NGHIÊN cứu các kỹ THUẬT ĐỊNH TUYẾN TRÊN nền IP vx4 ( có code)

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU CÁC KỸ THUẬT ĐỊNH
TUYẾN TRÊN NỀN IP Vx4


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.........................................................................................VIII
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU........................................................................................X
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT...................................................................................XI
LỜI MỞ ĐẦU.....................................................................................................................XII
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH VÀ IP.........................................1
1.1

TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH...............................................................................1

1.2

TỔNG QUAN VỀ IP......................................................................................................2

1.2.1

Giao thức connectionless....................................................................................2

1.2.2

Giao thức Internet (IP).......................................................................................3

1.3

ĐỊA CHỈ IP..................................................................................................................4

1.3.1

Cấu trúc địa chỉ IPv4..........................................................................................5

1.3.2

Phân lớp địa chỉ IPv4.........................................................................................5

1.3.3

Phân loại địa chỉ IPv4........................................................................................7

1.3.4

Subnet mask và prefix length của địa chỉ IP.......................................................7

1.3.5

Prefix length........................................................................................................8

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ ĐỊNH TUYẾN...............................................................9
2.1

GIỚI THIỆU VỀ ĐỊNH TUYẾN.......................................................................................9

2.1.1

Khái niệm............................................................................................................9

2.1.2

Metric..................................................................................................................9

2.1.3

Adminstrative Distance (AD)..............................................................................9

2.1.4

Sự hội tụ..............................................................................................................9

2.1.5

AS......................................................................................................................10

2.2

PHÂN LOẠI CÁC KỸ THUẬT ĐỊNH TUYẾN..................................................................10

2.2.1

Định tuyến tĩnh..................................................................................................10

2.2.2

Định tuyến động................................................................................................10

2.3

GIAO THỨC BGP......................................................................................................11


CHƯƠNG 3. CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN NỘI VÙNG....................................13
3.1

GIAO THỨC RIP........................................................................................................13

3.1.1

Các đặc điểm cơ bản.........................................................................................13

3.1.2

Các timer và phương thức hoạt động của các timer.........................................14

3.1.3

Các quy tắc chống loop....................................................................................14

3.1.4

Các phiên bản của RIP.....................................................................................15

3.1.5

Định dạng gói tin RIPv1...................................................................................15

3.1.6

Định dạng gói tin RIPv2...................................................................................16

3.2

GIAO THỨC OSPF....................................................................................................17

3.2.1

Các đặc điểm cơ bản.........................................................................................17

3.2.2

Chọn router – id................................................................................................17

3.2.3

Thiết lập quan hệ láng giềng............................................................................18

3.2.4

Trao đổi thông tin.............................................................................................20

3.2.5

Tính toán và xây dựng bảng định tuyến............................................................22

3.2.6

Cấu trúc OSPF header.....................................................................................22

3.2.7

Cấu trúc các loại gói tin của OSPF..................................................................24

3.3

GIAO THỨC EIGRP...................................................................................................27

3.3.1

Các đặc điểm cơ bản.........................................................................................27

3.4

THIẾT LẬP QUAN HỆ LÁNG GIỀNG............................................................................28

3.5

TRAO ĐỔI THÔNG TIN ĐỊNH TUYẾN..........................................................................29

3.6

TÍNH TOÁN METRIC..................................................................................................30

3.7

CÂN BẰNG TẢI..........................................................................................................31

3.8

CẤU TRÚC GÓI TIN EIGRP.......................................................................................31

CHƯƠNG 4. MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ................................................34
4.1

KẾT QUẢ MÔ PHỎNG GIAO THỨC RIP......................................................................34

4.2

KẾT QUẢ MÔ PHỎNG GIAO THỨC OSPF...................................................................36

4.3

KẾT QUẢ MÔ PHỎNG GIAO THỨC EIGRP.................................................................38

4.4

ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ QUA CÁC THÔNG SỐ.................................................................40

4.4.1

Thời gian định kỳ gửi gói tin.............................................................................40

4.4.2

Địa chỉ đích đến của các gói tin.......................................................................40

4.4.3

Protocol id........................................................................................................41

CHƯƠNG 5. TỔNG KẾT..................................................................................................42
5.1

RIP...........................................................................................................................42

5.1.1

Ưu điểm.............................................................................................................42

5.1.2

Nhược điểm.......................................................................................................42

5.2

OSPF........................................................................................................................42

5.3

EIGRP......................................................................................................................43

5.3.1

Ưu điểm.............................................................................................................43

5.3.2

Nhược điểm.......................................................................................................43

TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................................44
PHỤ LỤC A 45


