Giao thức EIGRP

Trong các bài viết trước chúng ta đã review các kỹ thuật định tuyến được đề cập trong chương trình CCNA. Lần này chúng ta cùng review giao thức EIGRP – một trong 03 giao thức định tuyến của chương trình.
Như thường lệ, đầu tiên chúng ta cùng nhắc lại một số đặc điểm chính của giao thức:
1) EIGRP là một giao thức định tuyến do Cisco phát triển, chỉ chạy trên các sản phẩm của Cisco. Đây là điểm khác biệt của EIGRP so với các giao thức đã được đề cập trước đây. Các giao thức RIP và OSPF là các giao thức chuẩn, có thể chạy trên các router của nhiều hãng khác nhau.

2) EIGRP là một giao thức dạng Distance – vector được cải tiến (Advanced Distance vector). EIGRP không sử dụng thuật toán truyền thống cho Distance – vector là thuật toán Bellman – Ford mà sử dụng một thuật toán riêng được phát triển bởi J.J. Garcia Luna Aceves – thuật toán DUAL. Cách thức hoạt động của EIGRP cũng khác biệt so với RIP và vay mượn một số cấu trúc và khái niệm của hiện thực OSPF như: xây dựng quan hệ láng giềng, sử dụng bộ 3 bảng dữ liệu (bảng neighbor, bảng topology và bảng định tuyến). Chính vì điều này mà EIGRP thường được gọi là dạng giao thức lai ghép (hybrid). Tuy nhiên, về bản chất thì EIGRP thuần túy hoạt động theo kiểu Distance – vector: gửi thông tin định tuyến là các route cho láng giềng (chỉ gửi cho láng giềng) và tin tưởng tuyệt đối vào thông tin nhận được từ láng giềng.

3) Một đặc điểm nổi bật trong việc cải tiến hoạt động của EIGRP là không gửi cập nhật theo định kỳ mà chỉ gửi toàn bộ bảng định tuyến cho láng giềng cho lần đầu tiên thiết lập quan hệ láng giềng, sau đó chỉ gửi cập nhật khi có sự thay đổi. Điều này tiết kiệm rất nhiều tài nguyên mạng.

4) Việc sử dụng bảng topology và thuật toán DUAL khiến cho EIGRP có tốc độ hội tụ rất nhanh.

5) EIGRP sử dụng một công thức tính metric rất phức tạp dựa trên nhiều thông số: Bandwidth, delay, load và reliability.

6) Chỉ số AD của EIGRP là 90 cho các route internal và 170 cho các route external.

7) EIGRP chạy trực tiếp trên nền IP và có số protocol – id là 88.

Tiếp theo, chúng ta sẽ cùng điểm lại một số điểm chính trong hoạt động của EIGRP:

Thiết lập quan hệ láng giềng

Giống OSPF, ngay khi bật EIGRP trên một cổng, router sẽ gửi các gói tin hello ra khỏi cổng để thiết lập quan hệ láng giềng với router kết nối trực tiếp với mình. Điểm khác biệt là các gói tin hello được gửi đến địa chỉ multicast dành riêng cho EIGRP là 224.0.0.10 với giá trị hello – timer (khoảng thời gian định kỳ gửi gói hello) là 5s.

Hình 1 - Các router gửi gói tin hello.

Và cũng giống như OSPF, không phải cặp router nào kết nối trực tiếp với nhau cũng xây dựng được quan hệ láng giềng. Để quan hệ láng giềng thiết lập được giữa hai router, chúng phải khớp với nhau một số thông số được trao đổi qua các gói tin hello, các thông số này bao gồm:
1) Giá trị AS được cấu hình trên mỗi router.
2) Các địa chỉ đấu nối giữa hai router phải cùng subnet.
3) Thỏa mãn các điều kiện xác thực.
4) Cùng bộ tham số K.

