GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN IGRP

GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN IGRP
Mở đầu:
Như chúng ta đã thảo luận ở chương II về mạng IP, chúng ta có thể hình dung
một mạng IP là một mạng mà thông tin trao đổi giữa các thiết bị tham gia mạng tuân
theo giao thức IP. Theo giao thức này thì mỗi thiết bị mạng hoạt động từ lớp 3 trở lên
(tham chiếu mô hình OSI) sẽ có những địa chỉ IP, căn cứ vào những địa chỉ IP này gói
tin trao đổi sẽ được đưa đến đích. Việc các gói tin trao đổi trong mạng được chuyển đến
đích như thế nào nhất là đối với những mạng cựa kỳ phức tạp như mạng internet toàn
cầu hiện nay, thì chúng ta cần thiết phải xem xét một thiết bị mạng quan trọng đó là
Router.
IV.1 Router
IV.1.1 Các thành phần của Router
Thực chất Router là thiết bị mạng mà chúng ta đã nghiên cứu sơ qua ở chương II,
nó là một thiết bị mạng lớp 3 tham gia vào quá trình định tuyến gói IP, phân đoạn mạng
và nhờ những tác dụng như vậy nó đóng vai trò là thiết bị đường trục trong mạng IP.
Việc một gói tin đến một Router và được chuyển tiếp đến Router nào sau nó thì hoàn
toàn căn cứ vào điạ chỉ IP đích mang trong gói tin. Nếu hiểu theo một cách nào đó thì
việc đánh địa chỉ IP hoàn toàn phụ thuộc vào vị trí địa lý, mỗi vùng sẽ được cấp một dải
địa chỉ khác nhau và duy nhất, dải địa chỉ này có thể lại tiếp tục được chia nhỏ hơn cho
các vùng nhỏ hơn trong vùng lớn ấy. Mỗi vùng địa chỉ được phân tách cách biệt với
nhau thông qua Router.
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data link
Physical
Application
Presentation
Session

Transport
Network
Data link
Physical
Router
h.4.1: Router: thiết bị lớp 3
Như vậy một mạng diện rộng (WAN) sẽ bao gồm các Router nối với nhau.
Chúng liên lạc với nhau bằng các cầu nối để tạo nên các hệ thống tự trị và trục chính của
internet.
LAB-B#show running-conf
Building configuration...
!
Version 12.1
service timestamps debug
uptime
service timestamps log uptime
no service password-
encryption
!
hostname LAB-B
!
!
!
ip subnet-zero
!
!
!
!
interface Serial0
no ip address

no ip directed-broadcast
shutdown
!
interface Serial1
no ip address
no ip directed-broadcast
shutdown
!
interface Ethernet0
no ip address
no ip directed-broadcast
shutdown
!
interface Ethernet1
no ip address
no ip directed-broadcast
shutdown
!
interface Bri0
no ip address
no ip directed-broadcast
shutdown
!
!
ip classless
no ip http server
!
!
line con 0
transport input none