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
HÌNH 1-1: MÔ HÌNH TCP/IP VÀ OSI..............................................................................2
HÌNH 1-2: IP HE
HÌNH 1-3: IP ADDRESS FORMAT...................................................................................5
HÌNH 1-4: CÁC LỚP ĐỊA CHỈ IP......................................................................................6
YHÌNH 2-1: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH TUYẾN......................................................11
HÌNH 3-1: DISTANCE - VECTOR ROUTING.............................................................13
YHÌNH 3-2: RIPV1 HEADER FORMAT.......................................................................15
HÌNH 3-3: RIPV2 HEADER FORMAT..........................................................................16
YHÌNH 3-4: AREA - ID......................................................................................................19
HÌNH 3-5: SERIAL POINT - TO - POINT LINK..........................................................20
HÌNH 3-6: MULTIACCESS LIN
HÌNH 3-7: OSPF PACKET FORMAT.............................................................................22
HÌNH 3-8: CẤU TRÚC TRƯỜNG AUTHENTICATION............................................23
YHÌNH 3-9: OSPF HELLO PACKET ............................................................................24
HÌNH 3-10: OSPF DATABASE DESCRIPTION PACKET.........................................25
YHÌNH 3-11: OSPF LINK STATE REQUEST PACKET.............................................26
HÌNH 3-12: OSPF LINK STATE UPDATE PACKET...................................................26
HÌNH 3-13: OSPF LINK STATE ACKNOWLEDGEMENT PACKET.....................27
HÌNH 3-14: EIGRP PACKET FORMA
HÌNH 3-15: TLV FORMAT...............................................................................................33
HÌNH 4-1: SƠ ĐỒ MẠNG MÔ PHỎNG GIAO THỨC RIP........................................34
YHÌNH 4-2: KẾT QUẢ BẮT GÓI TIN RIPV1..............................................................34
HÌNH 4-3: KẾT QUẢ CẤU HÌNH RIPV2 TRÊN ROUTER.......................................35
YHÌNH 4-4: KẾT QUẢ PING KIỂM TRA.....................................................................35

HÌNH 4-5: KẾT QUẢ BẮT GÓI TIN RIPV2.................................................................36
HÌNH 4-6: SƠ ĐỒ MẠNG MÔ PHỎNG GIAO THỨC OSPF....................................36
HÌNH 4-7: KẾT QUẢ CẤU HÌNH OSPF TRÊN ROUTE
HÌNH 4-8: KẾT QUẢ BẮT GÓI TIN OSPF...................................................................37
HÌNH 4-9: SƠ ĐỒ MẠNG MÔ PHỎNG GIAO THỨC EIGRP..................................38
YHÌNH 4-10: KẾT QUẢ CẤU HÌNH EIGRP TRÊN ROUTER.................................38
HÌNH 4-11: BẢNG TOPOLOGY TRÊN ROUTER.......................................................39
YHÌNH 4-12: KẾT QUẢ BẮT GÓI TIN EIGRP...........................................................39
HÌNH 4-13: BIỂU ĐỒ THỜI GIAN ĐỊNH KỲ GỬI GÓI TIN....................................40


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
BẢNG 1-1: PRIVATE IP ADDRESS...................................................................................7
YBẢNG 1-2: PUBLIC IP ADDRESS..................................................................................7
BẢNG 4-1: THỜI GIAN ĐỊNH KỲ ROUTER GỬI GÓI TIN.........................................
BẢNG 4-2: ĐỊA CHỈ ĐÍCH ĐẾN CỦA CÁC GÓI TIN................................................41
BẢNG 4-3: PROTOCOL ID..............................................................................................41


