Tài liệu đồ án công nghệ chuyển mạch IP, chương 4 doc

Chương 4:
Các giao thức định tuyến
trong IP
Các giao thức định tuyến cho phép các router trao đổi thông
tin khả năng đạt tới một mạng và thông tin cấu hình với các router
khác. Tất cả các giao thức định tuyến phải đảm bảo tất cả các
router trong một mạng có một cơ sở dữ liệu chính xác và toàn vẹn
về cấu hình mạng. Điều này là rất quan trọng vì bảng chuyển phát
ở mỗi router được tính toán dựa trên cơ sở dữ liệu của thông tin
cấu hình mạng này. Các bảng chuyển phát chính xác góp phần
giúp cho các gói đến được đích của chúng với khả năng cao hơn.
Bảng chuyển phát không đủ, không chính xác sẽ khiến cho các gói
không đến được đích của nó v
à tồi hơn có thể gây ra loop vòng
quanh m
ạng trong một khoảng thời gian gây ra lãng phí tài nguyên
băng tần và router .
Các giao th
ức định tuyến được phân thành định tuyến giữa
các miền (interdomain) và trong một miền (intradomain). Một
miền được gọi là một hệ thống tự trị AS (autonomous system), AS
là một tập hợp các router được điều khiển và quản lý bởi một thực
thể đơn, nó được xác định bởi một số AS đơn. Các giao thức trong
một miền IGP (interior gateway protocol) được sử dụng giữa các
router trong cùng một AS. Nhiệm vụ của chúng là phải tính toán
con đường rẻ nhất giữa hai máy bất kỳ trong một AS, do đó mang
lại hiệu năng tốt nhất. Các giao thức giữa các miền EGP (exterior
gateway protocol) được sử dụng giữa các router trong các AS khác
nhau. Nhiệm vụ của nó phải tính toán một đường qua các AS khác
nhau. Vì các AS được điều khiển bởi các tổ chức khác nhau nên
các tiêu chu

ẩn để lựa chọn một đường qua một AS phụ thuộc vào
các chính sách như chi phí, bảo an, khả năng khả dụng, hiệu năng,
quan hệ thương mại giữa các AS…chứ không chỉ đơn thuần là
hi
ệu năng như các giao thức IGP.
Một ví dụ của EGP là BGP và các ví dụ của IGP là OSPF và
RIP. Hình 2.3 d
ưới đây đưa ra một mạng với 3 AS chạy các giao
thức IGP trong một AS và EGP giữa các AS.
Hình 2.3: Các hệ thống tự trị
Các tiêu chuẩn đối với các giao thức EGP khác với các giao
thức định tuyến khác:
- Scalability được chỉ rõ bởi khả năng của giao thức định tuyến
để hỗ trợ một số lượng lớn các router v
à các mạng trong khi
tối thiểu hoá tổng số lưu lượng điều khiển giữa các router
(cập nhật cơ sở dữ liệu định tuyến ) và các tài nguyên router
c
ần thiết để tính toán các bảng định tuyến mới.
- Tránh loop. Khi một giao thức định tuyến tính toán một bảng
định tuyến, nó sẽ cố gắng để tránh các con đường khiến các
AS#2
RIP
R
RR
AS#1
OSPF
R
RR
AS#3

OSPF
R
RR
BGP
BGPBGP
gói chuyển qua một router hoặc một mạng nhiều hơn một lần.
Nó rất khó để đạt được điều này trong khoảng thời gian nó
truyền bá sự biến đổi về cấu hình đến tất cả các router trong
mạng. Mặc dù vậy, đây là một đặc tính quan trọng được hỗ
trợ bởi một số giao thức như BGP, EIGRP (enhanced interior
gateway routing protocol).
- Hội tụ. Khi cấu hình mạng biến đổi (ví dụ như một link bị
down hay một mạng mới được bổ sung…) các giao thức định
tuyến phải phân bố thông tin này khắp mạng các router để
phản ánh thông tin này, xử lý này được gọi là hội tụ. Các
router hội tụ trên cấu hình chính xác càng nhanh thì các gói sẽ
được phân phát thành công đến đích.
- Các chuẩn. Các giao thức định tuyến được phát triển bởi IETF
được lưu trữ trong các RFC. Nó cho phép các nhà đầu tư khác
nhau thực hiện giao thức định tuyến trên nền tảng riêng của họ
và thúc đẩy khả năng hợ
p tác.
- Khả năng mở rộng. Nó định nghĩa khả năng giao thức định
tuyến kết hợp các chức năng mới mà không thay đổi các hoạt
động cơ bản của nó v
à có khả năng tương thích ngược trở lại
các chức năng cũ. Ví dụ như OSPF với các chức năng mới
được bổ sung l
à multicast, định tuyến QoS , hỗ trợ đánh địa
chỉ lớp liên kết.