line aux 0
line vty 0 4
!
no scheduler allocate
end
h 4.2 Cấu hình của một Router
Xét về cấu tạo của Router: Cũng như máy tính, nếu máy tính có bốn thành phần
cơ bản là CPU, bộ nhớ, các giao tiếp như bàn phím, màn hình và cuối cùng là hệ thống
bus để trao đổi thông tin giữa các thành phần, thì Router cũng như vậy và cũng có thể
coi là một máy tính. Tuy nhiên Router lại là một máy tính có chức năng riêng biệt, thay
vì có các thành phần được chỉ định cho các thiết bị xuất video và âm thanh, thiết bị bàn
phím và chuột cũng như toàn bộ hệ thống phần mềm GUI thông thường dễ sử dụng của
một máy tính hiện đại thì Router lại được dành riêng cho định tuyến. Giống như máy
tính cần những hệ điều hành để chạy các ứng dụng phần mềm, Router cũng cần các
phần mềm điều hành hoạt động liên mạng (Internetworking Operating Software IOS) để
thực thi việc điều khiển cũng như lập cấu hình cho Router. Sau khi được gắn kết bằng
những kết nối vật lý, chúng ta chưa thể có quá trình trao đổi các gói tin giữa các Router
ngay được mà nhất thiết phải cần quá trình thống nhất hoạt động giữa chúng (được tác
động bằng cách đặt cấu hình cho Router). Người làm việc với Router sẽ trao đổi thông
tin với nó bằng cách thiết lập các tập lệnh qua bàn phím và nhìn những tác động cũng
như cấu hình của Router trên một màn hình hiển thị. Có được quá trình giao tiếp như
vậy chính là nhờ các phần mềm điều hành đã được xây dựng và cài đặt sẵn cho thiết bị.
Như vậy chúng ta đã phần nào hình dung ra cấu tạo cũng như cách tác động vào
Router là thông qua bộ lệnh đã được cài đặt sẵn. Bây giờ chúng ta sẽ tìm hiểu hoạt động
định tuyến của Router.
IV.1.2 Hoạt động định tuyến của Router
Như chúng ta biết, Router được dùng để phân đoạn LAN và định tuyến. Vậy có
Router sẽ nối với nhau và có Router ngoài nối với nhau còn nối với một LAN.

Workstation Workstation

Workstation Workstation Workstation
Workstation
h 4.3: Cấu trúc một mạng IP.
Một Router sẽ có nhiều port để thực hiện kết nối với các Router láng giềng và
các thiết bị mạng khác. Xem trên hình vẽ h 4.2 về cấu hình của Router ta thấy một
Router có nhiều cổng giao tiếp chạy các loại môi trường khác nhau như ethenet 0,1
serial 0,1 bri 0. Mỗi một Router sẽ phân mạng thành các mạng con khác nhau phụ thuộc
vào số cổng kết nối, mỗi giao diện kết nối sẽ được đánh một địa chỉ IP khác nhau bởi
chúng thuộc về các mạng khác nhau. Chúng ta cũng biết định tuyến là quá trình tìm ra
đường dẫn để chuyển gói tin từ nguồn đến đích. Một gói tin được chuyển đến một
Router sẽ được quyết định chuyển ra port nào để đến Router tiếp theo, quá trình quyết
định đó được gọi là quá trình định tuyến. Còn quyết định như thế nào, căn cứ vào đâu
điều này lại lệ thuộc vào các loại giao thức định tuyến khác nhau được cài đặt cho mạng
đó. Chúng ta đã hiểu về các thành phần của Router, bây giờ ta sẽ xem xét các thông tin
hiển thị tuyến của Router. Trước hết với một Router ban đầu chưa được thiết lập bất cứ
cấu hình gì, dùng lệnh:
show running-configuration ta được kết quả cấu hình như hình h 4.2 còn nếu sử dụng
lệnh show ip interface brief ta sẽ xem được trạng thái kết nối của Router h 4.4. Để một
Router sẵn sàng hoạt động chúng ta cần phải thiết lập địa chỉ IP cho các port, lựa chọn
các giao thức định tuyến và cuối cùng là thiết lập trạng thái đường dây cũng như giao
thức truyền trên đường dây.
LAB-B#show ip int brief
Interface IP-Address OK? Method Status Protocol
Serial0 unassigned YES unset administratively down
down
Serial1 unassigned YES unset administratively down
down
Ethernet0 unassigned YES unset administratively down
down
Ethernet1 unassigned YES unset administratively down

down
Bri0 unassigned YES unset administratively down
down
Bri0:1 unassigned YES unset administratively down
down
Bri0:2 unassigned YES unset administratively down
down
h 4.4: Kết quả sử dụng lệnh show ip interface brief
Xét Router khi nó hoạt động trong hệ thống, luôn thiết lập một bảng gọi là bảng
định tuyến. Bảng này quy định các gói tin chuyển đến Router có kết cuối tại mạng nào
sẽ được đưa ra. Chúng ta sẽ nghiên cứu bảng định tuyến thông qua lệnh show ip rout
lệnh này sẽ cho kết quả với một Router đang thực hành như sau:

R2#show ip rout
Codes: C - connected, S - static, I - IGRP, R - RIP, M - mobile, B -
BGP
D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter
area
E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2, E - EGP
i - IS-IS, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2, * - candidate
default
U - per-user static route
Gateway of last resort is not set
C 10.0.0.0/27 is directly connected, Ethernet0
I 10.0.0.32/27 [100/651] via 10.0.0.2, 00:05:23, Ethernet0
I 10.0.0.96/27 [100/651] via 10.0.0.2, 00:01:25, Ethernet0
I 10.0.0.64/27 [100/651] via 10.0.0.2, 00:03:40, Ethernet0
I 10.0.0.160/27 [100/1040] via 10.0.0.2, 00:08:43, Ethernet0
h 4.5: Kết quả sử dụng lệnh show ip route
Về cơ bản một bảng định tuyến bao gồm 5 cột. Cột đầu cho ta biết loại giao thức

định tuyến được dùng, các ký hiệu về loại giao thức được chỉ rõ khi ta sử dụng lệnh như
trong hình vẽ. Cột tiếp theo cho biết địa chỉ mạng mà chúng ta cần gửi thông tin, cần
liên lạc đến. Còn cột tiếp theo có dạng một phân số dạng X/Y, trong đó X thường là địa
chỉ của một hệ thống sử dụng loại giao thức định tuyến, còn Y là một tham số quan
trọng cho quá trình quyết định tuyến đó là metric- chúng ta sẽ xem xét kỹ tham số này ở
phần sau. Cột thứ 4 cho biết địa chỉ giao diện chuyển dữ liệu đến hop tiếp theo (mỗi một
hop tương đương với một node mạng).
Như vậy chúng ta đã tìm hiểu khá kỹ về cấu trúc của Router và các lệnh hiển thị.
Để học kỹ hơn về Router chúng ta có thể theo một khoá CCNA, ở đây người viết không
thiên quá nhiều về cách làm việc và kiểm soát Router mà chỉ trình bày bật ra khả năng
làm việc định tuyến của nó để phục vụ mục đích trình bày rõ giao thức định tuyến IGRP.
Trước khi kết thúc phần này chúng ta cần chú ý một đặc điểm quan trọng là các Router
hoạt động trong mạng luôn trao đổi thông tin về mạng cho nhau theo những thời gian
định kỳ nhất định. Căn cứ vào các thông tin này Router sẽ có những quyết định về định
tuyến đến các vùng mạng khác nhau.
IV.2 Định tuyến và các giao thức định tuyến.
IV.2.1 Các cơ sở định tuyến
Phần trên chúng ta đã nghiên cứu về Router, phần này chúng ta sẽ đi sâu vào xét
hệ thống mạng gồm nhiều Router nối với nhau.
Sự xác định đường dẫn, cho lưu lượng đi xuyên qua một mây mạng diễn ra tại
lớp mạng (lớp 3). Chức năng xác định đường dẫn cho phép Router ước lượng các đường
dẫn khả thi để đến đích và thiết lập sự kiểm soát quá trình truyền tin. Thông tin về tuyến
có thể được cấu hình bởi người quản trị mạng hay được thu thập thông qua quá trình xử
lý động được thực thi trên mạng.
Lớp mạng thực hiện quá trình phân phối gói từ đầu cuối đến đầu cuối đảm bảo
hiệu quả tốt nhất xuyên qua liên mạng. Lớp mạng dùng bảng định tuyến IP để quyết
định tuyến từ nguồn đến đích. Sau khi Router xác định được đường dẫn sẽ dùng, nó sẽ
sử lý chuyển tiếp các gói. Nó lấy gói được chấp nhận trên một giao diện và chuyển nó
đến giao tiếp khác hay port khác để tiếp tục chuyển gói đến hop tiếp theo.