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
AD

Adminstrative Distance

AD

Advertised Distance

AS

Autonomous System

BDR

Backup Designated Router

BGP

Border Gateway Protocol

DR

Designated Router

DUAL

Diffusing Update Algorithm

EGP

Exterior Gateway Protocol

EIGRP

Enhanced Interior Gateway Routing Protocol

FD

Feasible Distance

IANA

Internet Assigned Numbers Authority

IGP

Interior Gateway Protocol

IGRP

Interior Gateway Routing Protocol

IP

Internet Protocol

ISP

Internet Service Provider

LAN

Local Area Network

LSA

Link State Advertisement

LSU

Link State Update

OSI

Open System Interconnection

OSPF

Open Shortest Path First

QoS

Quality of Service

RFC

Request For Comments

RIP

Routing Information Protocol

TCP

Tranmission Control Protocol

UDP

User Datagram Protocol

VLSM

Variable Length Subnet Mas


LỜI MỞ ĐẦU
Trao đổi thông tin đã trở thành nhu cầu tất yếu đối với xã hội, xã hội càng phát triển
thì nhu cầu này càng tăng lên. Và để đáp ứng được nhu cầu trao đổi thông tin thì
Internet đã ra đời và ngày càng khẳng định vị trí không thể thiếu của nó trong mọi
lĩnh vực. Nhưng Internet là một môi trường vô cùng rộng lớn và để đảm bảo có thể
truyền tải dữ liệu một cách hiệu quả nhất thì không phải việc dễ dàng. Dữ liệu cần
trao đổi qua mạng được chứa trong các gói tin, và các phương pháp giúp tìm ra
được đường đi tối ưu nhất trong mạng cho các gói tin đến đích được gọi là các
phương pháp định tuyến. Có nhiều phương pháp định tuyến đang được sử dụng,
mỗi phương pháp lại có các đặc điểm riêng đáp ứng từng yêu cầu kỹ thuật khác
nhau. Đề tài luận văn này nghiên cứu về các phương pháp định tuyến trên nền tảng
giao thức Internet với phiên bản IPv4 đang rất phổ biến trên thế giới.
Bài luận văn này sẽ được chia thành các chương:
Chương 1: Tổng quan về mạng máy tính và IP. Chương này sẽ giới thiệu về những
khái niệm cơ bản nhất về mạng máy tính và giao thức Internet.
Chương 2: Tổng quan về định tuyến. Chương này sẽ giới thiệu các khái niệm thuộc
về định tuyến và phân loại các giao thức định tuyến.
Chương 3: Các giao thức định tuyến nội vùng. Chương này sẽ giới thiệu về các đặc
điểm cũng như cách thức hoạt động của những giao thức định tuyến nội vùng phổ
biến như RIP, OSPF, EIGRP.
Chương 4: Mô phỏng và đánh giá kết quả. Chương này sẽ trình bày kết quả mô
phỏng của những giao thức (RIP, OSPF, EIGRP) trên phần mềm, ngoài ra đặc điểm
của mỗi giao thức cũng sẽ được đánh qua việc khảo sát các gói tin.

Chương 5: Tổng kết. Chương này sẽ tổng kết về các ưu điểm và nhược điểm của
từng giao thức.
Tuy đã cố gắng hết sức nhưng vì khả năng còn hạn chế nên những thiếu sót là điều
không thể tránh khỏi. Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp từ Quý Thầy/Cô
để đề tài được hoàn thiện hơn.


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 1/47

CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH VÀ IP

1.1 Tổng quan về mạng máy tính
Mạng là một tập hợp các hệ thống và các thiết bị truyền dữ liệu (máy tính, server…)
được kết nối để truyền thông với nhau. Trong một mạng có thể có rất nhiều loại dữ
liệu khác nhau từ các ứng dụng khác nhau được truyền tải.
Các thành phần cơ bản của 1 mạng:
-

Router.
Switch.
Các PC đầu cuối.
Các kết nối.

Một số đặc điểm về kỹ thuật của một mạng máy tính:
-

Topology (sơ đồ mạng): phải phù hợp với quy mô mạng và có khả năng cải

-

tạo, mở rộng.
Reliability (độ tin cậy): truyền dữ liệu qua mạng cần phải hạn chế lỗi ít nhất
có thể, độ tin cậy đảm bảo sự tin cậy về chất lượng dữ liệu khi truyền qua

-

mạng.
Speed (tốc độ): cho biết tốc độ nhanh hay chậm trong hoạt động truyền dữ

-

liệu của mạng, được đo bằng đơn vị bps (bits per second).
Availability (độ sẵn sàng): cho biết tính liên tục trong việc đảm bảo truy

-

nhập và truyền dữ liệu qua mạng.
Security (tính bảo mật).
Cost (chi phí): chi phí để triển khai và vận hành hệ thống mạng. Chi phí này
có thể là chi phí mua và lắp đặt thiết bị, chi phí nâng cấp, chi phí bảo trì, chi
phí cho việc quản trị, vận hành…

Ngày nay, hoạt động truyền dữ liệu của các host đã mang tính chuẩn hóa cao theo
các mô hình. Và hai mô hình phân lớp nổi tiếng, phổ biến nhất hiện nay đang được
sử dụng là mô hình TCP/IP và mô hình OSI.

Nghiên cứu các kỹ thuật định tuyến trên nền IP Vx4

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 2/47

Hình 1-1: Mô hình TCP/IP và OSI [Internet]

1.2 Tổng quan về IP
1.1.1 Giao thức connectionless
Các thiết bị muốn trao đổi dữ liệu với nhau thì phải chạy cùng một giao thức
(protocol). Giao thức là một tập hợp các quy tắc ứng xử và đóng gói dữ liệu mà khi
tham gia truyền thông thì các bên phải tuân theo để hoạt động truyền thông được
diễn ra một cách đúng đắn. Mỗi lớp (layer) của mô hình OSI đều có những giao
thức trao đổi dữ liệu riêng. Có thể điểm qua một vài giao thức phổ biến như giao
thức truyền tải TCP và UDP của lớp 4 (Transport layer), giao thức Ethernet và
Frame – relay của lớp 2 (Data Link layer) hay giao thức IP của lớp 3 (Network
layer) sẽ được trình bày ở các phần tiếp theo trong bài luận văn.
Một giao thức truyền tải được gọi là giao thức connectionless sẽ có các đặc điểm
như:
-

Không dùng các phương pháp điều khiển luồng hay báo nhận.
Không thực hiện đánh số thứ tự cho các đơn vị dữ liệu khi truyền.
Không thực hiện xây dựng kết nối trước khi truyền.
Kiểu truyền best effort (truyền tổng lực).

