Đề tài: Tìm hiểu và ứng dụng các kĩ thuật định tuyến tiên tiến

Chia sẻ: Nguyen Phuc | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:69

Thêm vào BST

Báo xấu

141
lượt xem 36
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Định tuyến là cách thức mà Router hoặc thiết bị mạng khác sử dụng để truyền phát các gói tin tới địa chỉ đích trên mạng. Mỗi Router hay thiết bị mạng khác sẽ tiến hành kiểm tra trường địa chỉ đích trong phần tiêu đề của gói IP, tính toán chặng tiếp theo (Next hop) để từng bước chuyển gói IP dần đến đích.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài: Tìm hiểu và ứng dụng các kĩ thuật định tuyến tiên tiến

NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn) Page ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ---------------------
NHẬN XÉT (Của giảng viên phản biện) Page ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ---------------------
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. ĐỊNH TUYẾN Định tuyến là cách thức mà Router hoặc thiết bị mạng khác sử dụng để truyền phát các gói tin tới địa chỉ đích trên mạng. Mỗi Router hay thiết bị mạng khác sẽ tiến hành kiểm tra trường địa chỉ đích trong phần tiêu đề của gói IP, tính toán chặng tiếp theo (Next hop) để từng bước chuyển gói IP dần đến đích. 1.2. PHÂN LOẠI ĐỊNH TUYẾN Định tuyến tập trung: Các tuyến đường sẽ được tính toán tập trung tại một bộ xử lý tuyến và sau đó phân bố chúng ra các Router trên mạng bất cứ khi nào sự cập nhật được yêu cầu. Định tuyến phân tán: topology mạng sẽ được phân chia thành các vùng tự trị AS (autonomous system). Các thành phần trong một AS chỉ biết về nhau, mà không quan Page ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ---------------------
tâm tới các thành phần trong AS khác, khi có yêu cầu cầu giao tiếp với các AS khác sẽ thông qua thành phần ở biên AS.  Các giao thức định tuyến được chia thành giao thức trong cùng một AS là IGP (Interior Gateway Protocol) và giao thức giao tiếp giữa các AS là EGP (Exterior Gateway Protocol). + Định tuyến trong (Interior Routing): Định tuyến trong xảy ra bên trong một hệ thống độc lập (AS), các giao thức thường dùng là RIP, IGRP, OSPF, EIGRP... + Định tuyến ngoài (Exterior Routing): Định tuyến ngoài xảy ra giữa các hệ thống độc lập (AS), giao thức thường dùng là BGP. Router có thể biết được đường đi đến các mạng ở xa bằng 2 cách: Cách 1: Router được người quản trị cấu hình tĩnh về thông tin các tuyến đường (static routing). R2(config)# ip route 172.16.1.0 255.255.255.0 S0/0/0 R2(config)# ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.1.1 Cách 2: Router học thông tin về mạng ở xa từ các router khác (dynamic routing). Page ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ---------------------
Chú ý: Một bảng định tuyến có thể chứa cả các tuyến đường tĩnh và động. Page ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ---------------------
CHƯƠNG 2: CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TIÊN TIẾN 2.1. EIGRP Giao thức EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) được đưa ra vào năm 1992 với Cisco IOS Software Release 9.21 là một phát triển riêng của Cisco nhằm khắc phục các nhược điểm của RIP/IGRP. EIGRP có những ưu điểm như dễ cấu hình, độ hội tụ nhanh, tiết kiệm tài nguyên mạng khi trao đổi thông tin, sử dụng địa chỉ multicast và unicast để liên lạc, hỗ trợ VLSM và vấn đề mạng không liên tục (discontiguous network). EIGRP là giao thức định tuyến dạng distance vector và có thêm những tính năng của link state. 2.1.1. CÁC THUẬT NGỮ EIGRP Neighbor  Một router đang chạy EIGRP và kết nối trực tiếp Neighbor table  Một danh sách của các router, bao gồm địa chỉ IP, các interface đi ra ngoài, hold- time, SRTT và thời gian uptime. Bảng này cũng chứa các thông tin chỉ ra router láng giềng đã thêm vào bảng được bao lâu. Bảng này được xây dựng từ các thông tin nhận được từ các gói hello. Topology table  Một bảng chứa tất cả các đường đi được quảng bá bởi các router láng giềng. Đây là danh sách tất cả các route dự phòng, route tốt nhất, giá trị AD và các interface. Page ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ---------------------
