I CƯƠNG VỀ ĐỊNH TUYẾN

ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐỊNH TUYẾN

Tác giả: Trần Văn Thành

Giới thiệu về các giao thức định tuyến
A. Đại cương về định tuyến
I. Thuật ngữ
I. 1. Routing Protocol
Routing protocol: là ngôn ngữ để một router trao đổi với router khác để chia sẻ thông tin
định tuyến về khả năng đến được cũng như trạng thái của mạng.
Được cài đặt tại các Router, chúng được sử dụng để: xây dựng nên bảng định tuyến để
đảm bảo rằng tất cả các Router đều có bảng “Routing table ” tương thích nhau cũng như
đường đi đến các mạng phải được xác định trong “Routing Table”.
I. 2. Routed Protocol
Nó sử dụng các bảng “Routing Table” mà Routing Protocol xây dựng lên để đảm bảo việc
truyền dữ liệu qua mạng một cách tin cậy. Ví dụ: IP và IPX.
I. 3. Vùng tự trị AS (Autonomous System)
Mạng Internet được chia thành các vùng nhỏ hơn gọi là các vùng tự trị (Autonomous
System – AS ). AS bao gồm một tập hợp các mạng con được kết nối với nhau bởi Router.
Một hệ thống AS thông thường thuộc quyền sử hữu của một công ty hay nhà cung cấp
dịch vụ Internet (ISP). Và để các hệ thống AS này kết nối được với nhau, nhà quản lý phải
đăng ký với cơ quan quản trị mạng trên Internet (Inter NIC) để lấy được một số nhận
dạng AS cho riêng mình. Bên trong mỗi AS, các nhà quản lý có quyền quyết định loại
Router cũng như giao thức định tuyến cho hệ thống của mình.
I. 4. Bảng định tuyến
Một host hay một Router phải xem xét bảng định tuyến của mình trước khi chuyển gói tin
đến địa chỉ ở xa. Bảng này được gán tương ứng mỗi địa chỉ đích với một địa chỉ Router
cần đến ở chặng tiếp theo.Bảng địa chỉ đích trong bảng có thể bao gồm các địa chỉ mạng,
mạng con, các hệ thống độc lập. Trong bảng định tuyến có thể bao gồm một tuyến mặc
định, được biểu diễn bằng địa chỉ 0.0.0.0.
Bảng định tuyến của mỗi giao thức định tuyến là khác nhau, nhưng có thể bao gồm

nhữnh thông tin sau :
Địa chỉ đích của mạng, mạng con hoặc hệ thống.
Địa chỉ IP của Router chặng kế tiếp phải đến.
Giao tiếp vật lý phải sử dụng để đi đến Router kế tiếp.
Mặt nạ mạng của địa chỉ đích.
Khoảng cách đến đích (thí dụ : số lượng chặng để đến đích).
Thời gian (tính theo giây) từ khi Router cập nhật lần cuối.
I. 5. Khoảng cách quản lý (Administrative Distance (AD))
Administrative Distance được sử dụng để đánh giá độ tin cậy của thông tin định tuyến mà
Router nhận từ Router hàng xóm. AD là một số nguyên biến đổi từ : 0 đến 255; 0 tương
ứng với độ tin cậy cao nhất và 255 có nghĩa là không có lưu lượng đi qua tuyến này (tức
là tuyến này không được sử dụng để vận chuyển thông tin của người sử dụng). Tức là khi
một Router nhận được một thông tin định tuyến, thông tin này được đánh giá và một
tuyến hợp lệ được đưa vào bảng định tuyến của Router. Thông tin định tuyến được đánh
giá dựa vào AD, giả sử Router được cài đặt nhiều hơn một giao thức định tuyến thì giao
thức định tuyến nào có AD nhỏ hơn sẽ được Router sử dụng.
Mối giao thức định tuyến có tưng ứng một giá trị AD:
Directly 0
Static route 1
RIP 120
OSPF 110
IGRP 100
II. Nguyên tắc định tuyến
Các giao thưc định tuyến phi đạt được các yêu cầu đồng thời sau:
Khám phá động một topo mạng.
Xây dựng các đường ngắn nhất.
Kiểm soát tóm tắt thông tin về các mạng bên ngoài, có thể sử dụng các metric khác nhau
trong mạng cục bộ.
Phản ứng nhanh với sự thay đổi topo mạng và cập nhật các cây đường ngắn nhất.
Làm tất cả các điều trên theo định kỳ thời gian.

