Tài liệu Báo cáo: Giao thức Đường đi ngắn nhất OSPF ppt

Giao Thức Đường Đi Ngắn Nhất
GVHD: Hoàng Trọng Minh
TEÂN ÑEÀ TAØI
Giao thức Đường đi ngắn
nhất OSPF
SV: Phạm Tiến Khánh- A06300
1
Giao Thức Đường Đi Ngắn Nhất
GVHD: Hoàng Trọng Minh
MỤC LỤC
Lời mở đầu 3
SV: Phạm Tiến Khánh- A06300
2
Giao Thức Đường Đi Ngắn Nhất
GVHD: Hoàng Trọng Minh
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 sông 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
SV: Phạm Tiến Khánh- A06300

3
Giao thức định tuyến OSPF GVHD: Hoàng Trọng Minh
Danh mục các từ viết tắt và công thức toán học
Các từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt
DBD Database description
paket
Gói mô tả cơ sở dữ liệu
LSU Link state update Cập nhật thông tin trạng
thái liên kết
LSACK Link state
acknowledgement
Tin báo nhận trạng thái
liên kết
OSPF Open shorter path fist Giao thứ đường đi ngắn
nhất
LSA Link state age Tuổi trạng thái liên kết
TOS Type of sevice Loại dịch vụ
SPF shorter path fist
Các loại dịch vụ
AS Autonomous system Vùng tự trị
SV : Phạm Tến Khánh 1
Giao thức định tuyến OSPF GVHD: Hoàng Trọng Minh
Danh mục bảng biểu và hỡnh vẽ
Bảng Tên bảng Trang
Bảng 1.0 Các giao thức định tuyến và tiêu chí so sánh 5
Bảng 1.1 Các kiểu gói OSPF 16
Bảng 1.2 Tiêu đề gói tin OSPF 16
Bảng 1.3 Giá trị kiểu xác nhận 17
Bảng 1.4 Tiêu đề gói chào OSPF 18
Bảng 1.5 Định dạng gói miêu tả cơ sở dữ liệu 20

Bảng 1.6 :Định dạng gói yêu cầu trạng thái liên kết 21
Bảng 1.7 Định dạng chung của gói cập nhật trạng thái liên kết 21
Bảng 1.8 Tiêu đề chung của LSA 22
Bảng 1.9 LSA liên kết router 23
Bảng 2.0 Các loại liên kết ID 24
Bảng 2.1 Giá trị trường TOS 25
Bảng 2.2 Định dạng LSAliên kết mạng 26
Bảng 2.3 Đinh dạng LSA liên kết tóm tắt tới mạng 26
Bảng 2.4 Định dang LSA liên kết router biên 27
Bảng 2.5 LSA liên kết bên ngoài 27
Bảng 2.6 LSA liên kết bên ngoài 27
Hình 1.0 Các khu vực tự trị 7
Hình 1.1 Mô tả 10
Hinh1.2
Đơn mạng OSPF
13
Hình1.3 3 kiểu router 13
Hình 1.4 định tuyến miền trong 14
Hình 1.5 Khu vực tự trị 15
Hình 1.6 Định tuyến vùng ngoài 16
Hình 1.7 Định tuyến liên khu vực 16
Hình 1.8 Cập nhật bảng định tuyến nội miền 17
Hình 1.9 Cập nhật bảng định tuyến 2 vùng 17
Hình 2.0 Cập nhật bảng định tuyến ơ r mạng lõi 19
SV : Phạm Tến Khánh 2
Giao thức định tuyến OSPF GVHD: Hoàng Trọng Minh
I: Các khái niệm cơ bản
1. Khái niệm về định tuyến :
Định tuyến là một tiến trỡnh lựa chọn con đường cho thực thể thông tin chuyển
qua mạng, nó cũn được coi là khả năng của một nút trong vấn đề lựa chọn đường

dẫn cho thông tin qua mạng.
Định tuyến là một khái niệm cốt lừi của mạng IP và nhiều loại mạng khỏc
nhau. Định tuyến cung cấp phương tiện tỡm kiếm các tuyến đường theo các thông
tin mà thực thể thông tin được chuyển giao trên mạng
2.Khái niệm về giao thức :
Để đơn giản ta chỉ cần hiểu giao thức là cách thức giao tiếp. Trong mạng
thông tin giữa các máy tính thỡ giao thức rất quan trọng , giao thức chính là cầu
nối giữa các máy tính , các hệ thống máy tính và các hệ thống mạng .
II: Các giao thức
1.Tổng quan chung về các giao thức :
Các giao thức hiênc có gồm có RIP (RIP-1, RIP-2) ; OSPF, IGRP, EIGRP,
IS-IS, BGP4. Trong đó thỡ phõn ra làm hai loại
Giao thức nội miền và giao thức đa miền
Giao thức liên miền gồm: RIP, OSPF …
Giao thức liên miền gồm: OSPF, IS_IS…
Trong đó thỡ cỏc giao thức đều có những ưu nhược đỉêm riêng được thể hiện
qua bảng sau :
Tiêu chí Giao thức thông tin dịnh tuyến
Định
tuyến
tĩnh
RIP-1 RIP-2 IGRP EIGRP IS-IS OSPF BGPS
Thích hợp cho
mạng lớn và
khó khăn khi
thực thi mạng
Có Không Không Không Có Có Có Có
Dễ cho thi
hành
Không Có Có Có Có Không Không không

Kiểu thuật
toán
Không DVP DVP DVP DUAL LSP LSP DVP
Hỗ chợ địa chỉ
Có Có Có Có Có Có Có Có
Hỗ trợ CIDRR
và VLSM
Có Không Có Không Có Không Có Có
SV : Phạm Tến Khánh 3
Giao thức định tuyến OSPF GVHD: Hoàng Trọng Minh
Hỗ chợ chia
tải
Không Không Không Có Có Có Có Có
Hỗ chợ chứng
thực
Không Không Có Không Có Có Có Có
Cho phép đánh
trọng số
Không Không Không Có Có Có Có Có
Hội tụ nhanh
Không Không Không Có Có Có Có Có
Thủ tục mời
chào cho
Router láng
riềng
Không
Không Không Không Có Có Có Không
Sử dụng quảng
bá cho việc
cập nhật bảng