Giải thuật DUAL sẽ tính toán trên bảng topology này để xác định successor và feasible successor để xây dựng một bảng định tuyến Routing table  Bảng này chứa danh sách các mạng hiện có và đường đi tốt nhất về các mạng này (Chứa tất cả các successor routes). Một route EIGRP sẽ được đưa vào bảng định tuyến khi route loại feasible successor được chỉ ra. Hello  Một thông điệp được dùng để duy trì bảng các router láng giềng. Các gói hello này được gửi định kỳ và được gửi theo kiểu không tin cậy. Update  Một gói EIGRP chứa các thông tin thay đổi về mạng. Các gói này được gửi theo cơ chế tin cậy. Nó được gửi chỉ khi có một thay đổi ảnh hưởng đến router: - Khi một router láng giềng xuất hiện hoặc router láng giềng từ trạng thái active sang trạng thái passive. - Khi có một sự thay đổi trong tính toán metric cho một địa chỉ mạng đích. Query  Được gửi từ router khi router mất một đường đi về một mạng nào đó. Nếu không có đường đi dự phòng (feasible successor), router sẽ gửi ra các gói tin truy vấn (query) để hỏi về đường đi dự phòng. Khi này router sẽ chuyển sang trạng thái active. Các gói tin truy vấn của EIGRP được gửi ra theo kiểu tin cậy. Reply  Page ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ---------------------
Là một trả lời cho gói tin query. Nếu router không có thông tin nào trong gói reply, router sẽ gửi gói query đến tất cả các router láng giềng. Một unicast sẽ được gửi lại. ACK  Bản chất là một gói tin Hello nhưng không có dữ liệu bên trong. Hold time  Giá trị được thiết lập trong gói hello. Thời gian hold time này sẽ xác định router sẽ đợi một khoảng thời gian tối đa bao lâu để nhận gói hello tiếp theo trước khi cho rằng router láng giềng đó đã bị down. Smooth Round-Trip Time (SRTT)  Khoảng thời gian router phải đợi sau khi gửi một gói tin để nhận được ACK. Thông tin này được giữ trong bảng neighbor và được dùng để tính khoảng thời gian RTO. Retransmission Timeout (RTO)  RTO sẽ xác định khoảng thời gian mà router phải chờ trước khi truyền một gói tin. Stuck in Active (SIA)  Trạng thái đạt được khi router gửi ra các gói tin và chờ ACK. Router vẫn ở trạng thái active cho đến khi nào tất cả các ACK được nhận về. Nếu các ACK không trở về sau một khoảng thời gian nào đó, router sẽ duy trì trạng thái SIA cho route đó. Query scoping  Thiết kế mạng để giới hạn phạm vi truy cập của các gói query. Phạm vi này sẽ chỉ ra gói tin query có thể đi đến đâu. Điều này là cần thiết để ngăn ngừa SIA. Page ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ---------------------
Advertised Distance  (AD) AD hay còn gọi là Reported Distance (RD) là chi phí của đường đi từ next-hop router đến mạng đích. Feasible Distance (FD)  FD được tính bằng khoảng cách từ local router đến next-hop router + giá trị AD từ next-hop router đến mạng đích. Feasible condition (FC)  Trạng thái này xuất hiện khi một Router láng giềng báo cáo một giá trị AD thấp hơn giá trị FD. Điều kiện FC này rất quan trọng để chống lặp trong mạng. Successor  Page ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ---------------------