Ta cùng phân tích các tham số này:

Giá trị AS – Autonomous System

Khi cấu hình EIGRP trên các router, ta phải khai báo một giá trị dùng để định danh cho AS mà router này thuộc về. Giá trị này buộc phải khớp nhau giữa hai router kết nối trực tiếp với nhau để các router này có thể thiết lập được quan hệ láng giềng với nhau. Về mặt cấu hình, giá trị AS này nằm ở vị trí trong câu lệnh rất giống với giá trị process – id khi so sánh với câu lệnh cấu hình OSPF. Tuy nhiên, giá trị process – id trong cấu hình OSPF chỉ có ý nghĩa local trên mỗi router và có thể khác nhau giữa các router nhưng giá trị AS trong cấu hình EIGRP bắt buộc phải giống nhau giữa các router thuộc cùng một routing domain. Câu lệnh để đi vào mode cấu hình EIGRP:

R(config)#router eigrp số AS <-- Giá trị này bắt buộc phải giống nhau giữa các router.
R(config-router)#

Chúng ta cần lưu ý rằng khái niệm AS được dùng với EIGRP không phải là khái niệm AS được dùng trong các giao thức định tuyến ngoài (VD: BGP).
Với định tuyến ngoài, mỗi AS là một tập hợp các router thuộc về một doanh nghiệp nào đó cùng chung một sự quản lý về kỹ thuật, sở hữu, chính sách định tuyến và sẽ được cấp một giá trị định danh cho AS gọi là ASN – Autonomous System Number từ tổ chức quản lý địa chỉ Internet và số hiệu mạng quốc tế (IANA – Internet Assigned Numbers Authority). Thường các AS theo nghĩa này là các ISP hoặc các doanh nghiệp có nhiều đường đi Internet và muốn chạy định tuyến với các mạng khác ở quy mô Internet để có được đường đi tối ưu đến các địa chỉ trên Internet. Ta có thể tạm coi AS theo nghĩa này như là một hệ thống mạng của một doanh nghiệp hay một ISP.
EIGRP là một giao thức định tuyến trong, chạy bên trong một AS đã đề cập ở trên. Kiến trúc của EIGRP cho phép tạo nhiều process – domain khác nhau trong một AS: một số router sẽ được gán vào một process – domain này và một số router khác lại được gán vào một process – domain khác. Các router sẽ chỉ trao đổi thông tin EIGRP với các router thuộc cùng process – domain với mình. Để các router EIGRP thuộc các process – domain khác nhau có thể biết được thông tin định tuyến của nhau, router biên giữa hai domain phải thực hiện redistribute thông tin định tuyến giữa hai domain. Kỹ thuật Redistribution không được đề cập trong chương trình CCNA mà được phân tích chi tiết trong course Route của chương trình CCNP.
Ta quan sát một sơ đồ ví dụ trong hình 2. Có hai AS 100 và 200 chạy định tuyến ngoài BGP với nhau. Bên trong AS 100, doanh nghiệp chạy giao thức định tuyến trong EIGRP và chia thành hai process – domain là 100 và 200. Router biên đứng giữa process – domain 100 và 200 sẽ redistribute thông tin giữa hai domain để các router trên hai domain này thấy được thông tin về các subnet của nhau.
Các giáo trinh CCNA Student – guide và Offcial của Cisco đều gọi process – domain là AS – Autonomous System. Chúng ta cần lưu ý và phân biệt khái niệm với khái niệm AS – Autonomous System được dùng trong BGP.

Hình 2 – AS của BGP và AS của EIGRP.

Các địa chỉ đấu nối

Để hai router thiết lập được quan hệ láng giềng với nhau, hai địa chỉ đấu nối giữa hai router phải cùng subnet. Trên hình 1, để R1 và R2 thiết lập được quan hệ láng giềng, bắt buộc hai địa chỉ IP1 và IP2 phải cùng subnet.

Thỏa mãn các điều kiện xác thực

Như đã trình bày trong các bài viết trước, để tăng cường tính an ninh trong hoạt động trao đổi thông tin định tuyến, ta có thể cấu hình trên các router các password để chỉ các router thống nhất với nhau về password mới có thể trao đổi thông tin định tuyến với nhau. Hai router nếu có cấu hình xác thực thì phải thống nhất với nhau về password được cấu hình thì mới có thể thiết lập quan hệ láng giềng với nhau.