định tuyến
Không Có Có Có Có Có Có Không
Bảng 1:các giao thức định tuyến và tiêu chí so sánh
2. Giao thức định tuyến RIPvà OSPF( Lý do ra đời OSPF)
Qua bảng so sánh trên đây ta nhận thấy ngay được các khả năng của các giao
thức định tuyến và các hạn chế của nó . Trong đó giao thứcRIP là một giao thức
định tuyến miền trong được sử dụng cho các hệ thống tự trị. Giao thức thông tin
định tuyến thuộc loại giao thức định tuyến khoảng cách vectơ, giao thức sử dụng
giá trị để đo lường đó là số bước nhảy (hop count) trong đường đi từ nguồn đến
đích. Mỗi bước đi trong đường đi từ nguồn đến đích được coi như có giá trị là 1
hop count. Khi một bộ định tuyến nhận được 1 bản tin cập nhật định tuyến cho các
gói tin thỡ nú sẽ cộng 1 vào giỏ trị đo lường (hop count) đồng thời cập nhật vào
bảng định tuyến . Trong đó đáng chú ý là RIP- 1 và RIP-2 RIP thực hiện việc ngăn
cản vũng lặp định tuyến vô hạn bằng cách thực hiện giới hạn số đường đi cho phép
trong 1 đường đi từ nguồn tới đích. Số hop tối đa trong một đường đi là 15. Nếu 1
bộ định tuyến nhận được một bản tin cập nhật định tuyến và tại đây giá trị đo
lường trở thành 16 thỡ đích coi như là nút mạng không thể đến được. Nhược điểm
của RIP chính là giới hạn đường kính tối đa của 1 mạng RIP là dưới 16 hops. RIP
có đặc điểm hoạt động ổn định nhưng khả năng thay đổi chậm. Khi có thay đổi về
cấu hỡnh mạng, RIP luụn thực hiện chế độ chia rẽ tầng và áp đặt cơ chế ngăn
chặn các thông tin định tuyến sai được phát tán trong các bộ định tuyến. RIP sử
dụng các bộ định thời để điều chỉnh hoạt động của mỡnh. Bộ định thời cập nhật
định tuyến theo khoảng thời gian định trước, thông thường 30s là bộ định thời lại
SV : Phạm Tến Khánh 4
Giao thức định tuyến OSPF GVHD: Hoàng Trọng Minh
được khởi động lại để cập nhật lại các thông tin định tuyến được gởi từ các bộ
định tuyến lân cận. Điều này cũng giúp ngăn chặn sự tắc nghẽn trong mạng khi tất
cả các bộ định tuyến cùng 1 thời điểm cố gắng cập nhật các bảng định tuyến lân
cận.Chính vỡ điều đó mà người ta đó ghĩ ra cách khắc phục những nhược điểm
của RIP để cho ra OSPF một giao thức vừa áp dụng cho đa miền vừa áp dụng cho

nội miền
III: Giao thức đường đi ngắn nhất (OSPF-open shoter Path Fist)

1.Giao thức đường đi ngắn nhất (OSPF-Open Shortest Path First)
Giao thức OSPF là một giao thức định tuyến miền trong được sử dụng rộng
rói. Phạm vi hoạt động của nó cũng là một hệ thống tự trị (AS). Các router đặc biệt
được gọi là các router biên AS có trách nhiệm ngăn thông tin về các AS khác vào
trong hệ thống hiện tại.
Để thực hiện định tuyến hiệu quả, OSPF chia hệ thống tự trị ra thành nhiều
khu vực nhỏ. Mỗi AS có thể được chia ra thành nhiều khu vực khác nhau. Khu
vực là tập hợp các mạng, trạm và router nằm trong cùng một hệ thống tự trị. Tất cả
các mạng trong một khu vực phải được kết nối với nhau. Tại biờn của khu vực,
cỏc router biờn khu vực túm tắt thụng tin về khu vực của mỡnh và gửi cỏc thụng
tin này tới cỏc khu vực khỏc. Trong số cỏc khu vực bờn trong AS, cú một khu vực
đặc biệt được gọi là đường trục; tất cả các khu vực trong một AS phải được nối tới
đường trục. Hay nói cách khác là đường trục được coi như là khu vực sơ cấp cũn
cỏc khu vực cũn lại đều được coi như là các khu vực thứ cấp.
SV : Phạm Tến Khánh 5
Hệ thống tự trị (AS)
Khu vực 1
Khu vực 2
Router biên khu vực
Khu vực đường trục
Router đường trục
Tới AS
khác
Router
biên AS
Hình 1.0: Các khu vực trong một hệ thống tự trị
Giao thức định tuyến OSPF GVHD: Hoàng Trọng Minh

