPF rất ngắn và
cũng tốn rất ít lưu lượng đường truyền.
Chính vì các lý do trên em đã lựa chọn giao thức định tuyến OSPF và đưa ra
các mô hình mô phỏng trực quan và sinh động bằng phần mềm mô phỏng Packet
tracer của CISCO. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Nguyễn Tiến Ban đã
tạo điều kiện cho em trong quá trình làm và thực hiện . Mặc dù đã cố gắng hết sức
nhưng do khả năng còn hạn chế nên không thể tránh khỏi thiếu sót em mong nhận
được sự góp ý từ các thầy cô và các bạn đọc để nhóm có thể hoàn thiện bài báo
cáo .Xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, Ngày…..Tháng …..Năm…….

Sinh viên thực hiện
Vũ Trí Cường – Lớp H09VT10
1
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF

Vũ Trí Cường
CHƯƠNG I: ĐỊA CHỈ IP VÀ ĐÁNH ĐỊA CHỈ IP
Địa chỉ IP là địa chỉ lớp mạng, được sử dụng để định danh các máy trạm
(HOST) trong liên mạng. Địa chỉ IP.v4 có độ dài 32 bít. Nó có thể được biểu thị
dưới dạng thập phân, bát phân, thập lục phân và nhị phân.
Có hai cách cấp phát địa chỉ IP phụ thuộc vào cách thức ta kết nối mạng.
Nếu mạng của ta kết nối vào mạng Internet, địa chỉ mạng được xác nhận bởi NIC
(Network Information Center). Nếu mạng của ta không kết nối với Internet, người
quản trị mạng sẽ cấp phát địa chỉ IP cho mạng này.
Về cơ bản, khuôn dạng địa chỉ IP gồm hai phần: Network Number và Host
Number như hình vẽ:

Trong đó, phần Network Number là địa chỉ mạng còn Host Number là địa
chỉ các máy trạm làm việc trong mạng đó. Do việc tăng các WW theo hàm mũ trong
những năm gần đây vì số lượng WW mở ra rất nhiều, nên với địa chỉ IP là 32 bít là
rất ít do vậy để mở rộng khả năng đánh điạ chỉ cho mạng IP và vì nhu cầu sử dụng
có rất nhiều quy mô mạng khác nhau, nên người ta chia các điạ chỉ IP thành 5 lớp
ký hiệu là A, B, C, D và E có cấu trúc như sau:
Vũ Trí Cường – Lớp H09VT10
2
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF
Hình 1.1: Các kiểu địa chỉ IP
Lớp A (/8): Được xác định bằng bít đầu tiên trong byte thứ nhất là 0 và
dùng các bít còn lại của byte này để định danh mạng. Do đó, nó cho phép định danh
tới 126 mạng, với 16 triệu máy trạm trong mỗi mạng.