1.1.2 Giao thức Internet (IP)

Nghiên cứu các kỹ thuật định tuyến trên nền IP Vx4

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 3/47

Giao thức Internet (Internet Protocol) là một giao thức thuộc về lớp Internet của
chồng giao thức TCP/IP, tương ứng với lớp 3 (Network layer) của mô hình OSI.
Hiện nay, IP là giao thức được sử dụng rộng rãi trong mọi hệ thống mạng trên toàn
thế giới. Một số đặc điểm của IP như:
-

Vì không có cơ chế khôi phục lại gói tin bị mất khi truyền nên việc này sẽ

-

được giao lại cho các giao thức của lớp cao hơn tại các host đầu cuối.
Một thiết bị thuộc lớp Network khi nhận một gói tin IP thì nó sẽ xử lý gói tin

-

này một cách hoàn toàn độc lập với các gói tin IP khác.
IP là giao thức connectionless.
IP sử dụng cơ chế đánh địa chỉ theo kiểu phân cấp (hierarchical addressing).

-

Một địa chỉ IP gồm 2 phần là network – id và host – id.
Cung cấp cơ chế truyền tải của lớp Network (hay lớp Internet) qua một sơ đồ
mạng đã được định tuyến.

Cấu trúc gói tin của giao thức IP gồm 2 phần là header và data. Header là phần chứa

thông tin quản lý gói tin còn data là phần dữ liệu truyền tải đã được đóng gói.

Hình 1-2: IP header [Internet]

Ý nghĩa của các trường dữ liệu trong IP header:
-

Total Length (16 bit): trường cho biết chiều dài của toàn bộ gói tin IP.

Nghiên cứu các kỹ thuật định tuyến trên nền IP Vx4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 4/47

-

Type of Service (8 bit): trường được dùng để đánh dấu dữ liệu để phục vụ

-

cho các tác vụ QoS.
IHL – IP Header Length (4 bit): trường cho biết kích thước của IP header,

-

tính theo đơn vị word.
Version (4 bit): trường cho biết version của giao thức IP đang hoạt động.

-

Hiện nay có hai version là IPv4 và IPv6.
Identification (16 bit), Flag (3 bit) và Fragment Offset (13 bit): các trường

-

được dùng cho mục đích phân mảnh gói tin.
Time to Live – TTL (8 bit): trường được dùng để chống loop gói tin IP khi có
lỗi định tuyến trên sơ đồ mạng. Giá trị TTL sẽ giảm đi 1 đơn vị mỗi khi gói
tin IP đi qua một node mạng thuộc lớp 3, đến khi trường này chỉ còn bằng 0

-

thì gói tin IP sẽ bị loại bỏ.
Protocol (8 bit): trường được dùng để nhận dạng giao thức đang được truyền
tải trong phần data của gói tin IP. Trường này cho phép thiết bị thuộc lớp 3
không cần phải mở gói tin IP mà vẫn có thể nhận dạng được giao thức được

-

truyền tải bởi giao thức IP.
Header checksum (16 bit): trường kiểm tra lỗi của IP header.
Options: trường cho phép thêm tính năng mới cho giao thức IP.
Padding: các bit được thêm vào trong trường hợp trường options không đủ số

-

bit để trở thành bội số của 32 theo quy định của cấu trúc gói tin IP.
Source Address (32 bit): trường cho biết địa chỉ của thiết bị gửi gói tin IP.
Destination Address (32 bit): trường cho biết địa chỉ của thiết bị làm đích đến

của gói tin IP.

1.3 Địa chỉ IP
Địa chỉ IP được quản lý bởi IANA (Internet Assigned Numbers Authority) – tổ chức
cấp phát số hiệu Internet.
Địa chỉ IP dùng để nhận dạng, định danh cho một thiết bị khi nó tham gia vào mạng
qua giao thức Internet. Có một số địa chỉ IP có giá trị đơn nhất trong một phạm vi
còn lại một số khác lại có giá trị đơn nhất trên phạm vi toàn cầu.
Hiện nay đang tồn tại 2 phiên bản của IP là IPv4 và IPv6.
1.1.3 Cấu trúc địa chỉ IPv4

Nghiên cứu các kỹ thuật định tuyến trên nền IP Vx4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 5/47

Địa chỉ IPv4 được tạo thành từ 32 bit nhị phân, 32 bit này được chia thành 4 cụm
(còn gọi là octec). Địa chỉ IP sẽ được hiển thị dưới dạng 4 chữ số thập phân (tương
đương 4 octec), mỗi chữ số thập phân được ngăn cách bởi dấu chấm.
Thành phần của địa chỉ IP gồm phần network và phần host.
Một số quy tắc khi đặt địa chỉ IP:
-

Các bit phần host đồng thời bằng 0 sẽ tạo thành một địa chỉ mạng, địa chỉ

-

này không thể dùng để gán cho host được.
Các bit phần network đồng thời bằng 0 là địa chỉ không hợp lệ.

Các bit phần host đồng thời bằng 1 sẽ tạo thành một địa chỉ broadcast.