- Là router láng giềng mà có chi phí đường đi ngắn nhất đến mạng đích (FD nhỏ nhất). - Router Successor này được đưa vào bảng định tuyến và được sử dụng để chuyển tiếp các gói tin đến mạng đích đó. - Có thể có nhiều successor sẽ cùng tồn tại nếu chúng có cùng FD. Feasible successor (FS)  - Là một router láng giềng không có đường đi ngắn nhất đến mạng đích và phải thỏa điều kiện FC. - Những FS được lưu trong bảng topology như là đường backup của successor router (bảng topology có thể duy trì nhiều đường FS đến một mạng đích). Ví dụ: - Router B sẽ được chọn làm successor vì trong số các router láng giềng thì router B có FD nhỏ nhất đến mạng đích. - Router H sẽ được chọn làm Feasible successor vì router H có RD < FD của router B (Thỏa Feasible condition). - Router D không được chọn vì không thỏa Feasible condition. Passive Routes  Routes đi qua successor đang trong trạng thái hoạt động ổn định. Nếu routes này bị mất, router sẽ kiểm tra bảng topology để tìm ra FS. Nếu có một FS, route này Page ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ---------------------
sẽ được đặt trong bảng định tuyến. Nếu không, router sẽ truy vấn các router láng giềng và đưa route vào trạng thái active. Active Routes  Khi router bị mất route successor và sau khi kiểm tra bảng topology, không có FS nào được tìm thấy. Route sẽ được gán giá trị active và router sẽ truy vấn các router láng giềng để tìm những route dự phòng. 2.1.2. EIGRP PACKET FORMAT + Frame Header: trong mạng LAN, các gói tin EIGRP được đóng gói trong một Ethernet Frame với một địa chỉ MAC đích multicast: 01-00-5E-00-00-0A. Địa chỉ Mac Source là địa chỉ MAC của interface gửi. + IP packet: chia thành IP Header và Protocol Number. - IP Header chứa địa chỉ source IP address là địa chỉ IP người gửi và destination IP address là địa chỉ multicast 224.0.0.10. - Protocol Number = 88 chỉ giao thức EIGRP. + EIGRP packet: chia thành EIGRP Header và EIGRP Message. - EIGRP Header: xác định kiểu của gói tin EIGRP và số của hệ thống tự trị (autonomous system number) - EIGRP Message: bao gồm Type / Length / Value (TLV) 2.1.2.1. EIGRP Packet Header - 8 bits đầu chỉ rõ version của giao thức EIGRP. Version 2 của EIGRP được cài đặt bắt đầu với Cisco IOS Software 10.3, 11.0, và 11.1. EIGRP version 2 là phiên bản gần đây Page ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ---------------------
nhất có chứa nhiều cải tiến để cải thiện sự ổn định và khả năng mở rộng của EIGRP. - Trường Opcode sẽ chỉ rõ kiểu của gói tin EIGRP: + Opcode = 1 -> Update. + Opcode = 3 -> Query. + Opcode = 4 -> Reply. + Opcode = 5 -> Hello. - Check sum: phát hiện lỗi và kiểm lỗi. - Flags: chỉ có duy nhất 2 giá trị, cho biết hoặc là khởi tạo mối quan hệ cho hàng xóm mới hoặc các điều kiện nhận được cho EIGRP RTP. - Sequence: Ghi rõ số chuỗi được sử dụng bởi các RTP EIGRP. - Ack: Được sử dụng để xác nhận đã nhận một gói tin EIGRP đáng tin cậy. - AS Number: Chỉ rõ EIGRP routing process. 2.1.2.2. EIGRP TLV Packet Message Giá trị trường Type: + 0x0001: EIGRP Parameters. Page ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ---------------------
+ 0x0102: EIGRP IP Internal Routes. + 0x0103: EIGRP IP External Routes. EIGRP sử dụng trọng số K cho việc tính toán Metric của nó. Mặc định chỉ có K1 (bandwidth) và K3 (Delay) được sử dụng (set = 1). Các trọng số khác được set = 0 (ảnh hưởng đến tải và độ tin cậy). Hold Time: Thời gian hold time này sẽ xác định router sẽ đợi một khoảng thời gian tối đa bao lâu để nhận gói hello tiếp theo trước khi cho rằng router láng giềng đó đã bị down. EIGRP IP Internal Route - Next Hop: Địa chỉ IP của next-hop mà các gói tin nên được chuyển tiếp. - Delay: Delay là tham số để tính metric của route. Giá trị delay là tổng của tất cả các độ delay trên các interface trên đường dẫn đến mạng đích. - Bandwidth: Bandwidth là tham số để tính metric của route. Băng thông thu được từ các interface, và đó là băng thông thấp nhất trên các interface trên đường dẫn đến mạng đích. - MTU (maximum transmission unit): nằm trong các bảng cập nhật định tuyến nhưng không phải dùng để xác định routing metric. - Hop Count: số bước nhảy qua các router để đến mạng đích. Page ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ---------------------