Lớp B (/16): Được xác định bằng hai bít đầu tiên nhận giá trị 10, và sử dụng
byte thứ nhất và thứ hai cho định danh mạng. Nó cho phép định danh 16.384 mạng
với tối đa 65.535 máy trạm trên mỗi mạng.
Lớp C (/24): Được xác định bằng ba bít đầu tiên là 110 và dùng ba byte đầu
để định danh mạng. Nó cho phép định danh tới 2.097.150 mạng với tối đa 254 máy
trạm trong mỗi máy trạm trong mỗi mạng. Do đó, nó được sử dụng trong các mạng
có quy mô nhỏ.
Lớp D: Được xác định bằng bốn bít đầu tiên là 1110, nó được dùng để gửi
các IP datagram tới một nhóm các host trên một mạng. Tất cả các số lớn hơn 233
trong trường đầu là thuộc nhóm D.
Lớp E: Được xác định bằng năm bít đầu tiên là 11110, được dự phòng cho
tương lai.
Với phương thức đánh địa chỉ IP như trên, số lượng mạng và số máy tối đa
trong mỗi lớp mạng là cố định. Do đó, sẽ nảy sinh vấn đề đó là có các địa chỉ không
được sử dụng trong mạng của một doanh nghiệp, trong khi một doanh nghiệp khác
lại không có địa chỉ mạng để dùng. Do đó để tiết kiệm địa chỉ mạng, trong nhiều
trường hợp một mạng có thể được chia thành nhiều mạng con (subnet). Khi đó, có
thể đưa thêm các vùng subnetid để định danh cho các mạng con. Vùng subnetid này
được lấy từ vùng hostid của các lớp A, B và C.
Vũ Trí Cường – Lớp H09VT10
3
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF
CHƯƠNG II: CÁC GIAO THỨC TRONG ĐỊNH TUYẾN IP
2.1 Khái Niệm
Định tuyến là cách thức mà Router (bộ định tuyến) hoặc thiết bị mạng khác
sử dụng để truyền phát các gói tin tới địa chỉ đích trên mạng.
Khái niệm routing gắn liền với mạng Intranet và Internet sử dụng một mô
hình định tuyến hop-by-hop. Điều này có nghĩa rằng mỗi PC hay Router sẽ tiến
hành kiểm tra trường địa chỉ đích trong phần tiêu đề của gói IP, tính toán chặng tiếp
theo (Next hop) để từng bước chuyển gói IP dần đến đích của nó và các Router cứ

tiếp tục phát các gói tới chặng tiếp theo như vậy cho tới khi các gói IP đến được
đích.
2.2 Phân loại.
Có 2 loại định tuyến : định tuyến tĩnh và định tuyến động
2.2.1 Định tuyến tĩnh
Trong bảng định tuyến gồm
 Địa chỉ mạng và subnet mask và địa chỉ IP của router tiếp theo hoặc exit
interface.
 Được ký hiệu là chữ “S” trong bảng định tuyến.
Chúng ta sử dụng định tuyến tĩnh khi :
 Khi mạng chỉ có 1 vài router hay mô hình mạng đơn giản .
 Mạng được kết nối với Internet chỉ thông qua 1 ISP.
 Mô hình Hub & spoke được sử dụng trên 1 mạng lớn.
Vũ Trí Cường – Lớp H09VT10
4
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF
Hình 2.1 Bảng định tuyến
2.2.2 Định Tuyến Động
Giao thức định tuyến động được sử dụng bởi các router để chia sẻ thông tin
về tình trạng của các mạng từ xa.Giao thức định tuyến động thực hiện 1 số hoạt
động bao gồm :
 Khám phá mạng.
 Cập nhật và duy trì bảng định tuyến.
Điểm đặc trưng của định tuyến động là :
 Tự động khám phá mạng
 Duy trì bảng định tuyến.
Các loại định tuyến động :
1. RIP(Routing Information Protocol).
2. IGRP(Interior Gateway Routing Protocol)
3. EIGRP(Enhanced IGRP)

4. OSPF(Open Shortest Path First)
5. IS-IS(Intermediate System-to-Intermediate System )
6. BGP (Border Gateway Protocol).
Các thuật toán tìm đường :gồm 2 loại
 Giao thức định tuyến Distance vector : Các giao thức định tuyến thuộc loại
này như RIP,IGRP........
Hoạt động theo nguyên tắc Neighbors , nghĩa là mỗi router sẽ gửi bảng định
tuyến của mình cho tất cả router kết nối trực tiếp với nó. Các router đó sau đó so
sánh với bảng định tuyến mà mình hiện có và kiểm tra lại các tuyến đường của
mình với các tuyến đường mới nhận được , tuyến đường nào tối ưu hơn sẽ được
Vũ Trí Cường – Lớp H09VT10
5
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF
đưa vào bảng định tuyến các gói tin update sẽ được gửi theo chu kỳ (30s với RIP,
90s với EIGRP).
 Giao thức định tuyến Link-state : Các giao thức định tuyến thuộc loại này
như : OSPF,IS-IS
Link-state không gửi bảng định tuyến của mình, mà chỉ gửi trạng thái của
các đường link trong linkstate database của mình đi cho các router khác,các router
sẽ áp dụng giải thuật SPF(shortest path first),để tự xây dựng bảng định tuyến riêng
cho mình.khi mạng đã hội tụ,link state protocol sẽ không gửi update định kỳ mà chỉ
gửi khi nào có sự thay đổi trong mạng.
2.3 Giao Thức RIP (Routing Information Protocol)
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.