Các router bên trong khu vực đường trục được gọi là các router đường trục,
các router đường trục cũng có thể là một router biên khu vực. Nếu vỡ một lý do
nào đó mà kết nối giữa một khu vực và đường trục bị hỏng thỡ người quản trị
mạng phải tạo một liên kêts ảo (virtual link) giữa các router để cho phép đường
trục tiếp tục hoạt động như một khu vực sơ cấp.
OSPF là giao thức định tuyến trạng thái liên kết, được thiết kế cho các mạng lớn
hoặc các mạng liên hợp và phức tạp. Các giải thuật định tuyến trạng thái sử dụng
các giải thuật Shortest Path First (SPF) cùng với một cơ sở dữ liệu phức tạp về cấu
hỡnh của mạng. Cơ sở dữ liệu về cấu hỡnh mạng về cơ bản bao gồm tất cả dữ liệu
về mạng có liên kết đến bộ định tuyến chứa cơ sở dữ liệu.
Giải thuật chọn đường dẫn ngắn nhất SPF là cơ sở cho hệ thống OSPF. Khi 1 bộ
định tuyến sử dụng SPF được khởi động, bộ định tuyến sẽ khởi tạo cấu trúc cơ sở
dữ liệu của giao thức định tuyến và sau đó đợi chỉ báo từ các giao thức tầng thấp
hơn dưới dạng các hàm. Bộ định tuyến sẽ sử dụng các gói tin OSPF Hello để thu
nhận các bộ định tuyến lân cận của mỡnh. Bộ định tuyến gửi gói tin Hello đến các
lân cận và nhận các bản tin Hello từ các bộ định tuyến lân cận. Ngoài việc sử dụng
gói tin Hello để thu nhận các lân cận, bản tin Hello cũn được sử dụng để xác nhận
việc mỡnh vẫn đang hoạt động đến các bộ định tuyến khác.

Mỗi bộ định tuyến định kỳ gửi các gói thông báo về trạng thái liên kết (LSA) để
cung cấp thông tin cho các bộ định tuyến lân cận hoặc cho các bộ định tuyến khác
khi một bộ định tuyến thay đổi trạng thái. Bằng việc so sánh trạng thái liên kết của
các bộ định tuyến lion kề đ• tồn tại trong cơ sở dữ liệu, các bộ định tuyến bị lỗi sẽ
bị phát hiện ra nhanh chóng và cấu hỡnh mạng sẽ được biến đổi thích hợp. Tờ cấu
trúc dữ liệu được sinh ra do việc cập nhật liên tục các gói LSA, mỗi bộ định tuyến
sẽ tính toán cây đường đi ngắn nhất của mỡnh và tự mỡnh sẽ làm gốc của cõy. Sau
đó từ cây đường đi ngắn nhất sẽ sinh ra bảng định tuyến.
1.1Định tuyến động và thuật toán LSA
Định tuyến động lựa chọn tuyến dựa trên thông tin trạng thái hiện thời của mạng.
Thông tin trạng thái có thể đo hoặc dự đoán và tuyến đường có thể thay đổi khi

SV : Phạm Tến Khánh 6
Giao thức định tuyến OSPF GVHD: Hoàng Trọng Minh
topo mạng hoặc lưu lượng mạng thay đổi. Thông tin định tuyến cập nhật vào trong
các bảng định tuyến của các nút (node) mạng trực tuyến, và đáp ứng tính thời gian
thực nhằm tránh tắc nghẽn cũng như tối ưu hiệu năng mạng. Định tuyến động xây
dựng trên hai yếu tố cơ bản: Mô hỡnh tớnh toỏn và thụng tin trạng thỏi
1.2Thuật toán trạng thái liên kết LSA: Trong thuật toỏn trạng thỏi liờn kết,
cỏc node mạng quảng bỏ giỏ trị liờn kết của nú với cỏc node xung quanh tới cỏc
node khỏc. Sau khi quảng bỏ tất cả cỏc node đều biết rừ topo mạng và thuật toỏn
sử dụng để tớnh toỏn con đường ngắn nhất tới node đớch được mụ tả hỡnh thức
như sau:
Giả thiết :
r là node nguồn, d là node đớch
C
d
r
là giỏ thấp nhất từ node r tới đớch d
N
r
d
là node tiếp theo của r trờn đường tới d
C
r
s
(r,s) là giỏ của liờn kết từ r tới s,
Tớnh toỏn:
Bảng định tuyến trong mỗi node r được khởi tạo như sau:
C
r
r

= 0; ∀s : s ≠ N
r
d
thỡ C
r
s
= ∞;
Gọi
Ω
là tập cỏc nút sau khi thực hiện sau k bước thuật toỏn :
Khởi tạo: C
r
d
(r,d) = ∞,
∀
d
∈

Ω
Bước 1:
Ω
= r
C
r
s
(r,s) = Min C
r
s
(r,s); N
r

d
=s,
∀
r
≠
s;
Bước k:
Ω
=
Ω

∪
w ( w
∉
Ω
)
C
r
d
(r,d) = Min [C
r
s
(r,s) + C
s
d
(s,d)] ,
∀
s
∉
Ω

.
Thuật toỏn dừng khi tất cả cỏc node thuộc
Ω
.
Khi tớnh toỏn đường đi ngắn nhất sử dụng cỏc thuật toỏn trờn đõy, thụng tin
trạng thỏi của mạng thể hiện trong hệ đo lượng (metric), cỏc bộ định tuyến phải
được cập nhật giỏ trờn tuyến liờn kết. Một khi cú sự thay đổi topo mạng hoặc lưu
lượng cỏc node mạng phải khởi tạo và tớnh toỏn lại tuyến đường đi ngắn nhất, tuỳ
theo giao thức được sử dụng trong mạng.
2.So sánh liên kết động và liên kết tĩnh:
Định tuyến động lựa chọn tuyến dựa trên thông tin về trạng thái hiện thời của
mạng. Thông tin trạng thái có thể đo hoặc dự đoán và tuyến đường có thể thay đổi
SV : Phạm Tến Khánh 7
Giao thức định tuyến OSPF GVHD: Hoàng Trọng Minh
khi topo mạng hoặc lưu lượng mạng thay đổi. Thông tin định tuyến cập nhật vào
trong các bảng định tuyến của các nút mạng trực tuyến và đáp ứng tính thời gian
thực nhằm tránh tắc nghẽn cũng như tối ưu hiệu năng mạng. Định tuyến động xây
dựng trên hai yếu tố cơ bản: Mô hình tính toán và thông tin trạng thái. Có hai kiểu
mô hình tính toán sử dụng trong định tuyến động là mô hình tập trung và mô hình
phân tán. Mô hình tập trung được xây dựng từ hệ thống tính toán định tuyến
nhưng trong các điều kiện mạng phát triển rất nhanh và mạnh, mô hình phân tán
thực sự chiếm được ưu thế với độ động lớn hơn vì các chức năng định tuyến được
thực hiện trên nhiều thực thể mạng, các thông tin được lưu tại nhiều thực thể và vì
thế độ tin cậy của mạng tăng lên. Ưu điểm lớn nhất của định tuyến động là nó có
thể thiết lập tuyến đường tới tất cả các thiết bị trong mạng, tự động thay đổi tuyến
đường khi cấu hình mạng thay đổi. Nó rất thích hợp khi:
 Thêm thiết bị và địa chỉ mới vào mạng.
 Loại bỏ thiết bị và địa chỉ khỏi mạng.
 Tự động cấu hình phù hợp với sự thay đổi của mạng.
Trong một mạng phức hợp sử dụng định tuyến động, một mạng có thể bị tái