Cùng bộ tham số K

EIGRP sử dụng một công thức tính metric rất phức tạp, là một hàm của 04 biến số: bandwidth, delay, load, reliability.
Metric = f (bandwidth, delay, load, reliability)
Các biến số này lại có thể được gắn với các trọng số để tăng cường hoặc giảm bớt ảnh hưởng của chúng gọi là các tham số K gồm 5 giá trị K1, K2, K3, K4 và K5. Các router chạy EIGRP bắt buộc phải thống nhất với nhau về bộ tham số K được sử dụng để có thể thiết lập quan hệ láng giềng với nhau.
Ta thấy rằng không giống như với OSPF, EIGRP không yêu cầu phải thống nhất với nhau về cặp giá trị Hello – timer và Dead – timer (EIGRP gọi khái niệm này là Hold – timer) giữa hai neighbor. Các giá trị Hello và Hold mặc định của EIGRP là 5s và 15s.

Bảng Topology, FD, AD, Successor và Feasible Successor

Sau khi đã thiết lập xong quan hệ láng giềng, các router láng giềng của nhau ngay lập tức gửi cho nhau toàn bộ các route EIGRP trong bảng định tuyến của chúng. Khác với RIP, bảng định tuyến chỉ được gửi cho nhau lần đầu tiên khi mới xây dựng xong quan hệ láng giềng, sau đó, các router chỉ gửi cho nhau các cập nhật khi có sự thay đổi xảy ra và chỉ gửi cập nhật cho sự thay đổi ấy. Một điểm khác biệt khác nữa khi so sánh với RIP là khi một router nhận được nhiều route từ nhiều láng giềng cho một đích đến A nào đó thì giống như RIP, nó sẽ chọn route nào tốt nhất đưa vào bảng định tuyến để sử dụng còn khác với RIP là các route còn lại nó không loại bỏ mà lưu vào một “kho chứa” để sử dụng cho mục đích dự phòng đường đi. “Kho chứa” này được gọi là bảng Topology. Vậy bảng Topology trên một router chạy EIGRP là bảng lưu mọi route có thể có từ nó đến mọi đích đến trong mạng và bảng định tuyến là bảng sẽ lấy và sử dụng các route tốt nhất từ bảng Topology này.
Ta cùng điểm lại các thông tin được lưu trong bảng Topology và các thông số được xem xét rất nhiều khi khảo sát hoạt động của EIGRP: FD, AD, Successor và Feasible Successor. Ta cùng quan sát sơ đồ ví dụ trong hình 3:

Hình 3 – Các đường đi từ router R đến mạng 4.0.0.0/8.

Giả thiết rằng sơ đồ hình 3 chạy định tuyến EIGRP. Ta xem xét trên router R. Từ router R đi đến mạng 4.0.0.0/8 của R4 có tổng cộng 03 đường: đường số 1 đi thông qua láng giềng là router R1, đường số 2 đi thông qua láng giềng là router R2 và đường số 3 đi thông qua láng giềng là router R3. Trên hình 3 cũng chỉ ra các giá trị metric cho mỗi tuyến đường:
- Đường số 1: metric từ router đang xét đến mạng 4.0.0.0/8 là 1000, metric từ láng giềng trên đường này (R1) đến 4.0.0.0/8 là 900.
- Đường số 2: metric từ router đang xét đến mạng 4.0.0.0/8 là 2000, metric từ láng giềng trên đường này (R2) đến 4.0.0.0/8 là 1200.
- Đường số 3: metric từ router đang xét đến mạng 4.0.0.0/8 là 3000, metric từ láng giềng trên đường này (R3) đến 4.0.0.0/8 là 800.