Giao thức định tuyến RIP có 2 phiên bản RIPv1 và RIPv2.
2.3.1 Giao Thức RIPv1
Đặc điểm: RIPv1 (RIP phiên bản 1) là giao thức định tuyến theo vectơ
khoảng cách nên quảng bá toàn bộ bảng định tuyến của nó cho các router láng giềng
theo định kỳ. Chu kỳ cập nhật của RIP là 30 giây. Thông số định tuyến của RIP là
số lượng hop, giá trị tối đa là 15 hop.
RIPv1 là giao thức định tuyến theo lớp địa chỉ. Khi RIP router nhận thông tin
về một mạng nào đó từ một cổng, trong thông tin định tuyến này không có thông tin
về subnet mask đi kèm. Do đó router sẽ lấy subnet mask của cổng để áp dụng cho
địa chỉ mạng mà nó nhận được từ cổng này. Nếu subnet mask này không phù hợp
thì nó sẽ lấy subnet mask mặc định theo lớp địa chỉ để áp dụng cho địa chỉ mạng mà
nó nhận được.
Một số hạn chế của RIPv1:
- Không gửi thông tin subnet mask trong thông tin định tuyến
- Gửi quảng bá thông tin định tuyến theo địa chỉ 255.255.255.255
Vũ Trí Cường – Lớp H09VT10
6
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF
- Không hỗ trợ xác minh thông tin nhận được
- Không hỗ trợ VLSM và CIDR (Classless Interdomain Routing)
2.3.2 Giao Thức RIPv2
RIPv2 được phát triển từ RIPv1 nên có nhiều đặc điểm giống RIP v1 :
- Là một giao thức định tuyến theo véctơ khoảng cách, sử dụng số hop làm thông số
định tuyến.
- Sử dụng thời gian holddown để chống lặp (loop), thời gian này mặc định là 180
giây.
- Sử dụng cơ chế split horizon để chống loop.
- Giá trị hop tối đa là 15
RIPv2 có gửi subnet mask đi kèm với các địa chỉ mạng trong thông tin định
tuyến vì vậy RIPv2 có hỗ trợ VLSM và CIDR. RIPv2 cũng hỗ trợ việc xác minh

thông tin định tuyến. Vì vậy ta có thể cấu hình cho RIP gửi và nhận thông tin xác
minh trên cổng giao tiếp của router bằng mã hóa MD5 hay không mã hóa.
2.4 Giao Thức IGRP
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. (90 giây).
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.
2.5 Giao Thức EIGRP
Là một giao thức mở rộng của IGRP, được phát triển bởi Cisco. IGRP là
classful routing protocol, còn EIGRP là classless routing protocol.
EIGRP là một giao thức định tuyến lai (hybrid routing), nó vừa mang những
đặc điểm của distance vector vừa mang một số đặc điểm của link-state.
Vũ Trí Cường – Lớp H09VT10
7
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF
EIGRP hỗ trợ VLSM và CIDR nên sử dụng hiệu quả không gian địa chỉ. Sử
dụng địa chỉ multicast (224.0.0.10) để trao đổi thông tin cập nhật định tuyến.
CHƯƠNG III: GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF
3.1 Khái Niệm
OSPF là giao thức định tuyến dạng Link-State dựa trên chuẩn mở được phát
triển để thay thế phương thức Distance Vector (RIP). RIP là một giao thức định
tuyến được chấp nhận trong những ngày đầu của mạng và Internet,nhưng do phụ