§­êng nµo?
h 4.6: Cần thiết phải xác định đường dẫn
Một bảng định tuyến IP bao gồm các địa chỉ mạng đích và giao diện chuyển tiếp.
Ví dụ như ở hình vẽ trên, nếu một gói muốn đến địa chỉ mạng 172.31.0.0 thì gói sẽ được
gửi ra giao diện S0. Định tuyến IP chỉ ra rằng các gói IP datagram đi qua liên mạng tại
một thời điểm. Tại mỗi hop, đích kế tiếp được tính bằng cách so trùng địa chỉ mạng đích
của datagram với giao diện đầu ra. Nếu không trùng địa chỉ mạng, gói tin sẽ được
chuyển tới một giao diện mặc định.
Một Router muốn xác định được tuyến thì nó cần nắm thồng tin về mạng, thông
tin về mạng sẽ được cập nhật theo những khoảng thời gian nhất định. Mỗi một giao thức
định tuyến khác nhau sẽ quy định thông tin cập nhật dùng để quyết định tuyến khác
nhau.
IV.2.2 Định tuyến tĩnh.
Thông tin về tuyến sẽ được cập nhật bởi người quản trị mạng thông qua thao tác
nhập bằng tay vào trong cấu hình của Router. Khi mạng có sự cố, người quản trị mạng
cần nhanh chóng cập nhật lại thông tin tuyến mới để đảm bảo thông tin được truyền tải.
Định tuyến tĩnh có một vài ứng dụng hữu ích cho trường hợp chỉ có một kết nối
đơn đến mạng. Loại mạng này người ta gọi là mạng “cụt”. Cấu hình định tuyến tĩnh cho
mng ct giỳp ta trỏnh c s tht thoỏt bng thụng dnh cho thụng tin cp nht gia
cỏc Router.
Mạng cụt
Chỉ có một kết nối đơn,
không cần các cập nhật
định tuyến
Cầu nối chuyển mạch
hay điểm điểm
h 4.7: nh tuyn c nh
IV.2.3 nh tuyn mc nh
Hỡnh h 4.8 miờu t vic s dng mt tuyn mc nh (default route), mt mc
ca bng nh tuyn trc tip hng cỏc gúi n hop k tip khi hop ny khụng c

lit kờ mt cỏch tng minh trong bng nh tuyn. Chỳng ta cú th ci t cỏc tuyn
mc nh nh mt phn ca cụng vic cu hỡnh tnh.
Trong vớ d ang xột, cỏc Router ca cụng ty X ch x lý c t tri thc v topo
ca mng mỏy tớnh trong cụng ty ny. Duy trỡ tri thc v mi mng khỏc cú th truy xut
n thụng tin qua mõy internet l iu khụng cn thit v khụng th. Thay vỡ vy, mi
Router trong cụng ty X c thụng bỏo mt tuyn mc nh m nú cú th dựng c
gng t n bt k mt ớch khụng bit rừ no bng cỏch hng trc tip cỏc gúi vo
internet.

Company X
10.0.0.0
Kh«ng cã entry cho m¹ng ®Ých
TruyÒn mÆc ®Þnh Router B
B C
Internet
h 4.8: Định tuyến mặc định
IV.2.4 Định tuyến động
1. Sự cần thiết của việc định tuyến động
Xét ví dụ thông qua mạng h 4.9
B
C
A
D
h 4.9: Sự thích nghi với thay đổi topo mạng
Nếu như định tuyến tĩnh chúng ta xét ở trên cho phép các Router định hướng một
cách thích hợp cho một gói chạy từ một mạng này đến một mạng khác dựa vào thông tin
đã được cấu hình. Router tham khảo bảng định tuyến của nó và theo các chỉ dẫn cố định
được lưu trữ để chuyển gói đến hop tiếp theo. Ví dụ trong mạng này chúng ta đặt tuyến
tĩnh từ A-D-C, host nguồn ở phía Router A còn host đích ở phía Router C. Gói tin được
chuyển từ Router A đến Router D và từ Router D chuyển tiếp đến Router C. Router C