- Reliability: Độ tin cậy của các interface, có giá trị từ 1 -> 255. Giá trị bằng 1 nghĩa là độ tin cậy của interface đó là 1/255, Giá trị bằng 255 nghĩa là độ tin cậy của interface đó là 100%. - Load: Tải của interface, có giá trị từ 1 -> 255. Tải giá trị bằng 1 chỉ ra interface đang chịu một tải trọng rất nhẹ, và nếu giá trị tải bằng 255 chỉ ra interface đã bão hòa. - Prefix Length: chiều dài của subnet mask của mạng đích. EIGRP IP External Route Có thêm các trường sau: - Originating Router: router ID của router mà có nguồn gốc từ external EIGRP routes. - Originating autonomous system number: AS number của routes bên ngoài trước khi redistributed (phân phối) vào hệ thống tự trị này. - External protocol metric: metric của routes trước khi redistributed vào. Page ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ---------------------
- External protocol ID: kiểu của giao thức định tuyến có nguồn gốc từ các routes đã được phân phối lại vào EIGRP. Kiểu của giao thức định tuyến có thể là BGP, OSPF, RIP, IGRP… Page ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ---------------------
2.1.3. MỘT SỐ TÍNH NĂNG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG GIAO THỨC EIGRP 2.1.3.1. Reliable Transport Protocol (RTP) RTP là giao thức ở tầng transport, được sử dụng trong giao thức EIGRP để phân phối hoặc tiếp nhận các gói tin EIGRP. RTP cũng giống như giao thức TCP chi khác nó là độc quyền của Cisco. Có 5 loại gói tin truyền trong giao thức EIGRP. Trong đó: + 2 loại gói tin truyền theo kiểu không tin cậy: Hello— Hello packets là một thông điệp được dùng để duy trì bảng các router láng • giềng. Các gói hello này được gửi định kỳ. Acknowledgment (ACK)— Acknowledgment packets về bản chất là một gói tin • Hello nhưng không có dữ liệu bên trong. + 3 loại gói tin truyền theo kiểu tin cậy: Update— Update packets chứa các thông tin thay đổi về mạng và gửi cho các • router láng giềng. Nó được gửi chỉ khi có một thay đổi ảnh hưởng đến router: - Khi một router láng giềng xuất hiện hoặc router láng giềng từ trạng thái active sang trạng thái passive. - Khi có một sự thay đổi trong tính toán metric cho một địa chỉ mạng đích. Query— Queries packets được gửi từ router khi router mất một đường đi về một • mạng nào đó. Nếu không có đường đi dự phòng (feasible successor), router sẽ gửi ra các gói tin truy vấn (query) để hỏi về đường đi dự phòng. Khi này route bị mất sẽ chuyển sang trạng thái active. Reply— Reply packets là một trả lời cho gói tin query. • Page ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ---------------------
Tất cả các gói tin EIGRP được gửi qua địa chỉ multicast 224.0.0.10. Mỗi thiết bị kích hoạt EIGRP sẽ tự động lắng nghe địa chỉ 224.0.0.10. Bởi vì đây là một địa chỉ multicast và nhiều thiết bị cùng một lúc nhận được gói EIGRP, do đó EIGRP cần một giao thức ở tầng vận chuyển của riêng mình để đảm bảo cung cấp đáng tin cậy của các gói tin EIGRP. Giao thức đó là EIGRP Reliable Transport Protocol (RTP). Mỗi Router giữ một danh sách các router láng giềng. Khi một gói tin EIGRP tin cậy được gửi cho một router láng giềng, router gửi mong muốn nhận được một gói tin ack từ router láng giềng để biết rằng các gói tin EIGRP đã được nhận. EIGRP RTP sẽ duy trì kích thước cửa sổ transport dù chỉ một gói tin EIGRP tin cậy không nhận được ack. Vì vậy, mỗi gói tin EIGRP tin cậy phải nhận được ack trước khi các gói tin EIGRP tin cậy tiếp theo có thể được gửi đi. Router truyền lại các gói tin không nhận được ack cho đến khi nhận được ack (tối đa là 16 lần truyền lại). Nếu không nhận được ack sau 16 lần truyền lại, EIGRP sẽ xác định lại (reset) mối quan hệ với router láng giềng. Trong một mạng LAN