Hình 1-3: IP address format [Internet]

1.1.4 Phân lớp địa chỉ IPv4
Lớp A:
-

Địa chỉ lớp A có một octec đầu là phần network, ba octec sau là phần host.
Bit đầu tiên luôn có giá trị 0.
Dải địa chỉ lớp A: từ 1.0.0.0 đến 126.0.0.0.
Riêng địa chỉ mạng 127.0.0.0 không bao giờ xuất hiện bên ngoài một thiết
bị, địa chỉ này được quy định cho thiết bị thực hiện các giao tiếp bên trong
chính nó, địa chỉ mạng này được gọi là mạng loopback. Mọi gói tin gửi đến
mạng này đều sẽ được gửi trả về.

Lớp B:
-

Địa chỉ lớp B có hai octec đầu là phần network, hai octec còn lại là phần

-

host.
Hai bit đầu luôn có giá trị 10.
Dải địa chỉ lớp B: từ 128.0.0.0 đến 191.255.0.0.

Lớp C:
-

Địa chỉ lớp C có ba octec đầu là phần mạng, octec còn lại là phần host.

Nghiên cứu các kỹ thuật định tuyến trên nền IP Vx4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 6/47

-

Ba bit đầu luôn có giá trị 110.
Dải địa chỉ lớp C: từ 192.0.0.0 đến 223.255.255.0.

Lớp D:
-

Dải địa chỉ: từ 224.0.0.0 đến 239.255.255.255.
Bốn bit đầu luôn có giá trị 1110.
Địa chỉ lớp D được dùng làm địa chỉ multicast cho các giao thức khác nhau.

Lớp E:
-

Dải địa chỉ: từ 240.0.0.0 trở đi.
Địa chỉ lớp E được dùng cho mục đích dự phòng.

Hình 1-4: Các lớp địa chỉ IP

1.1.5 Phân loại địa chỉ IPv4
Vì số lượng địa chỉ IPv4 là có hạn, nên địa chỉ IP được phân thành 2 loại gồm có địa

chỉ private và địa chỉ public với ý nghĩa địa chỉ private sẽ giúp bảo tồn số lượng địa
chỉ public. Đặc điểm của từng loại địa chỉ IP:
-

Địa chỉ IP private: chỉ được dùng trong mạng nội bộ (LAN) và không được
định tuyến khi ra Internet. Địa chỉ private có thể được dùng lặp lại trong
nhiều mạng nội bộ khác nhau.
Bảng 1-1: Private IP address

Class

Private address ranges
From

Nghiên cứu các kỹ thuật định tuyến trên nền IP Vx4

To


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 7/47

-

A

10.0.0.0

10.255.255.255

B

172.16.0.0

172.31.255.255

C

192.168.0.0

192.168.255.255

Địa chỉ IP public: địa chỉ được định tuyến trên môi trường Internet, mỗi host
khi tham gia Internet phải có địa chỉ public duy nhất.
Bảng 1-2: Public IP address

Class

Public IP ranges

A

1.0.0.0 – 9.255.255.255

B

11.0.0.0 – 126.255.255.255
128.0.0.0 – 172.15.255.255

C

172.32.0.0 – 191.255.255.255
192.0.0.0 – 192.167.255.255
192.168.0.0 – 223.255.255.255

1.1.6 Subnet mask và prefix length của địa chỉ IP
Subnet mask là một chuỗi nhị phân có độ dài 32 bit, mỗi cụm 8 bit được ngăn cách
bởi dấu chấm, thường sẽ được biểu diễn ở dạng thập phân. Subnet mask cho biết
lớp mạng tương ứng của một địa chỉ IP.
Để có được subnet mask chuẩn của một lớp địa chỉ (A, B hay C) cần dựa vào cấu
trúc địa chỉ lớp đó: các bit phần network của địa chỉ đi đến đâu thì số lượng bit 1
của subnet mask sẽ đi theo đến đó, còn lại các bit 0 của subnet mask sẽ ứng với các
bit phần host trong địa chỉ IP.
Các subnet mask chuẩn của các lớp địa chỉ:
-

Lớp A: 255.0.0.0 hay 11111111.00000000.00000000.00000000.

-

Lớp B: 255.255.0.0 hay 11111111.11111111.00000000.00000000.

-

Lớp C: 255.255.255.0 hay 11111111.11111111.11111111.00000000.

Subnet mask dùng để xác định được địa chỉ mạng của một địa chỉ IP, cần thực hiện
AND subnet mask với địa chỉ IP theo từng bit một.
1.1.7 Prefix length

Nghiên cứu các kỹ thuật định tuyến trên nền IP Vx4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 8/47

Số prefix length chính là số bit mạng trong một địa chỉ IP, giá trị này được viết sau
địa chỉ IP và được ngăn cách bởi “/”.

CHƯƠNG 2.