làm nhiệm vụ phân phối gói đến host đích.
Nếu đường dẫn giữa Router A và D bị hỏng, Router A sẽ không thể chuyển tiếp
gói đến Router D bằng tuyến tĩnh. Việc thông tin với mạng đích là không thể, trừ khi
Router A được cấu hình bằng tay để chuyển các gói thông tin qua Router B. Chính vì
vậy chúng ta cần thiết dùng định tuyến động.
Định tuyến động đem đến sự linh hoạt hơn. Tuỳ theo bảng định tuyến được tạo ra
bởi Router A một gói có thể đến đích trên tuyến được ưa thích hơn thông qua Router D.
Tuy nhiên còn có một đường dẫn khả dụng thứ 2 là thông qua Router B. Một khi Router
A nhận ra rằng liên kết đến Router D bị đứt hoặc nghẽn, nó điều chỉnh bảng định tuyến
của nó và kiến tạo đường dẫn qua Router B thành đường dẫn được ưa thích nhất để đến
đích. Router tiếp tục gửi các gói tin đến đích thông qua liên kết này.
Khi đường dẫn giữa Router A và Router D được khôi phục và đưa vào phục vụ,
một lần nữa Router A có thể thay đổi bảng định tuyến của nó để chỉ ra đường dẫn được
ưa thích nhất. Bên cạnh đó, các giao thức định tuyến động còn có thể định hướng lưu
lượng tải từ cùng một phần qua nhiều đường dẫn khác nhau trong một mạng để đạt hiệu
suất tốt hơn. Điều này được gọi là chia sẻ tải.
2. Các hoạt động định tuyến động.
Sự thành công của định tuyến động phụ thuộc vào hai chức năng cơ bản của
Router đó là:
• Duy trì một bảng định tuyến.
• Phân tán tri thức mạng theo định kỳ dưới dạng cập nhật định tuyến cho các
Router khác.
Định tuyến động dựa vào một giao thức định tuyến để chia sẻ tri thức mạng cho
các Router. Một giao thức định tuyến định ra một tập nguyên tắc được áp dụng vào mỗi
Router khi nó thông tin với các Router láng giềng khác. Ví dụ một giao thức định tuyến
mô tả :
• Làm thế nào để gửi các cập nhật
• Tri thức gì được chứa trong cập nhật này.
• Khi nào thì gửi tri thức này.
• Làm thế nào định vị các nơi nhận cập nhật.

Routing Protocol Routing Protocol
Routing
table
Routing
table
Mét router chuyÓn th«ng tin
®Þnh tuyÕn ®Õn c¸c l¸ng giÒng
cña nã
 Giao thøc ®Þnh tuyÕn duy tr× vµ ph©n phèi th«ng tin ®Þnh tuyÕn
h 4.10: Định tuyến động
3. Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình lựa chọn tuyến
Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ về thông tin kéo theo sự phát triển mạnh về
mạng. Vấn đề của chúng ta là làm sao có thể khai thác tốt tài nguyên mạng hiện có để
đảm bảo nhu cầu của người sử dụng cũng như mục đích kinh doanh của nhà khai thác.
Bandwidth Delay Reliablitity Load
Metric Value
h 4.11: Các thành phần đo lường định tuyến
Khi một thuật toán định tuyến cập nhật bảng định tuyến, đối tượng chủ yếu của nó
là xác định thông tin tốt nhất để hiển thị trong bảng định tuyến. Mỗi giải thuật định tuyến
sẽ phân biệt ra tuyến tốt nhất dựa trên các tiêu chí mà nó đặt ra. Giải thuật sẽ sinh ra một
con số gọi là giá trị của đường dẫn (metric value) cho mỗi đường dẫn xuyên qua mạng.
Thông thường theo quy ước, con số càng nhỏ thì đường dẫn càng tốt.
Các nhân tố ảnh hưởng đến việc quyết định tuyến được dùng phổ biến nhất là độ
rộng băng thông (bandwidth), trễ (Delay), tải trọng (Load) , độ tin cậy (Reliability), số hop
(Hop count), ticks, Cost.
Băng thông : Dung lượng số liệu của một liên kết cho phép chuyển qua.
Độ trễ : Là thời gian cần thiết để gói chuyển từ nguồn tới đích.
Độ tin cậy : Đánh giá nhờ vào tỷ lệ lỗi của mỗi liên kết mạng.
Hop count : Số lượng Router mà một gói phải đi qua trược khi đạt đến đích của nó
Ticks : Thời gian trễ trên một liên kết số liệu dùng các IBM PC clock tick.