Ta có các khái niệm:
- Với mỗi đường đi, giá trị metric từ router đang xét đi đến mạng đích được gọi là FD – Feasible Distance.
- Cũng với đường đi ấy, giá trị metric từ router láng giềng (next hop) đi đến cùng mạng đích được gọi là AD – Advertised Distance. Một số tài liệu gọi khái niệm này bằng một tên khác là RD – Reported Distance. Chúng ta lưu ý không được nhầm lẫn khái niệm AD này với khái niệm AD – Administrative Distance dùng trong việc so sánh độ ưu tiên giữa các giao thức định tuyến.
Như vậy, ta có các giá trị FD và AD rút ra từ sơ đồ hình 3 với router đang xem xét là router R như sau:
- Đường số 1: FD1 = 1000, AD1 = 900.
- Đường số 2: FD2 = 2000, AD2 = 1200.
- Đường số 3: FD3 = 3000, AD3 = 800.
Tất cả các thông tin này sẽ đều được lưu vào trong bảng Topology của router R.
Ta cùng xem xét tiếp các khái niệm: Successor và Feasible Successor.
- Successor: Trong tất cả các đường cùng đi đến một đích được lưu trong bảng topology, đường nào có FD nhỏ nhất, đường đó sẽ được bầu chọn làm Successor, router láng giềng trên đường này được gọi là successor router (hoặc cũng được gọi một cách ngắn gọn là Successor). Đường Successor sẽ được đưa vào bảng định tuyến để sử dụng chính thức làm đường đi đến đích.
- Feasible Successor: Trong tất cả các đường còn lại có FD > FD của Successor, đường nào có AD < FD của successor, đường đó sẽ được chọn là Feasible Successor và được sử dụng để làm dự phòng cho Successor.
Trong ví dụ ở trên, ta thấy trong 03 đường đã nêu, đường số 1 là đường có FD nhỏ nhất trong 03 đường, vậy đường số 1 sẽ được bầu chọn làm Successor. Hai đường còn lại đều có FD > FD1 (FD2 = 2000, FD3 = 3000). Tuy nhiên, chỉ đường số 3 mới có AD < FD của successor (AD3 = 800 < FD1 = 1000) nên chỉ có đường số 3 mới được bầu chọn làm Feasible Successor. Đường số 1 – Successor sẽ được đưa vào bảng định tuyến để sử dụng làm đường đi chính thức tới mạng 4.0.0.0/8 và đường số 3 sẽ được sử dụng để làm dự phòng cho đường đi chính thức này. Nếu đường số 1 down, router sẽ ngay lập tức đưa đường số 3 vào sử dụng.
Lý do của luật chọn Feasible Successor phải có AD < FD của successor là để chống loop. Người ta chứng mình được rằng trong một mạng chạy giao thức kiểu Distance – vector, nếu metric từ điểm A đi đến một mạng nào đấy < metric đi từ điểm B đến cùng mạng ấy thì không bao giờ trên hành trình từ điểm A đi đến mạng nêu trên lại đi qua điểm B. Chính vì vậy nếu AD của Feasible Successor < FD Successor thì không bao giờ dữ liệu đi theo Feasible Successor lại đi vòng trở lại router Successor từ đó loop không thể xảy ra.
Ta cũng lưu ý Successor là loại route duy nhất vừa nằm trong bảng định tuyến vừa nằm trong bảng Topology.

Vậy câu hỏi đặt ra là nếu trong các đường còn lại không có đường nào thỏa mãn điều kiện Feasible Successor thì sao? Trong trường hợp này, Successor vẫn được đưa vào bảng định tuyến để sử dụng làm đường đi chính thức đến mạng đích nhưng nó không có đường backup. Trong trường hợp đường chính này down, router chạy EIGRP sẽ thực hiện một kỹ thuật gọi là Query: nó sẽ phát các gói tin truy vấn đến các láng giềng, hoạt động truy vấn sẽ tiếp tục được lan truyền cho đến khi tìm ra được đường đi về đích hoặc không còn đường đi nào có thể về đích được nữa. Hoạt động Query này không được giới thiệu trong chương trình CCNA mà được đề cập chi tiết trong course Route của chương trình CCNP.
Sau khi trao đổi thông tin định tuyến với láng giềng, cập nhật bảng Topology, rút ra được các Successor đưa vào bảng định tuyến, hoạt động của một router chạy EIGRP cơ bản là đã hoàn thành. Tiếp theo, chúng ta cùng tìm hiểu cách tính toán metric với EIGRP.