tạo lại cấu hình một cách liên tục vì sự khác nhau về thiết bị và chính sách của rất
nhiều nhà khai thác cùng hoạt động. Điều đó có thể gây nên những tổn thất trên
mạng về sử dụng tài nguyên. Điều đó cũng có nghĩa là sử dụng định tuyến động
cũng sẽ tạo ra sự phức tạp cao nhất. Ví dụ sau nhằm minh hoạ sự cần thiết của
định tuyến động trên Internet. Mạng ở hình 1.1 sẽ thích ứng khác nhau đối với các
thay đổi về tôpô mạng, tuỳ thuộc việc nó sử dụng cơ chế định tuyến tĩnh hay định
tuyến động.

SV : Phạm Tến Khánh 8
R1 R2
R3
R4
Giao thức định tuyến OSPF GVHD: Hoàng Trọng Minh
Hỡnh 1.1:mô tả sự thích ứng khác nhau về topo mạng
Định tuyến tĩnh cho phép các router định tuyến gói tin từ mạng này tới mạng
khác dựa trên các thông tin được cấu hình nhân công. Trong ví dụ này, router R1
luôn gửi lưu lượng có đích là router R4 qua router R3. Router R1 tham chiếu tới
bảng định tuyến của nó và dựa theo các thông tin tĩnh để chuyển tiếp gói tới router
R3. Router R3 cũng thực hiện các công việc tương tự và chuyển tiếp gói tới router
R4. Router R4 chuyển gói tới trạm đích.
Nếu đường đi giữa router R1 và router R3 bị lỗi, router R1 không thể chuyển gói
tới Router R4 thông qua tuyến tĩnh đó thiết lập này. Như vậy, truyền thông với
mạng đích không thể thực hiện được cho đến khi router R1 được cấu hình lại để
chuyển gói qua router R2. Đây chính là một nhược điểm của định tuyến tĩnh. Định
tuyến động hoạt động linh hoạt hơn. Theo bảng định tuyến của router R1, gói có
thể tới đích của nó qua router R3. Tuy nhiên, cũng có một đường đi sẵn khác tới
đích, đó là đi qua router R2. Khi router R1 nhận ra rằng liên kết tới router R3 bị
lỗi, nó điều chỉnh bảng định tuyến và đường đi tới mạng đích sẽ qua router R2.
Khi liên kết giữa router R1 và router R3 được khôi phục, router R1 có thể một lần
nữa thay đổi bảng định tuyến để chuyển đường đi tới đích là qua router R3.

Định tuyến động sử dụng các giao thức định tuyến để thực hiện xây dựng
nên các bảng định tuyến trên các bộ định tuyến. Các giao thức định tuyến động
được chia thành 2 nhóm chính: Giao thức định tuyến véctơ khoảng cách và giao
thức định tuyến trạng thái liên kết. Ngoài ra còn có nhóm giao thức thứ 3 là nhóm
các giao thức định tuyến lai ghép giữa hai nhóm trên hay nói cách khác có các tính
chất của cả hai nhóm giao thức: Định tuyến véctơ khoảng cách và định tuyến trạng
thái liên kết.
2.1:Giao thức định tuyến vecto khoảng cách (distance-vecto: gọi tắt là
định tuyến véctơ): Dựa vào các giải thuật định tuyến có cơ sở hoạt động là véctơ
khoảng cách. Theo định kỳ các bộ định tuyến chuyển toàn bộ các thông tin có
trong bảng định tuyến đến các bộ định tuyến lân cận đấu nối trực tiếp với nó và
cũng theo định kỳ nhận các bảng định tuyến từ các bộ định tuyến lân cận. Sau khi
nhận được các bảng định tuyến từ các bộ định tuyến lân cận, bộ định tuyến sẽ so
SV : Phạm Tến Khánh 9
Giao thức định tuyến OSPF GVHD: Hoàng Trọng Minh
sánh với bảng định tuyến hiện có và quyết định về việc xây dựng lại các bảng định
tuyến theo thuật toán của từng giao thức hay không. Trong trường hợp phải xây
dựng lại, bộ định tuyến sau đó sẽ gửi bảng định tuyến mới cho các lân cận và các
lân cận lại thực hiện các công việc tương tự. Các bộ định tuyến tự xác định các lân
cận trên cơ sở thuật toán và các thông tin thu lượm từ mạng.
•Từ việc cần thiết phải gửi các bảng định tuyến mới lại cho các lân cận và
các lân cận sau khi xây dựng lại bảng định tuyến lại gửi trở lại bảng định tuyến
mới, định tuyến thành vòng có thể xảy ra nếu sự hội về trạng thái bền vững của
mạng diễn ra chậm trên một cấu hình mới. Các bộ định tuyến sử dụng các kỹ thuật
bộ đếm định thời để đảm bảo không nảy sinh việc xây dựng một bảng định tuyến
sai. Có thể diễn giải điều đó như sau:
•Khi một bộ định tuyến nhận một cập nhật từ lân cận chỉ rằng một mạng có
thể truy xuất trước đây nay không thể truy xuất được nữa, bộ định tuyến đánh dấu
tuyến không thể truy xuất và khởi động một bộ định thời.
•Nếu tại bất kỳ thời điểm nào mà trước khi bộ định thời hết hạn một cập