thuộc vào số lượng hop mà router có thể đi được chỉ là 15 nên RIP nhanh chóng
không thể chấp nhận được trong các mạng lớn hơn .Các mạng lớn hơn cần 1 giải
pháp định tuyến mạnh mẽ hơn. OSPF là 1 giao thức định tuyến classless mà sử
dụng khái niệm vùng cho khả năng mở rộng .Nó sư dung thông số cost để tính
đường đi tốt nhất .OSPF sử dụng băng thông như là thước đo chi phí.
3.2 OSPF Giải Quyết Các Vấn Đề
 Tốc độ hội tụ nhanh
 Hỗ trợ VLSM (Variable length subnet mask)
 Kích thước mạng có thể hỗ trợ lớn
 Chọn đường theo trạng thái đường link hiệu quả hơn distance vector
 Đường đi linh hoạt hơn.
 Hỗ trợ xác thực (Authenticate).
3.3 Đóng Gói Bản Tin OSPF
Phần dữ liệu của 1 thông báo OSPF được đóng trong 1 gói.Trường dữ liệu này có
thể bao gồm 1trong 5 loại bản tin OSPF.
Vũ Trí Cường – Lớp H09VT10
8
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF
Các gói tiêu đề OSPF được gửi kèm với mỗi gói tin OSPF,bất kể loại bản tin nào
của OSPF.Các OSPF header và loại gói dữ liệu cụ thể được gói gọn trong gói tin
IP.Trong gói tiêu đề IP,trường giao thức được thiết lập bằng 89 để cho biết là
OSPF,và địa chỉ đích được thiết lập là 1 trong 2 địa chỉ multicast :224.0.0.5 hoặc
224.0.0.6.Nếu gói OSPF được đóng gói trong 1 khung Ethernet,địa chỉ MAC đích
cũng là 1 địa chỉ multicast : 01-00-5E-00-00-05 or 01-00-5E-00-00-06.
Hình 3.1 Đóng gói bản tin OSPF
3.4 Các Loại Gói Tin OSPF
 Hello : dùng để thiết lập và duy trì mối quan hệ hàng xóm với những router
khác .
 DBD : gói tin này dùng để chọn lựa router nào sẽ được trao đổi thông tin
trước (master/slave)

 LSR : Link state request gói tin này dùng để chỉ định loại LSA dùng trong
tiến trình trao đổi gói tin DBD.
 LSU : Link-state update được sử dụng để trả lời LSRs cũng như công bố
thông tin mới.LSUs chứa 7 loại khác nhau của LSAs.
 LSAck : khi 1 LSU được nhận,router gửi 1 Link-State Acknowledgement
(LSAck) để xác nhận LSU.
3.5 Gói Tin Hello
Gói OSPF loại 1 là gói OSPF Hello.Các gói Hllo được sử dụng để :
 Khám phá hàng xóm OSPF và thiết lập hàng xóm gần kề.
Vũ Trí Cường – Lớp H09VT10
9
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF
 Quảng bá các thông số ở trên 2 con router mà đã là hàng xóm của nhau.
Bầu chọn DR va BDR ở trên mạng multiaccess và ethernet như Frame Relay.
3.5.1 Thiết lập hàng xóm
Trước khi 1 router OSPF gửi trạng thái liên kết của nó tới tất cả các router khác,
trước tiên nó phải xác định xem có bất kỳ hàng xóm OSPF nào ở trên bất kỳ liên kết
nào của nó .Trong hình, router OSPF đang gửi những gói Hello ra tất cả các cổng
của nó cho phép các cổng của nó xác định xem có bất kỳ hàng xóm nào ở trên liên
kết đó không . Thông tin ở trong OSPF Hello bao gồm OSPF Router ID của router
đang gửi gói Hello .Nhận 1 gói OSPF Hello ở trên giao diện xác nhận cho 1 router
mà có router OSPF khác ở trên liên kết này.Sau đó OSPF được thiết lập là hàng
xóm gần kề.
Hình 3.2 Giao thức Hello
3.5.2 OSPF Hello và Dead Interval
Trước khi 2 router có thể hình thành hàng xóm gần kề,chúng phải đòng ý về
3 giá trị thời gian Hello,cùng thời gian duy trì Dead Interval,và kiểu mạng.
Thời gian Hello chỉ ra việc goi Hello gửi thường xuyên thế nào mặc định với
mạng multiaccess và point-to-point là 10s và 30s với mạng non-broadcast
multiaccess (NBMA).