III. Các thành phần của định tuyến (Components of Routing Data)
Routing là quá trình chuyển tiếp packet từ một mạng này sang mạng khác.
Chúng chuyển tiếp packet như thế nào?
Thứ nhất: bạn cần phải biết logical address là gì? Địa chỉ logic được sử dụng để xác định
host thuộc mạng nào.
Thứ hai: Sau khi nhận packet từ một interface nó sẽ quyết định đẩy packet ra interface
tương ứng, để chuyển tiếp packet đi.
Để đưa ra quyết định chính xác router phải thực hiện được 3 nhiệm vụ sau:
Router xác định xem lưu lượng mà nhận hoặc gửi chạy giao thức lớp mạng nao? IP, IPX
hay AppleTalk.
Tiếp theo sẽ kiểm tra xem địa chỉ mạng đích có trong routing table hay không. Nếu không
tìm thấy đường đến mạng đích đó trong routing table, router sẽ discard packet đó và gửi
một gói ICMP network unreachable về host nguồn đã gửi packet.
Nếu tìm thấy trong routing table tuyến đường tới mạng đích router sẽ forward packet ra
interface tưng ứng. Router sẽ đẩy packet đó ra buffer của interface đó. Tiếp theo kiểu
encapsulation (đóng gói) của frame lớp 2 của interface đó. Nếu là Ethernet thì chạy ARP
để lấy địa chỉ lớp 2 là MAC, còn nếu là Frame-Relay thì chạy Inverse ARP hoặc static
map để tìm DLCI. Cuối cùng Outbound interface sẽ đưa frame xuống phương tiện truyền
dẫn và forward thông tin đến next hop.
Packet sẽ tiếp tục được sử lý cho đến đích cuối cùng.
1. Routing tables
Routing table là một bảng chứa các tuyến đường đến các mạng mà người quản trị cấu
hình. Các bảng này được tạo ra bằng tay theo ý muốn của người quản trị hay bằng cách
trao đổi thông tin định tuyến với các router khác.
Để nhìn thấy routing table trên router, chúng ta sử dụng câu lệnh: show ip route.

Đoạn Code: xác định cách mà tuyến đường được học.
Dòng Gateway of last resort is not set: cho biết routing table không có default gateway,
nếu router nhận được một packet mà địa mạng đích không tìm thấy trong routing table thì
router sẽ drop packet và gửi một bản tin ICMP network unreachable tới nơi gửi packet đó.

Xét dòng thông tin sau:
R 175.21.0.0/16 [120/1] via 10.10.10.1, 00:00:18, Serial0
R: có nghĩa tuyến đường được học bằng giao thức RIP.
175.21.0.0/16: Địa chỉ mạng và số bit 1 trong subnetmask của mạng đích.
[120/1]: 120 là administrative distance của tuyến đường, 1 là metric của tuyến đường. Với
RIP thì đây là hop count.
via 10.10.10.1: là địa chỉ next-hop của tuyến. Đây là đỉa chỉ mà packet cần phải gửi tới để
gửi packet tới đích.
00:00:18: khảong thời gian kể từ khi tuyến đường được update. Trong trường hợp này là
18 second.
Serial0: là interface mà tuyến đường được học qua đó. Đồng thời đó cũng là interface mà
packet được gửi qua để tới đích.
2. Xây dựng bảng định tuyến (Populating the Routing Table)
Trước khi tuyến đường được đưa vào bảng định tuyến, router pảhi học về những tuyến
đường đó. Có hai cách để học tuyến đường:
+ Statically defining a route
+ Dynamically learning a route
a/ Statically Defined Routes
Statically defined route: bằng cách này tuyến đường được nhập bằng tay vào router.
Static route được nhập vào router với cú pháp như sau ở global configuration mode:
ip route prefix mask {address|interface} distance
prefix = IP route prefix for the destination.
mask = Prefix mask for the destination.
address = IP address of the next hop that can be used to reach the destination.
interface = Network interface to use.
distance = (Optional) Administrative distance.
Nếu bạn muốn cấu hình default route, thì phần prefix = 0.0.0.0 và mask = 0.0.0.0. Default
route sữ gửi bất cứ packet nào mà địa chỉ mạng đích tưng ứng không tìm thấy trong bảng
định tuyến.
Ưu điểm của static route là ngưởi quản trị có toàn quyền điều khiển thông tin lưu trong