nhật được tiếp nhận cũng từ lân cận đó chỉ ra rằng mạng đã được truy xuất trở lại,
bộ định tuyến đánh dấu là mạng có thể truy xuất và giải phóng bộ định thời.
•Nếu một cập nhật đến từ một bộ định tuyến lân cận khác với giá trị định
tuyến tốt hơn giá trị định tuyến được ghi cho mạng này, bộ định tuyến đánh dấu
mạng có thể truy xuất và giải phóng bộ định thời. Nếu giá trị định tuyến tồi hơn,
cập nhật được bỏ qua.
•Khi bộ định thời được đếm về 0, giá trị định tuyến mới được xác lập, bộ
định tuyến có bảng định tuyến mới.
Việc tính toán tuyến trong giao thức định tuyến véctơ khoảng cách sử dụng
thuật toán tính toán con đường ngắn nhất theo kỹ thuật chọn đường phân tán mà
điển hình là thuật toán chọn đường Ford& Fulkerson. Kỹ thuật chọn đường này
cho phép ta tìm tất cả các con đường đi ngắn nhất từ tất cả các đỉnh tới một đỉnh
đích cho trước. Giải thuật này được thực hiện bằng các bước lặp, sau k bước, mỗi
đỉnh được đánh dấu bởi một cặp giá trị (n
k
(v),D
k
(v)) trong đó:
D
k
(v) là giá trị cực tiểu từ đỉnh v đến đích tại bước thứ k
N
k
(v) là đỉnh tiếp theo trên con đường từ v đến đích tại bước thứ k
SV : Phạm Tến Khánh 10
Giao thức định tuyến OSPF GVHD: Hoàng Trọng Minh
Quá trình lặp sẽ dừng lại khi cặp giá trị đánh dấu của mỗi đỉnh được giữ nguyên
không thay đổi nữa.
Thuật toán Ford-Fulkerson được mô tả như sau:
-Đầu vào: Đồ thị có hướng G=(V,E) với n đỉnh

a(u,v):ma trận trọng số không âm, s là đỉnh đích
-Đầu ra:N(v) ghi nhận đỉnh trước v trên đường đi đến đích
Bước 0 (Khởi tạo):
D
0
(s)=0 và tất cả các nút đượcđánh dấu (.,vô cùng)
Bước k (Tính và cập nhật):
Với mọi v khác s (đích), cập nhật lại D
k
(v) như sau:
D
k
(v)=min[D
k-1
(w) + l(v,w)] với w thuộc N
v
trong đó N
v
là tập các nút lân cận của v.
Cập nhật n
k
(v) như sau:
n
k
(v)=w
1
với w
1
thoả mãn biểu thức”
D

k-1
(w
1
)+ l(v,w
1
)= min[D
k-1
(w) + l(v,w)]
với w thuộc N
v
Kiểm tra điều kiện lặp: Nếu tồn tại D
k
(v) khác D
k-1
(v) thì tiếp bước
(k+1). Ngượclại thì kết thúc quá trình tính toán.
2.2: Các Giao thức định tuyến trạng thái liên kết (link-state: gọi tắt
là định tuyến trạng thái): Các giải thuật định tuyến trạng thái, cũng được gọi là
SPF (shortest path first-chọn đường dẫn ngắn nhất), duy trì một cơ sở dữ liệu phức
tạp chứa thông tin về cấu hình mạng. Trong khi giải thuật véc tơ không có thông
tin đặc biệt gì về các mạng ở xa và cũng không biết các bộ định tuyến ở xa, giải
thuật định tuyến trạng thái biết được đầy đủ về các bộ định tuyến ở xa và biết được
chúng liên kết với nhau như thế nào. Giao thức định tuyến trạng thái sử dụng:
SV : Phạm Tến Khánh 11
Giao thức định tuyến OSPF GVHD: Hoàng Trọng Minh
• Các thông báo về trạng thái liên kết: LSA (Link State
Advertisements).
• Một cơ sở dữ liệu về cấu hình mạng.
• Giải thuật SPF và cây SPF sau cùng.
• Một bảng định tuyến liên hệ các đường dẫn và các cổng đến từng

mạng.
Hoạt động tìm hiểu khám phá mạng trong kiểu định tuyến trạng thái được thực
hiện như sau:
• Các bộ định tuyến trao đổi các LSA cho nhau. Mỗi bộ định tuyến bắt
đầu với các mạng được kết nối trực tiếp để lấy thông tin.
• Mỗi bộ định tuyến đồng thời với các bộ định tuyến khác tiến hành
xây dung một cơ sở dữ liệu về cấu hình mạng bao gồm tất cả các LSA đến
từ liên mạng.
• Giải thuật SPF tính toán mạng có thể đạt đến. Bộ định tuyến xây
dựng cấu hình mạng luận lý như một cây, tự nó là gốc, gồm tất cả các
đường dẫn có thể đến mỗi mạng trong toàn bộ mạng đang chạy giao thức
định tuyến trạng thái. Sau đó, nó sắp xếp các đường dẫn này theo chiến
lược chọn đường dẫn ngắn nhất.
• Bộ định tuyến liệt kê các đường dẫn tốt nhất của nó và các cổng dẫn
đến các mạng đích trong bảng định tuyến của nó. Nó cũng duy trì các cơ sở
dữ liệu khác về các phần tử cấu hình mạng và các chi tiết về hiện trạng của
mạng.
Khi có thay đổi về cấu hình mạng, bộ định tuyến đầu tiên nhận biết được sự
thay đổi này gửi thông tin đến các bộ định tuyến khác hay đến một bộ định tuyến
định trước được gán là tham chiếu cho tất cả các bộ định tuyến trên mạng làm căn
cứ cập nhật.
•Theo dõi các lân cận của nó, xem xét có hoạt động hay không, và giá
trị định tuyến đến lân cận đó.
•Tạo một gói LSA trong đó liệt kê tên của tất cả các bộ định tuyến lân
cận và các giá trị định tuyến đối với các lân cận mới, các thay đổi trong giá
trị định tuyến và các liên kết dẫn đến các lân cận đã được ghi.
SV : Phạm Tến Khánh 12
Giao thức định tuyến OSPF GVHD: Hoàng Trọng Minh
•Gửi gói LSA này đi sao cho tất cả các bộ định tuyến đều nhận được.
•Khi nhận 1 gói LSA, ghi gói LSA vào cơ sở dữ liệu để sao cho cập