Vũ Trí Cường – Lớp H09VT10
10
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF
Trong hầu hết trường hợp,gói OSPF Hello gửi như multicast đến 1 địa chỉ
dành riêng cho tất cả SPF router tại 224.0.0.5.Sử dụng địa chỉ multicast cho phép
thiết bị bỏ qua các gói dữ liệu nếu các cổng của nó không được kích hoạt để chấp
nhận các gói tin OSPF. Dead Interval là thời gain mà router chờ trước khi cho hàng
xóm vào trạng thái down. thời gian này theo cisco mặc định là gấp 4 lần thời gian
Hello. Với mạng multiaccess và point-topoint là 40s và với NBMA là 120s.
3.5.3 OSPF link-state Updates
Link-state updates (LSU) là gói tin được sử dụng để cập nhật định tuyến OSPF.Một
gói LSU có thể chứa 10 loại bản tin khác nhau của link-state Advertisements
(LSAs) như hiển thị ở hình bên dưới.Sự khác nhau giữa các điều khoản LSU và
LSA đôi khi có thể khó hiểu.Đôi khi những thuật ngữ này được dùng lẫn lộn Một
LSU chứa 1 hoặc nhiều LSAs và các điều khoản khác có thể được sử dụng để tuyên
truyền thông tin trạng thái liên kết bởi router OSPF.
Hình 3.3 Cấu trúc gói tin LSUs
3.5.4 Bầu DR và BDR
Để giảm lưu lượng truy cập trên các mạng multiaccess, OSPF bầu 1 DR va 1
BDR. DR có nhiệm vụ cập nhật router khác (gọi là DROthers) khi có sự thay đổi ở
trong mạng. BDR để dự phòng cho DR.
3.6 Xác Thực
Giống như các giao thức định tuyến khác OSPF có thể được cấu hình để xác
thực.RIPV2,EIGRP,OSPF,IS-IS và BGP tất cả đều được cấu hình để mã hoá và xác
thực thông tin định tuyến điều này đảm bảo rằng các con router chỉ chấp nhận thông
Vũ Trí Cường – Lớp H09VT10
11
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF
tin định tuyến từ router khác đã được cấu hình với cùng mật khẩu và thông tin xác
thực.

3.7 Cách Xác Định Router ID
Các OSPF Router ID được sử dụng để nhận diện từng router trong vùng định tuyến
OSPF.Một router ID chỉ đơn giản là 1 địa chỉ IP.Router cisco chọn router id dựa
trên 3 tiêu chí :
 Sử dụng địa chỉ IP đã được cấu hình với lệnh router-id .
 Nếu router-id không được cấu hình thì router chọn địa chỉ IP cao nhất của
bất kỳ cổng
 loopback nào.
 Nếu không có cổng loopback được cấu hình thì router sẽ chon địa chỉ IP cao
nhất của bất kỳ cổng vật lý nào của nó đang hoạt động .
Ví Dụ :cho mô hình như hình vẽ

Hình 3.4 mô hình 3 router
Bởi vì chúng ta đã không cấu hình router id hoặc cổng loopback nên chúng
ta xác định router id dựa vào điều kiện thứ 3.ta có thể xử dụng lệnh “show ip
protocol” để kiểm tra router id.1 số IOS không hiển thị được như hình vẽ thì ta sử
dụng lẹnh “show ip ospf interface”.Như thể hiện trong hình router id của mỗi router
là :
R1: 192.168.10.5, which is higher than either 172.16.1.17 or 192.168.10.1
R2: 192.168.10.9, which is higher than either 10.10.10.1 or 192.168.10.2
R3: 192.168.10.10, which is higher than either 172.16.1.33 or 192.168.10.6
Vũ Trí Cường – Lớp H09VT10
12