- Metric. Đây là các tham số hoặc các giao thức được thông báo
cùng với mạng đích và tham gia vào tính toán bảng định
tuyến. Các tham số này có thể là số các hop, chi phí tuyến,
băng tần, trễ…
- Thuật toán định tuyến. Các giao thức định tuyến sử dụng một
trong hại thuật toán định tuyến cơ bản là véc tơ khoảng cách
và trạng thái đường.
2.4.1 Định tuyến theo vectơ khoảng cách
Định tuyến véc tơ khoảng cách dựa trên quan niệm rằng một
router sẽ thông báo cho các router lân cận nó về tất cả các mạng nó
biết và khoảng cách đến mỗi mạng này. Một router chạy giao thức
định tuyến véc tơ khoảng cách sẽ thông báo đến các router kế cận
được kết nối trực tiếp với nó một hoặc nhiều hơn các véc tơ
khoảng cách. Một véc tơ khoảng cách bao gồm một bộ (network,
cost) với network là mạng đích và cost là một giá trị có liên quan
nó bi
ểu diễn số các router hoặc link trong đường dẫn giữa router
thông báo và mạng đích. Do đó cơ sở dữ liệu định tuyến bao gồm
một số các véc tơ khoảng cách hoặc cost đến tất cả các mạng từ
router đó.
Khi một router thu được bản tin cập nhật véc tơ khoảng cách
từ router kế cận nó thì nó bổ sung giá trị cost của chính nó (thường
bằng 1) vào giá trị cost thu được trong bản tin cập nhật. Sau đó
router so sánh giá trị cost tính được này với thông tin thu được
trong bản tin cập nhật trước đó. Nếu cost nhỏ hơn thì router cập
nhật cơ sở dữ liệu định tuyến với các cost mới, tính toán một bảng
định tuyến mới,nó bao gồm các router kế cận vừa thông báo
thông
tin véc tơ khoảng cách mới như next-hop.
Hình 2.4 d

ưới đây minh hoạ hoạt động của định tuyến véc tơ
khoảng cách:
Router C thông báo một véc tơ khoảng cách (net1,1hop) cho
mạng đích net1 được nối trực tiếp với nó. Router B thu được véc tơ
khoảng cách này thực hiện bổ sung cost của nó (1hop) và thông báo
nó cho router A (net1,2hop). Nh
ờ đó router A biết rằng nó có thể
đạt tới net1 với 2 hop v
à qua router B.
M
ặc dù định tuyến véc tơ khoảng cách đơn giản nhưng một
số vấn đề phổ biến có thể xảy ra. Ví dụ liên kết giữa 2 router B và
C b
ị hỏng thì router B sẽ cố gắng tái định tuyến các gói qua router
A vì router A theo một đường nào đó thông báo cho router B một
véc tơ khoảng cách l
à (net1,4hop). Router B sẽ thu véc tơ khoảng
cách này và gửi ngược lại cho router A véc tơ khoảng cách
(net1,5hop). Đây là sự cố đếm vô hạn có thể l
àm cho thời gian cần
thiết để hội tụ kéo dài hơn. Giải pháp cho sự cố này được gọi là
“trượt ngang” với nguyên tắc: không bao giờ thông báo khả năng
đạt tới một đích cho next
-hop của nó. Như vậy router A sẽ không
bao giờ thông báo véc tơ khoảng cách (net1,4) cho router B vì
router B là next-hop c
ủa net1.
Định tuyến véc tơ khoảng cách dựa tr
ên thuật toán Bellman
Ford được thực hiện trong một số các gia

o thức định tuyến như
RIP, IGRP (Interior Gateway Routing Protocol).
Net1
Router
C
Router
A
Router
B
(net1,1hop) (net1,2hop)
Hình 2.4: Định tuyến véc tơ khoảng cách