nhật gói LSA mới nhất được phát ra từ mỗi bộ định tuyến.
•Hoàn thành bản đồ của liên mạng bằng cách dùng dữ liệu từ các gói
LSA tích luỹ được và sau đó tính toán các tuyến dần đến tất cả các mạng
khác sử dụng thuật toán SPF.
Có hai vấn đề lưu ý đối với giao thức định tuyến trạng thái:
•Hoạt động của các giao thức định tuyến trạng thái trong hầu hết các
trường hợp đều yêu cầu các bộ định tuyến dùng nhiều bộ nhớ và thực thi
nhiều hơn so với các giao thức định tuyến theo véc tơ. Các yêu cầu này
xuất phát từ việc cần thiết phải lưu trữ thông tin của tất cả các lân cận, cơ
sở dữ liệu mạng đến từ các nơi khác và thực thi các thuật toán định tuyến
trạng thái. Người quản lý mạng phải đảm bảo rằng các bộ định tuyến mà họ
chọn có khả năng cung cấp các tài nguyên cần thiết này.
•Các nhu cầu về băng thông cần phải tiêu tốn để khởi động sự phát
tán gói trạng thái. Trong khi khởi động quá trình khám phá, tất cả các bộ
định tuyến dùng các giao thức định tuyến trạng thái để gửi các gói LSA đến
tất cả các bộ định tuyến khác. Hành động này làm tràn ngập mạng khi mà
các bộ định tuyến đồng loạt yêu cầu băng thông và tạm thời làm giảm
lượng băng thông khả dụng dùng cho lưu lượng dữ liệu thực được định
tuyến. Sau khởi động phát tán này, các giao thức định tuyến trạng thái
thường chỉ yêu cầu một lượng băng thông tối thiểu để gửi các gói LSA kích
hoạt sự kiện không thường xuyên nhằm phản ánh sự thay đổi của cấu hình
mạng.
Việc tính toán tuyến trong giao thức định tuyến véctơ khoảng cách sử dụng thuật
toán tính toán con đường ngắn nhất theo kỹ thuật chọn đường tập trung mà điển
hình là thuật toán tìm đường đi ngắn nhất Dijkstra. Thuật toán được đưa ra để tìm
đường đi ngắn nhất từ đỉnh s đến tất cả các đỉnh còn lại trong đồ thị có hướng dựa
trên cơ sở gán cho các đỉnh các nhãn tạm thời (Khác với Ford&Fulkerson tìm
đường đi từ tất cả các đỉnh đến 1 đích).
Thuật toán Dijkstra được mô tả như sau:
-Đầu vào: Đồ thị có hướng G=(V,E) với n đỉnh

SV : Phạm Tến Khánh 13
Giao thức định tuyến OSPF GVHD: Hoàng Trọng Minh
s thuộc V là đỉnh xuất phát, a[u,v]: ma trận trọng số
d(v) là khoảng cách từ đỉnh xuất phát s đến v
-Đầu ra: Truoc[v]:ghi nhận đỉnh đi trước v trong đường đi ngắn nhất từ
sv
Bước 0 (Khởi động):
N
0
={s}
D
0
(v)=l(s,v) với v không thuộc N
0
Bước k (Tính và cập nhật):
N
k
=N
k-1
giao {w}
trong đó w thoả mãn biểu thức: D
k-1
(w)=min[D
k-1
(v)] với v o thuộc N
k-1

Cập nhật: với mọi v o thuộc N
k
:

D
k
(v)= min [D
k-1
(v), D
k-1
(w)+l(w,v)]
Kiểm tra điều kiện lặp: Nếu N
k
khác V thì lặp bước k+1 ngược lại thì dừng
quá trình tính toán.
3:V ùng OSPF
Hình1.2 :miêu tả đơn mạng OSPF
Trong một mạng OSPF có thẻ được chia ra làm hai vùng chính .Vùng mạng lõi
( vùng sơ cấp) và vùng thứ cấp .Trong hai vùng này có khả năng thay đổi .Khi
mạng lõi bi lỗi thì người quản trị sẽ tạo ra một liên kết ảo và chạy liên kết ảo này
như một mạng lõi thông thường
4:Kiểu router
Có 3 kiểu router trong một mạng OSPF ,Chúng đóng vai trò khác nhau trong một
mạng OSPF
SV : Phạm Tến Khánh 14
Giao thức định tuyến OSPF GVHD: Hoàng Trọng Minh
đó là :
Router mạng lõi
Router biên khu vực
Router nội miền
Hình1.3 : chỉ ra 3 kiểu router
Như trên hình ta thấy ,mạng được chia thành 3 vùng, vùng 0, vùng1, vùng2
Trong hình trên đã chỉ ra 3 liểu router gồm :router mạng lõi (Backbone-
router) , Router biên khu vực (Area boder router), router nội miền(Internal