TỔNG QUAN VỀ ĐỊNH TUYẾN

1.4 Giới thiệu về định tuyến
1.1.8 Khái niệm
Định tuyến (routing) là quá trình xác định tuyến đường đi tối ưu nhất để đi đến một
đích đến nào đó trên mạng. Bộ định tuyến (router) là thiết bị chuyên dụng đảm
nhiệm công việc định tuyến.
1.1.9 Metric
Metric là một tham số quan trọng trong tính toán định tuyến, giúp định lượng được
một đường đi có là tối ưu hay không. Một đường đi đến đích sẽ được lựa chọn khi
sở hữu metric nhỏ nhất trong số nhiều đường đi đang xét.
Việc tính toán metric cho đường đi sẽ thay đổi tương ứng với từng giao thức định
tuyến khác nhau.
1.1.10 Adminstrative Distance (AD)
Giá trị AD là một thông số dùng để so sánh và xem xét mức độ ưu tiên giữa các kỹ
thuật định tuyến với nhau. Vì trong quá trình hoạt động một router sẽ học được
nhiều tuyến đường đi khác nhau từ nhiều giao thức định tuyến khác nhau cho cùng
một đích đến, nên việc lựa chọn tuyến đường đi nào là tối ưu nhất sẽ rất cần thiết.

Nghiên cứu các kỹ thuật định tuyến trên nền IP Vx4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 9/47

Lúc này, việc chọn định tuyến theo giao thức nào chính nhờ vào giá trị AD của giao
thức đó, giá trị này càng nhỏ càng tốt.
1.1.11 Sự hội tụ
Các kết nối mạng không thể luôn luôn cố định, vấn đề sẽ phát sinh khi có các đường
link bị lỗi mất kết nối cũng như những đường link mới có thể được thêm vào.
Những thay đổi này sẽ dẫn đến quá trình router cập nhật và thay đổi thông tin định
tuyến. Quá trình này được gọi là sự hội tụ.
Để đáp ứng được yêu cầu liên tục và sẵn sàng trong việc truyền dữ liệu thì quá trình
hội tụ diễn ra càng nhanh càng tốt.
1.1.12 AS
AS (Autonomous System) là tập hợp các router thuộc sở hữu của một doanh nghiệp,
cùng chịu chung sự quản lý về kỹ thuật cũng như chính sách định tuyến và được tổ
chức IANA cấp phát cho một giá trị định danh gọi là ASN (Autonomous System
Number). Các AS thường là các ISP hoặc các doanh nghiệp có nhiều đường đi
Internet.
Khái niệm AS là yếu tố chính trong việc phân loại giữa giao thức định tuyến ngoại
vùng và giao thức định tuyến nội vùng.
1.5 Phân loại các kỹ thuật định tuyến
1.1.13 Định tuyến tĩnh
Đây là phương pháp cơ bản và đơn giản nhất, được người quản trị tự tay cấu hình
vào bảng định tuyến. Thông tin về mạng đích đến cũng như đường đi của dữ liệu
(next hop hay output interface) được chỉ rõ thông qua việc cấu hình.
1.1.14 Định tuyến động
Các router sẽ chạy các giao thức định tuyến để có thể tự tương tác trao đổi thông tin

với nhau và tính toán xác định đường đi nào là tối ưu nhất. Router sẽ có khả năng
nhận biết mọi thay đổi trên mạng dẫn đến việc router sẽ cập nhật sự thay đổi đó dẫn
đến việc thay đổi thông tin định tuyến. Hay nói cách khác khi chạy các giao thức
định tuyến động các router sẽ có khả năng hội tụ.

Nghiên cứu các kỹ thuật định tuyến trên nền IP Vx4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 10/47

Các giao thức định tuyến động sẽ được phân loại thành hai nhóm:
-

Giao thức định tuyến nội vùng (IGP): là giao thức định tuyến chạy giữa các

-

router thuộc cùng một AS. Tiêu biểu là các giao thức RIP, OSPF, EIGRP.
Giao thức định tuyến ngoại vùng (EGP): là giao thức định tuyến chạy trong
môi trường rộng lớn giữa các router thuộc về các AS khác nhau. Có thể thấy
rằng loại giao thức này sẽ thường được dùng cho mạng Internet quy mô toàn
cầu. Tiêu biểu có thể kể đến giao thức BGP.

Hình 2-1: Các phương pháp định tuyến [1]

1.6 Giao thức BGP
BGP là giao thức kiểu path – vector. Khi BGP chạy trên các hệ AS khác nhau thì sẽ
có tên gọi là EBGP, và ngược lại khi chạy trong cùng một hệ AS thì có tên gọi là
IBGP. EBGP có giá trị AD là 20 và IBGP có giá trị AD là 200. BGP sử dụng TCP

port 179.
Các router sử dụng BGP kết nối với nhau theo từng cặp (perering). Router chỉ có
thể chạy một BGP tại một thời điểm. Khi hai router thiết lập kết nối với nhau lần
đầu, chúng sẽ trao đổi toàn bộ thông tin định tuyến và từ đó về sau chỉ trao đổi khi
có sự thay đổi hoặc cập nhật mới xảy ra.
BGP không dựa vào một tham số metric nhất định mà sẽ xem xét danh sách các AS
đến một đích cho một đường đi.
Hai router sẽ trao đổi các thông điệp BGP qua kết nối TCP đã được thiết lập, có 4
loại thông điệp:

Nghiên cứu các kỹ thuật định tuyến trên nền IP Vx4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 11/47

-

Open: thông điệp đầu tiên được gửi trên kết nối khi cả hai router đều đã được

-

cấu hình, để xác nhận thông tin và cố gắng kết nối với láng giềng.
Update: thông điệp trao đổi các thông tin định tuyến.
Notification: thông điệp gửi đến láng giềng sẽ chấm dứt phiên kết nối BGP.
Keepalive: thông điệp dùng để trả lời thông điệp open khi chấp nhận kết nối
và cũng có vai trò duy trì phiên làm việc giữa các peer. Được gửi định kỳ
mỗi 60s.