Tính toán metric với EIGRP

Metric của EIGRP được tính theo một công thức rất phức tạp với đầu vào là 04 tham số: Bandwidth min trên toàn tuyến, Delay tích lũy trên toàn tuyến (trong công thức sẽ ghi ngắn gọn là Delay), Load và Reliabily cùng với sự tham gia của các trọng số K:
Metric = [K1*10^7/Bandwidth min + (K2*10^7/Bandwidth min)/(256 – Load) + K3* Delay]*256*[K5/(Reliabilty + K4)]

Ta lưu ý về đơn vị sử dụng cho các tham số trong công thức ở trên:

Bandwidth: đơn vị là Kbps.
Delay: đơn vị là 10 micro second.
Load và Reliability là các đại lượng vô hướng.

Nếu K5 = 0, công thức trở thành:

Metric = [K1*10^7/Bandwidth min + (K2*10^7/Bandwidth min)/(256 – Load) + K3* Delay]*256

Mặc định bộ tham số K được thiết lập là: K1 = K3 = 1; K2 = K4 = K5 = 0 nên công thức dạng đơn giản nhất ở mặc định sẽ là:
Metric = [10^7/Bandwidth min + Delay]*256

Một số giá trị mặc định được quy định cho một số loại cổng thường sử dụng trên router:

Ethernet: Bandwidth = 10Mbps; Delay = 1000 Micro second.
Fast Ethernet: Bandwidth = 100Mbps; Delay = 100 Micro second.
Serial: Bandwidth = 1,544Mbps; Delay = 20000 Micro second.

Để hiểu rõ cách tính metric, chúng ta cùng xem xét một ví dụ:

Hình 4 – Ví dụ về tính toán metric.

Trong ví dụ này, chúng ta sẽ tính metric để đi từ R1 đến mạng 192.168.3.0/24 kết nối trực tiếp trên cổng F0/0 của router R3. Công thức tính metric trên mỗi router được đặt ở chế độ default (K1 = K3 = 1, K2 = K4 = K5 = 0).
Đầu tiên, chúng ta cần xác định xem trong sơ đồ trên các cổng nào trên các router sẽ tham gia vào tiến trình tính toán metric với EIGRP. Để xác định điều này, chúng ta thực hiện đi ngược từ đích 192.168.3.0/24 về router đang xét là router R1 và xác định các cổng tham gia theo quy tắc: đi vào thì tham gia, đi ra thì không tham gia (xem hình 5).

Hình 5 – Xác định các cổng tham gia tính toán metric với EIGRP.

Từ trên hình 5 ta thấy các cổng trên các router sẽ tham gia vào tiến trình tính toán này bao gồm: cổng F0/0 của R1, cổng S2/0 của R2 và cổng F0/0 của R3. Các cổng này có các tham số Bandwidth (BW) và Delay như sau:
1) Cổng F0/0 của R1: BW = 100Mbps = 100000Kbps; Delay = 100 Microsecond = 10.10 Microsecond.
2) Cổng S2/0 của R2 có : BW = 1,544 Mbps = 1544 Kbps; Delay = 20000 Micro second = 2000.10 Microsecond.
3) Cổng F0/0 của R3: BW = 100Mbps = 100000Kbps; Delay = 100 Microsecond = 10.10 Microsecond.

Từ các thông số trên ta xác định được: Bandwidth min = 1544Kbps (nhỏ nhất trong số 3 cổng tham gia); Tổng Delay = 100 + 20000 + 100 = 20200 Microsecond = 2020.10 Microsecond. Ta ráp các thông số này vào công thức tính metric default đã nêu ở trên và tính ra kết quả:
Metric = (10^7/BWmin + Delay)*256 = (10^7/1544 + 2020)*256 = 2174976.
Ở đây ta lưu ý: với các phép chia có lẻ, ta chặt bỏ phần thập phân trong kết quả chia.
Việc xác định đúng các cổng tham gia rất quan trọng, nó cho phép chúng ta hiệu chỉnh chính xác các giá trị tham số trên các cổng thích hợp để hiệu chỉnh được metric nhằm phục vụ cho việc bẻ đường trong EIGRP.