multiaccess, gửi một bản cập nhật multicast có thể gặp vấn đề nếu kích thước cửa sổ truyền là 1. Như đã nói ở trên, với một gói tin multicast tin cậy được gửi, thì gói tin multicast tin cậy tiếp theo sẽ không được gửi cho đến khi tất cả các router láng giềng trả lời ack cho gói tin đầu tiên. Và nếu một hoặc nhiều router láng giềng bị chậm, bị ngẽn hoặc bị lỗi (fail) khi gửi gói tin ack, tất cả các router láng giềng khác sẽ đều bị ảnh hưởng. EIGRP RTP tránh vấn đề này bằng cách truyền lại các gói tin multicast không nhận được ack như là một gói tin unicast cho router láng giềng đã không trả lời ack. Và nó vẫn tiếp tục gửi các gói tin EIGRP multicast tiếp theo cho những router đã gửi ack. Tối đa gói EIGRP unicast được truyền lại là 16 lần (khoảng 50-80s). Page ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ---------------------
2.1.3.2. Neighbor Discovery / Recovery Các EIGRP router chủ động thiết lập mối quan hệ với các router láng giềng. Chúng sẽ gửi các gói Hello mỗi 5s hoặc 60, nếu router láng tin giềng bỏ lỡ liên tiếp 3 gói tin Hello thì tuyến đường này được coi là không hợp lệ (invalid). 2.1.3.3. Protocol-dependent modules (PDMs) Page ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ---------------------
Một trong những tính năng thú vị của EIGRP là nó cung cấp định tuyến hỗ trợ nhiều giao thức lớp mạng: IP, IPX, cho và AppleTalk… Có một giao thức định tuyến khác cũng hỗ trợ nhiều giao thức tầng mạng là Intermediate System-to-Intermediate System (IS-IS) nhưng chỉ hỗ trợ giao thức IP và Connectionless Network Service (CLNS). EIGRP hỗ trợ nhiều giao thức lớp mạng khác nhau thông qua việc sử dụng Protocol- dependent modules (PDMs). Mỗi PDM EIGRP sẽ duy trì một chuỗi riêng biệt của các bảng chứa các thông tin định tuyến mà áp dụng cho một giao thức cụ thể. 2.1.3.4. Diffusing Update Algorithm finite-state machine (DUAL FSM) DUAL là thuật toán hội tụ được sử dụng trong giao thức EIGRP để tính toán và tạo ra các bảng định tuyến, xác định xem một con đường là lặp (loop) hoặc không lặp (loop-free). Nếu router mất một tuyến đường successor thì DUAL cũng cho phép router tìm một tuyến đường dự phòng (FS) khác trong bảng topology mà không cần chờ đợi gói tin cập nhật từ các router láng giềng. Và trong trương hợp không có FS nào được tìm thấy thì router sẽ thực hiện gửi gói query đến tất cả các router láng giềng để hỏi về route bị mất và route đó sẽ chuyển sang trạng thái active. Nếu router láng giềng nào có thông tin về tuyến đường bị mất thì nó sẽ gửi gói tin reply cho router hỏi. Ngược lại, nếu router láng giềng không có thông tin về tuyến đường bị mất thì nó sẽ tiếp tục gửi gói tin query cho các router láng giềng của nó. Nếu các router láng giềng không thông tin về tuyến đường bị mất trong bảng topology và cũng không có bất kỳ router láng giềng khác, nó gửi một gói tin reply lại Page ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ---------------------
cho các router với metric được gán là infinity, chỉ ra rằng nó cũng không có một lộ trình dự phòng nào. Router gửi gói tin query sẽ đợi tất cả các gói tin reply từ tất cả các router láng giềng và sau đó chọn router láng giềng có metric tốt nhất làm next-hop để chuyển tiếp các gói tin. 2.1.4. CÁCH TÍNH METRIC TRONG GIAO THỨC EIGRP EIGRP sẽ sử dụng các giá trị sau để tính toán số liệu tổng hợp (composite metric) trên đường đi đến một mạng nào đó: + Bandwidth. + Delay. + Reliability. + Load. Chú ý: Mặc định chỉ có Bandwidth và độ delay được sử dụng để tính composite metric. 2.1.4.1. EIGRP Metric and the K Values - Mặc định giá trị K1 và K3 được set là 1, giá trị K2, K4 và K6 được set là 0. Do đó: + Công thức tính metric theo default là: Metric = K1*bandwidth + K3*delay. Page ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ---------------------