CHƯƠNG 3.

CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN NỘI VÙNG

Nghiên cứu các kỹ thuật định tuyến trên nền IP Vx4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 12/47

1.7 Giao thức RIP
1.1.15 Các đặc điểm cơ bản
RIP là giao thức dạng distance – vector, sử dụng thuật toán Bellman – Ford.
Không chạy trực tiếp trên nền IP như OSPF và EIGRP, các gói tin RIP được đóng
gói vào các datagram UDP, có source port và destination port là 520. RIP có giá trị
AD là 120.
Metric của RIP được tính theo hop count, với hop count là số lượng router nằm giữa
router xuất phát và router đích đến. Metric tối đa của RIP là 15, vượt quá giá trị này
sẽ trở thành infinity metric, tương đương từ điểm xuất phát đến đích cách nhau 16
router trở lên thì xem như không thể đi đến đích được.
Hoạt động: mỗi router khi chạy RIP sẽ gửi toàn bộ bảng định tuyến của nó cho các
router láng giềng (đang kết nối trực tiếp với router đang xét) theo một khoảng thời
gian định kỳ. Láng giềng sau khi nhận được và xử lý thông tin cập nhật sẽ lại tiếp
tục thực hiện quảng bá cho các láng giềng khác của mình đến khi thông tin được lan
truyền ra toàn mạng. Cách thức trao đổi thông tin lan truyền theo tin đồn và tin
tưởng tuyệt đối vào láng giềng chính là đặc trưng của giao thức dạng distance –
vector.

Hình 3-1: Distance – vector routing [Internet]

1.1.16 Các timer và phương thức hoạt động của các timer

Invalid timer: 180 giây, là khoảng thời gian để router đánh dấu một subnet invalid.

Nghiên cứu các kỹ thuật định tuyến trên nền IP Vx4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 13/47

Update timer: 30 giây, là khoảng thời gian định kỳ mà các router gửi ra các cổng
chạy RIP bản tin cập nhật định tuyến.
Flush timer: 240 giây, là khoảng thời gian để router xóa hẳn một subnet khỏi bảng
định tuyến nếu nó không được cập nhật lại trong suốt khoảng thời gian này.
Tổng hợp hoạt động của các timer: một route cho một subnet khi đã được cập nhật
thì sẽ xuất hiện trong bảng định tuyến của router và cứ mỗi 30 giây (update timer)
phải được cập nhật lại một lần từ các router láng giềng. Sau 180 giây (invalid timer)
mà subnet đó vẫn không được cập nhật lại thì router sẽ đánh dấu route đến subnet
này là invalid, tuy nhiên route đến subnet này vẫn chưa bị xóa khỏi bảng định
tuyến. Sau khi bị đánh dấu invalid, route vẫn còn được giữ trong bảng định tuyến
thêm 60 giây (đủ 240 giây của flush timer) rồi mới bị xóa hẳn khỏi bảng định tuyến.
Holdown timer: được sử dụng khi các quy tắc chống loop cụ thể của RIP được áp
dụng. Hoạt động của holdown timer là sau khi router nhận được poisoned route,
holdown timer sẽ được router khởi động cho route này. Trước khi timer này kết
thúc, router sẽ không chấp nhận bất cứ thông tin định tuyến nào khác ngoại trừ
thông tin đến từ chính láng giềng đã cập nhật route này đầu tiên. Giá trị mặc định
holdown timer là 180s.
1.1.17 Các quy tắc chống loop
Route – poisoning: router sẽ gửi đi một bản tin cập nhật về một subnet có metric =
16 cho các láng giềng khi subnet này kết nối trực tiếp với router và chuyển sang
trạng thái down.
Poison – reverse: router sẽ phản hồi ngay lập tức cho láng giềng một bản tin cập

nhật về một subnet với metric = 16 khi nhận được bản tin update có subnet đó trong
trạng thái down (metric = 16).
Split – horizon: router sẽ không gửi ngược lại cập nhật định tuyến cho một subnet
nào đó về phía cổng mà nó đã nhận được cập nhật này.
Trigger – update: Bản tin Route – poisoning và Poison – reverse phải được phát đi
ngay lập tức mà không cần chờ tới thời hạn cập nhật định kỳ.
1.1.18 Các phiên bản của RIP
Nghiên cứu các kỹ thuật định tuyến trên nền IP Vx4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 14/47

Giao thức RIP hiện có hai phiên bản là RIP version 1 và RIP version 2, tuy chúng
giống nhau về cách thức hoạt động như đã mô tả ở trên nhưng vẫn tồn tại một vài sự
khác biệt dẫn đến sự phổ biến cũng khác nhau.
Giao thức RIPv2:
-

Giao thức classless.
Gửi các bản tin cập nhật theo địa chỉ multicast 224.0.0.9.
Có hỗ trợ xác thực trong định tuyến.