Cost : Một giá trị tuỳ ý thường dựa vào băng thông, chi phí tiền tệ hay đo lường
khác, nó được gán bởi người quản trị mạng.
4. Ba loại giao thức định tuyến:
Hầu hết các giải thuật định tuyến được chia thành ba loại cơ bản
• Distance-Vector (vector khoảng cách).
• Link-state (trạng thái kết nối).
• Hybrid Routing.
Định tuyến Distance-vector là định tuyến căn cứ vào khoảng cách kết nối đối với
các liên kết trong mạng. Định tuyến link-state duy trì một cơ sở dữ liệu phức tạp về topo
mạng để quyết định tuyến. Còn định tuyến blaced-hybrid lại phối hợp các khía cạnh của
distance-vector và link-state.
5. Thời gian hội tụ
Giải thuật định tuyến là cơ sở cho định tuyến động. Bất cứ khi nào topo của một
mạng thay đổi bởi sự tăng trưởng, sự cấu hình lại hay hỏng hóc thì cơ sở tri thức mạng
cũng phải thay đổi theo. Tri thức này cần được phản ánh nhằm nhanh chóng tạo dựng một
topo ổn định mới. Quá trình tạo ra sự ổn định mạng gọi là sự hội tụ.
Khi tất cả các Router đang hoạt động trong liên mạng với cùng một tri thức, liên
mạng được gọi là đã hội tụ. Cần thiết phải xây dựng một giao thức thích hợp cho mạng
đảm bảo quá trình hội tụ nhanh để tránh mất mát thông tin khi mạng xảy ra sự cố.
IV.2.5 Định tuyến Distance-vector.
1. Khái quát
Định tuyến Distance-vector dựa vào các giải thuật định tuyến có cơ sở hoạt động
là vector khoảng cách, theo định kỳ chúng chuyển các bản copy của các bảng định tuyến
từ Router này đến Router kia. Các cập nhật thường xuyên này giữa các Router sẽ phát
hiện ra các thay đổi topo. Mỗi Router nhận các bảng định tuyến từ các Router láng giềng
được nối đến nó.Ví dụ như trên hình h 4.12, Router B nhận thông tin từ Router A, sau
đó nó thêm một con số về khoảng cách (ví dụ như số hop) và sau đó chuyển bảng định
tuyến này đến đến Router láng giềng của nó - Router C. Điều này diễn ra từng bước
tương tự trên tất cả các hướng giữa các Router láng giềng với nhau. Giải thuật này sau
cùng tích luỹ được các khoảng cách mạng sao cho nó có thể duy trì được một cơ sở dữ

liệu về thông tin topo mạng. Tuy nhiên giải thuật Distance-vector sẽ không cho một
Router biết đích xác về topo liên mạng.
Routing
table
Routing
table
Routing
table
Routing
table
A
B
C
D
AB
CD
h 4.12 Quá trình chuyển các bảng copy của bảng định tuyến
2. Quá trình trao đổi bảng định tuyến
Mỗi Router dùng định tuyến distance-vector bắt đầu bằng cách nhận diện các
láng giềng của nó. Trên hình vẽ h 4.12 với những giao tiếp được kết nối trực tiếp được
quy ước có khoảng cách bằng 0 và cứ tuần tự qua từng hop, khoảng cách được tăng dần
lên. Các Router phát hiện ra đường dẫn tốt nhất đến các mạng đích dựa vào thông tin
chúng nhận được giữa các láng giềng. Ví dụ Router A học các thông tin về topo mạng
khác dựa vào thông tin nó nhận được từ Router B. Mỗi mục về mạng khác trong bảng có
một vector khoảng cách được tích luỹ để cho thấy độ xa của mạng theo một hướng cho
trước.