routing table và phải lãng phí băng thông để xây dựng nên routing table.
Nhược điểm của static route là độ phức tạp của việc cấu hình tăng lên khi kích thước của
mạng tăng lên. Giả sử một mạng có N router thì người quản trị cần phải cấu hình (N-1)*N
câu lệnh trên tất cả các router. Một nhược điểm nữa của static route là không có khả năng
thích ứng với những mạng có cấu trúc thay đổi.
b/Dynamically Learned Routes
Dynamic routing là quá trình mà trong đó giao thức định tuyến phải tìm ra đường tốt nhất
trong mạng và duy trì chúng. Có rất nhiều cách để xây dựng lên bảng định tuyến một cách
động. Nhưng tất cả đều thực hiện theo quy tắc sau: nó sẽ khám tất cả các tuyến đường
đến đích có thể và thực hiện một số quy tắc đã định trước để xác định ra đường tốt nhất
đến đích.
Ưu điểm của dynamic routing là đơn giản trong việc cấu hình và tự động tìm ra những
tuyến đường thay thế nếu như mạng thay đổi.
Nhược điểm của dynamic routing là yêu cầu xử lý của CPU của router cao hơn là static
route. Tiêu tốn một phần băng thông trên mạng để xây dựng lên bảng định tuyến.
b.1. Distance-Vector Routing
Distance-vector routing được chia làm hai phần: distance và vector. Distance là metric để
tới đích (tiêu chuẩn về khoảng cách để tới đích). Vector là hướng để tới đích nó được xác
định bởi next-hop của tuyến đường.
Các giao thức định tuyến Distance-vector cập nhật và update bảng định tuyến của mình
bằng cách thường xuyên gửi thông điệp update liên tục theo chu kỳ dưới dạng Broadcast.
Thông điệp Broadcast đó bao gồm toàn bộ bảng định tuyến. Tuy nhiên một vấn đề chung
xảy ra đối với các giao thức định tuyến Distance-Vector đó chính là “Routing Loop ”. Do
các Router không được update ngay lập tức( mà theo chu kỳ), chính điều đó đã khiến cho
các Router xây dựng lên bảng định tuyến không đúng. Dẫn đến các gói tin đi trên đường
mà nó đã đi qua rồi, kết quả là gói tin đi lòng vòng trên mạng. Hiện tượng “Routing Loop ”
đã làm phát sinh lưu lượng mạng vô ích gây lãng phí băng thông.
Chính vì vậy người ta đã đưa vào các giao thức định tuyến theo khoảng cách các phương
pháp để tránh loop đó là:
b.1.1. Route Poisoning

Một trong những phương pháp người ta đưa vào các giao thức định tuyến để tránh loop
đó là “Route poisoning”. Route poisoning bắt đầu hoạt động khi Router nhận thấy một
mạng nối tới nó bị down. Nó sẽ quảng bá tới tất cả các Router lân cận nó rằng: Mạng đó
là không thể tới được. Ví dụ với RIP: nó sẽ gửi thông báo tới các Router lân cận của nó
với hop count = 16. Kết quả là mạng đó sẽ được xoá khỏi bảng định tuyến.
b.1.2. Split Horizon
Tuy nhiên trong một số trường hợp thì Route Poisoning không thể giải quyết được. Như
trường hợp dưới đây :

Người ta đã đưa ra phương pháp Split Horizon, tránh các Router không gửi lại các thông
tin định tuyến quay trở lại Router mà nó đã “học” được đường đi từ Rouer đó (vẫn có thể
xảy ra với cấu trúc mạng vòng).
b.1.3.Hold-Down Timer
Để giải quyết trường hợp mà Split Horizon không giải quyết được người ta đưa ra
phương pháp Hold-Down Timer. Tránh việc thay đổi tuyến được thực hiện trước khi mạng
hội tụ từ sự thay đổi đó. Tránh cập nhật thông tin từ việc thiết lập lại các thông tin không
đúng. Khi một Router nhận được một cập nhật mà chứa một cấu trúc thay đổi, hold-down
timer sẽ bắt đầu. Bất cứ cập nhật nào trong thời gian này sẽ bị huỷ bỏ. Thời gian hold-
timer được đặt ít nhất phi lớn hơn 3 lần thời gian cập nhật thông tin toàn bộ tuyến trong
mạng.
b.1.4. Triggered (Flash) Updates
Để ngăn chặn tình trạng hết thời gian hold-timer mà thông tin update mới tới. Người ta
đưa ra phưng pháp Triggered (Flash) Updates tức là ngay sau khi nhậnđược thông cập
nhật mà chứa một cấu trúc thay đổi nó sẽ gửi ngay lập tức broadcast update tới các
Router lân cận.