router)
5:Kiểu đ ịnh tuyến
Trên hình trên ta đã thấy có 3 liểu router khac nhau.Nhưng chỉ có 2 kiểu định
tuyến cho mạng sử dụng OSPF
Định tuyến nội miền
Định tuyến liên miền
Định tuyến miền trong
Có nghĩa là định tuyến trong nội miền
SV : Phạm Tến Khánh 15
Giao thức định tuyến OSPF GVHD: Hoàng Trọng Minh
Hình1.4 biểu thị định tuyến miền trong
Như hình trên thì một PC muốn truy nhập đến một sever trong nội miền thì router
trong miền đó sẽ hướng tuyến đi trong miền mà không hướng ra ngoài
Định tuyến liên miền
Trong định tuyến liên miền ta nhận thấy rõ một vùng tự trị được phân làm 3 khu
vực
Trong đó quan trọng nhất là khu vực mạng lõi hay khu vực đường trục
Ví dụ về địng tuyến mạng ngoài :
SV : Phạm Tến Khánh 16
Hệ thống tự trị (AS)
Khu vực 1
Khu vực 2
Router biên khu vực
Khu vực đường trục
Router đường trục
Tới AS
khác
Router
biên AS
Hình 1.5: Các khu vực trong một hệ thống tự trị

Giao thức định tuyến OSPF GVHD: Hoàng Trọng Minh
Hình1.6 biều diễn về định tuyến mạng ngoài
Theo ví dụ trên thì khu vực 0 đóng vai trò là một mạng lõi khi thông tin muốn
truyền từ mạng 1 sang mạng 2 hay ngược lại bắt buộc phải qua mạng 0 rồi sau đó
đi tiếp . Hay có thể nói mang 0 đóng vai trò là mạng sơ cấp còn mạng 1,mạng2
đóng vai trò là các mang thứ cấp
Định tuyến giữa các mạng
Định tuyến giữa các mạng hoàn toàn có thể được thông qua các router biên vùng
tự trị. Thật quá dễ dàng khi định tuyến giữa 2 mạng sử dụng OSPF khi đó các
router biên khu vục không phải tổng hợp thông tin đi tới ,sử lý thông tin và chuyến
tiếp vào vùng mạng trong . Lúc này router biên vùng tự trị chỉ làm nhiệm vụ
chuyển iêp gói tin vào trong khu vực cần đến.
Thông tin định tuyến giữa mạng không sử dụng OSPF được tổng hợp và phân phối
lại tới mạng OSPF thông qua router biên khu vực ,khi đó router biên khu vực làm
nhiệm vụ sử lý gói tin đI tới và chuyển tiếp ra khu vưc ngoài.
Hình 1.7Biểu diễn 2 khu vực tự trị thông qua router biên khu vực kết nối với nhau
6:Cập nhật định tuyến
Cập nhật định tuyến có 4 loại khác nhau sử dụng trong các trường hợp khác nhau
Thứ nhất:Cập nhật định tuyến trong một khu vực của vùng tự trị
Thứ hai:Cập nhật định tuyến giữa hai khu vực trong vùng tự trị
Thứ ba:Cập nhật định tuyên dựa vào router mạng lõi
Thứ tư:Cập nhật định tuyến dựa vao router biên vùng tự trị
Cập nhật định tuyến trong một khu vực của vùng tự trị
SV : Phạm Tến Khánh 17
Giao thức định tuyến OSPF GVHD: Hoàng Trọng Minh
Hình 1.8:biểu diễn cập nhật định tuyến trong nội vùng
Hình trên miêu tả cập nhật định tuyến dựa vào router trong một khu vực của vùng
tự trị. Lúc này các router trong một khu vực sẽ thường xuyên cập nhật trạng thái
liên kết đẻ đảm bảo thông tin về trạng thái mạng tốt nhất
Cập nhật định tuyến giữa hai khu vực trong vùng tự trị

Hình1.9: biểu diễn cập nhật định tuyến giữa hai vùng
Cập nhật định tuyến dựa vào router mạng lõi
Hình2.0: biểu diễn cập nhật định tuyến trong mạng lõi
Qua ví dụ hình trên , các router mạng lõi luôn cập nhật trạng thái liên kết dựa vào
việc quảng bá các gói tin LSA .Quảng bá gói tin LSA trong mạng lõi hết sức quan
trọng, điều đó cho phép các router mạngl lõi luôn theo dõi được khả năng kết nối
trong nội miền tự trị, và khả năng kết nối ra các vùng khác
Cập nhật định tuyến dự vào router biên vùng tự trị
SV : Phạm Tến Khánh 18
Giao thức định tuyến OSPF GVHD: Hoàng Trọng Minh
Hình2.1: biểu diễn cập nhật dịnh tuyến giữa hai vùng tự trị khác nhau
Việc cập nhật này đảm bảo khả năng kết nối liên miền .Các router biên vùng tự trị
cập nhật các bảng định tuyến của mình thông qua việc xử lý gói tin LSA đến và
gửi gói tin LSA đi. Việc cập nhật thông tin trạng thái liên kết này đảm bảo việc
thông tin thông tin giữa nội vùng tự trị và mạng ngoài được thông suốt
7:Định dạng của gói tin OSPF: OSPF sử dụng 5 loại gói khác nhau.
Kiếu gói OSPF Mô tả
Kiểu 1: Gói chào Tạo các mối quan hệ với Router lân
cận, và kiểm tra khả nămg có thể tới các
Router lân cận
Kiểu 2: Gói mô tả cơ sở dữ liệu Mô tả nội dung bảng định tuyến trạng
thái liên kết OSPF
Kiểu 3: Gói yêu cầu trạng thái liên
kết(DBD)
Yêu cầu cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết
từ một Router khác
Kiểu 4: Cập nhật trạng thái liên
kết(LSU)
Router dung để quảng bá trạng thái liên
kết