Giao thức RIPv1:
-

Giao thức classful.
Gửi các bản tin cập nhật theo địa chỉ broadcast 255.255.255.255.
Không hỗ trợ xác thực trong định tuyến.

Đánh giá: RIPv1 là giao thức classful tồn tại nhiều điểm hạn chế cũng như không
hỗ trợ xác thực định tuyến nên sẽ ít được sử dụng, từ đó dẫn đến việc RIPv2 sẽ phổ
biến hơn khi cần chạy tiến trình RIP cho một hệ thống.
1.1.19 Định dạng gói tin RIPv1

Hình 3-2: RIPv1 header format [Internet]

Command (1 byte): trường cho biết gói tin là thông điệp yêu cầu (request) khi có
giá trị là 1 hay là thông điệp trả lời (response) khi có giá trị là 2. Trường này có thể
chứa các giá trị từ 1 đến 5, nhưng chủ yếu vẫn là 1 và 2.
Version (1 byte): trường cho biết phiên bản của tiến trình RIP đang chạy, và đối với
RIPv1 sẽ mang giá trị 1.

Nghiên cứu các kỹ thuật định tuyến trên nền IP Vx4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 15/47

Từ address family đến metric được tính là 1 route entry (20 byte), và có thể xuất
hiện tối đa 25 route entry trong một gói tin RIP.
Address family identifier (2 byte): cho biết loại địa chỉ được chỉ định nhập trong
route entry, mang giá trị là 2 đối với IP, mang giá trị 0 khi yêu cầu toàn bộ thông tin
định tuyến từ láng giềng. Vì định dạng gói tin của RIP được thiết kế cho phép mang
thông tin định tuyến của một số giao thức khác nên cần phải có address family
identifier.
IP address (4 byte): địa chỉ IP của tuyến đường đang được quảng bá.
Metric (4 byte): có các giá trị từ 1 đến 16.
Các trường unused (must be zero): không được sử dụng và được thiết lập là các bit
0.

1.1.20 Định dạng gói tin RIPv2

Hình 3-3: RIPv2 header format [Internet]

Các trường command, unused, address family identifier và metric tương tự với
RIPv1 đã được trình bày ở trên.
Version: sẽ có giá trị là 2 đối với RIPv2.
Route tag: trường dùng để mang thông tin gán cho các tuyến đường nhận được từ
bên ngoài (từ nội vùng khác hoặc từ ngoại vùng).

Nghiên cứu các kỹ thuật định tuyến trên nền IP Vx4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 16/47

Subnet mask: subnet mask của địa chỉ IP quảng bá.
Next hop: xác định next hop tốt nhất của một tuyến đường, điểm đến kế tiếp trên
tuyến đường đến đích của gói tin.
1.8 Giao thức OSPF
1.1.21 Các đặc điểm cơ bản
OSPF là giao thức dạng link state, sử dụng thuật toán Dijkstra.
OSPF chạy trực tiếp trên nền tảng IP nên có protocol – id trong IP header là 89. Giá
trị AD của OSPF là 110.
Metric: được tính theo bandwitdth trên cổng chạy giao thức OSPF. Metric của
OSPF còn được gọi là cost.
Hoạt động: mỗi router khi chạy OSPF sẽ gửi các bản tin trạng thái đường link
(LSA) của nó cho các router trong cùng một vùng hoạt động. Sau một thời gian trao
đổi thông tin, bảng cơ sở dữ liệu trạng thái đường link (LSDB) sẽ được đồng nhất
bởi các router và các router đều nắm được sơ đồ mạng kết nối của vùng hoạt động.

Sau đó các router sẽ chạy giải thuật Dijkstra, thực hiện tính toán để tạo ra một cây
đường đi ngắn nhất rồi dựa vào kết quả này để xây dựng bảng định tuyến.
OSPF là giao thức chuẩn quốc tế và nó có hai phiên bản, một là OSPFv2 dành cho
IPv4 được định nghĩa trong RFC 2328, phiên bản còn lại là OSPFv3 dành cho IPv6
được định nghĩa trong RFC 5340.
1.1.22 Chọn router – id
Router – id là giá trị dùng để định danh cho một router và phải là một giá trị duy
nhất khi nó chạy OSPF.
Router – id của router chạy OSPF mang định dạng của một địa chỉ IP. Mặc định địa
chỉ IP cao nhất trong các cổng ở trạng thái active (up/up) sẽ được chọn là router –
id. Ngoài ra sẽ ưu tiên chọn địa chỉ IP của loopback.
1.1.23 Thiết lập quan hệ láng giềng
Sau khi các router chọn xong các giá trị router – id cho mình, nó sẽ gửi ra khỏi các
cổng chạy OSPF của mình các gói tin hello nhằm mục đích tìm kiếm, tạo lập và duy
trì những mối quan hệ láng giềng với các router đang kết nối trực tiếp với bản thân.

Nghiên cứu các kỹ thuật định tuyến trên nền IP Vx4