Kiểu 5: Tin báo nhận trạng thái liên
kết(LSACK)
Xác nhận trạng thái liên kết của các
Router lân cận
Bảng 1.1:Các kiểu gói OSPF
Tất cả các gói OSPF đều có cùng phần tiêu đề gồm 9 trường có độ dài 24 byte.
1-octet
Version
number
field
1-octet
Type
field
2-octet
Packet
length
field
4-octet
Router
ID
Field
4-
octet
Area
ID
2-octet
Check-
sum
field
2-octet

Authentication
type
field
8-octet
Authent
-ication
field
SV : Phạm Tến Khánh 19
Giao thức định tuyến OSPF GVHD: Hoàng Trọng Minh
Field
Bảng 1.2: Tiêu đề gói tin OSPF
Các trường chức năng trong tiêu đề gói tin OSPF:
• Version Number: Cho ta biết phiên bản OSPF đang sử dụng.
• Type: Cho biết kiểu của gói tin OSPF là 1 trong số các loại sau:
•Hello: Thiết lập và duy trỡ cỏc liờn hệ với cỏc bộ định tuyến lân
cận.
•Database Description: Mô tả cơ sở dữ liệu cấu hỡnh.
•Link-state Request: Yêu cầu giá trị của cơ sở dữ liệu cấu hỡnh từ
cỏc bộ định tuyến lân cận.
•Link-state Update: Trả lời cho một gói tin yêu cầu trạng thái liên
kết. Bản tin này luôn được sử dụng để phát tán các gói LSA đến các bộ
định tuyến khác.
• Packet length: Chỉ ra số byte chiều dài của gói tin OSPF bao gồm cả tiêu
đề.
• Router ID: Nhận dạng nguồn của gói tin.
• Area ID: Nhận dạng vùng chứa nguồn phát đi gói tin.
• Checksum: Giá trị kiểm tra được tính để đảm bảo không có thiệt hại khi
vận chuyển gói tin.
• Authentication type: Cho ta biết kiểu xác thực. Tất cả các thay đổi về giao
thức OSPF đều phải được xác nhận.

• Authentication: Chỉ ra các thông tin xác thực.
SV : Phạm Tến Khánh 20
Giao thức định tuyến OSPF GVHD: Hoàng Trọng Minh
bảng 1.3: Giá trị kiểu xác nhận
7.1 Gói chào (Hello) của OSPF
OSPF sử dụng các gói chào để tạo các mối quan hệ lân cận và kiểm tra khả
năng có thể tới của các lân cận. Đây là bước đầu tiên trong định tuyến trạng thái
liên kết. Trước khi một router có thể trao đổi các thông tin định tuyến với các lân
cận thỡ nú phải “chào hỏi” cỏc lõn cận để biết xem các lân cận có hoạt động hay
không và có thể tới được các lân cận hay không?.Định dạng của gói chào như sau:
Bảng 1.4 :Tiêu đề gói chào OSPF
Các trường chức năng trong gói chào:
SV : Phạm Tến Khánh 21
Giao thức định tuyến OSPF GVHD: Hoàng Trọng Minh
• Tiêu đề (Header): Tiêu đề chung gồm 24 byte trong đó trường Type được
thiết lập bằng 1.
• Khoảng chào(Hello Interval): Trường 16 bít này dùng để định nghĩa
khoảng thời gian tính bằng giây giữa các gói chào.
• Chưa sử dụng (Unused): Trường 6 bít này được thiết lập mặc định là 0.
• Cờ E (Flag E): Khi cờ 1 bít này được thiết lập thỡ đây là khu vực gốc (khu
vực chỉ có một kết nối tới khu vực đường trục).
• Cờ T (Flag T): Khi cờ 1 bít này được thiết lập nghĩa là router này có hỗ trợ
nhiều giá trị đo lường.
• Ưu tiên (Priority): Trường 8 bít này chỉ ra độ ưu tiên của router, được sử
dụng để chọn router chỉ định. Sau khi tất cả các router khai báo độ ưu tiên thỡ
router nào cú độ ưu tiên cao nhất sẽ được chọn làm router chỉ định. Nếu giá trị này
bằng 0 có nghĩa là router này không muốn được chọn làm router chỉ định hay
router chỉ định dự phũng.
• Khoảng thời gian không hoạt động (Dead Interval): Trường 32 bít này định
nghĩa khoảng thời gian tính bằng giây trước khi một router cho rằng lân cận của

mỡnh khụng hoạt động.
• Địa chỉ router chỉ định (Designated Router Address): Trường 32 bít này chỉ
ra địa chỉ IP của router chỉ định cho mạng mà qua đó gói được gửi đi.
• Địa chỉ router chỉ định dự phũng (Backup Designated Router Address):
Trường 32 bít này chỉ ra địa chỉ IP của router chỉ định dự phũng cho mạng mà qua
đó gói được gửi đi.
• Địa chỉ lân cận (Neighbor Address): Trường 32 bít này được lặp và chỉ ra
các router đồng ý là lõn cận của router đang gửi hay là danh sách các lân cận hiện
thời của router.
7.2:Gói mô tả cơ sở dữ liệu của OSPF:
Khi router lần đầu tiên được kết nối tới hệ thống hoặc hoạt động trở lại sau khi có
lỗi, nó cần ngay lập tức tạo cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết hoàn chỉnh. Nó không
thể chờ các gói cập nhật trạng thái liên kết từ tất cả các router khác để tạo cơ sở dữ
liệu của nó và tính toán bảng định tuyến. Do đó, sau khi router được kết nối tới hệ
thống, nó sẽ gửi các gói chào để chào hỏi các lân cận của nó. Nếu đây là lần đầu
tiên các lân cận nhận được thông tin của router này, chúng sẽ gửi gói miêu tả cơ sở
SV : Phạm Tến Khánh 22