Cân bằng tải trên những đường không đều nhau (Unequal Cost Load – balancing)

Một đặc điểm nổi trội của EIGRP là giao thức này cho phép cân bằng tải ngay cả trên những đường không đều nhau. Điều này giúp tận dụng tốt hơn các đường truyền nối đến router. Để hiểu được kỹ thuật này chúng ta cùng khảo sát lại ví dụ trong hình 2.
Như đã phân tích trong 03 đường đi từ router R đến mạng 4.0.0.0/8 ở hình 2, đường số 1 là đường có metric tốt nhất (FD nhỏ nhất), đường này được chọn làm Successor và đưa vào bảng định tuyến để sử dụng. Nếu để bình thường không cấu hình gì thêm, router R sẽ luôn chọn đường 1 là đường để đi đến mạng 4.0.0.0/8. Như vậy, hai đường số 2 và số 3 sẽ bị bỏ phí không bao giờ được sử dụng.
Để khắc phục vấn đề này, chúng ta có thể hiệu chỉnh các tham số trên các cổng thích hợp để metric đi theo các đường là giống nhau, khi đó cả 3 đường sẽ đều được đưa vào bảng định tuyến để sử dụng. Tuy nhiên, như chúng ta đã thấy, trong công thức tính toán metric của EIGRP có nhiều tham số, có phép chia lẻ thập phân và kết quả tính ra thường rất lớn và có độ phân giải có thể đến một phần triệu nên việc hiệu chỉnh được cho các đường chính xác bằng nhau không phải là một điều dễ dàng (Vd: một đường có metric 2174976 và mộ đường có metric 2174977 có thể coi là tốt như nhau nhưng EIGRP không đồng ý như vậy, với EIGRP đường 2174976 vẫn tốt hơn 2174977 dù hai đường này metric chỉ chênh lệch nhau có 1 phần triệu!).
Với EIGRP, ta có thể chọn một giải pháp cân bằng tải đơn giản hơn: cho phép cân bằng tải trên cả những đường không có metric bằng nhau. Để thực hiện điều đó, ta thực hiện chỉnh một tham số có tên là variance trên router bằng câu lệnh:
R(config)#router eigrp AS – number
R(config-router)#variance giá trị variance

Sau khi hiệu chỉnh xong, giá trị variance này sẽ được nhân với giá trị FD của Successor. Kết quả nhận được nếu lớn hơn metric của đường nào thì router sẽ cân bằng tải luôn qua cả đường đó. Với ví dụ trên, giả sử ta chỉnh variance = 4:

R(config-router)#variance 4

Khi đó, giá trị 4 sẽ được nhân với FD Successor : 4 * 1000 = 4000. Ta thấy 4000 > 3000 là metric khi đi theo đường số 3 nên router sẽ thực hiện cân bằng tải qua cả đường này. Ta lưu ý rằng dù đường số 2 có metric 2000 <4000 nhưng đường này không được tham gia vào cân bằng tải vì nó không phải là Feasible Successor. Kỹ thuật cân bằng tải trên những đường không đều nhau của EIGRP chỉ có tác dụng giữa các Successor và Feasible Successor.
Router chạy EIGRP cũng sẽ thực hiện một chiến lược cân bằng tải khôn ngoan giữa các đường không đều nhau: đường có metric tốt hơn sẽ gánh tải nhiều hơn đường có metric kém hơn theo tỉ lệ metric. Ví dụ: khi cân bằng tải giữa các đường có metric 1000 và 3000, đường 1000 sẽ phải gánh tải nhiều hơn gấp 3 lần so với đường 3000.

Xác thực MD5 với EIGRP

EIGRP chỉ hỗ trợ một kiểu xác thực duy nhất là MD5. Với kiểu xác thực này, các password xác thực sẽ không được gửi đi mà thay vào đó là các bản hash được gửi đi. Các router sẽ xác thực lẫn nhau dựa trên bản hash này. Ta có thủ tục cấu hình xác thực trên EIGRP sẽ gồm các bước như sau:
1) Trên các router sẽ khai báo một key – chain dùng cho xác thực. Key – chain là một tập hợp các key được sử dụng để xác thực. Câu lệnh :

R(config)#key chain tên của key-chain
R(config-keychain)#

2) Tiếp theo, với mỗi key – chain, ta sẽ khai báo lần lượt từng key được sử dụng. Mỗi key sẽ bao gồm password và thời gian tác dụng. Key sẽ chỉ hoạt động trong khoảng thời gian được chỉ ra. Điều này cho phép thay đổi key xác thực một cách tự động theo thời gian. Key được định danh bằng key – id, đơn giản chỉ là các số nguyên dương. Các câu lệnh:

R(config-keychain)#key key-id
R(config-keychain-key)#key-string password
R(config-keychain-key)#accept-lifetime start-time {infinite | end-time | duration seconds}
R(config-keychain-key)#send-lifetime start-time {infinite | end-time | duration seconds}

3) Cuối cùng ta thực hiện bật xác thực trên các cổng đấu nối và chỉ đến key – chain đã được chỉ ra ở các bước trên. Câu lệnh:

R(config-if)#ip authentication mode eigrp AS md5
R(config-if)#ip authentication key-chain eigrp AS tên-key-chain

Để đảm bảo chính xác về mặt thời gian giữa hai router, chúng ta phải đồng bộ đồng hồ thời gian thực giữa hai router. Để làm được điều này, chúng ta phải sử dụng một giao thức đồng bộ thời gian thực là NTP – Network Time Protocol. Chi tiết về NTP sẽ được đề cập trong các bài viết khác. Để hiểu rõ về việc cấu hình xác thực, chúng ta sẽ cùng xem xét một ví dụ trong phần tiếp theo: Cấu hình ví dụ.

Cấu hình ví dụ

Hình 6 – Sơ đồ ví dụ cấu hình.

Trên hình 6 là ba router đại diện cho ba chi nhánh khác nhau của một doanh nghiệp : R1 cho chi nhánh 1, R2 cho chi nhánh 2 và R3 cho chi nhánh 3. R1 sử dụng cổng F0/0 của nó đấu xuống mạng LAN của chi nhánh 1, mạng này sử dụng subnet 192.168.1.0/24. Tương tự, R2 sử dụng cổng F0/0 của nó đấu xuống mạng LAN của chi nhánh 2, mạng này sử dụng subnet 192.168.2.0/24 và R3 sử dụng cổng F0/0 đấu xuồng mạng LAN chi nhánh 3 với subnet 192.168.3.0/24. Subnet sử dụng cho các kết nối leased – line nối giữa ba chi nhánh (qua các cổng serial của các router) lần lượt là 192.168.12.0/30, 192.168.23.0/30. Các interface loopback 0 trên mỗi router được tạo thêm với địa chỉ IP như hình vẽ dùng để test vấn đề auto – summary của EIGRP.

Yêu cầu:

1) Cấu hình định tuyến EIGRP 100 đảm bảo mọi địa chỉ thấy nhau.
2) Thực hiện xác thực trên các kết nối serial giữa các chi nhánh: trên kết nối giữa R1 và R2 sử dụng password là R1R2KEY, trên kết nối giữa R2 và R3 sử dụng password R2R3KEY.

Thực hiện:

Đầu tiên, ta bật định tuyến EIGRP trên các router và cho các cổng tham gia định tuyến:

Trên R1:

R1(config)#router eigrp 100 <-- giống nhau trên các router
R1(config-router)#network 192.168.1.0
R1(config-router)#network 172.16.0.0
R1(config-router)#network 192.168.12.0 0.0.0.3

Trên R2:

R2(config)#router eigrp 100 <-- giống nhau trên các router
R2(config-router)#network 192.168.2.0
R2(config-router)#network 172.16.0.0
R2(config-router)#network 192.168.12.0 0.0.0.3
R2(config-router)#network 192.168.23.0 0.0.0.3

Trên R3:

R3(config)#router eigrp 100 <-- giống nhau trên các router
R3(config-router)#network 192.168.3.0
R3(config-router)#network 172.16.0.0
R3(config-router)#network 192.168.23.0 0.0.0.3

Ta thấy, tương tự như với các giao thức đã đề cập trước đây, để cho một cổng nào đó của router tham gia định tuyến, ta thực hiện “network” địa chỉ mạng có chứa subnet nằm trên cổng ấy. Một điểm thú vị trong cách cấu hình EIGRP là ta có thể sử dụng hai kiểu cho cổng router tham gia định tuyến: hoặc là “network” một major network có chứa subnet của cổng muốn cho tham gia giống như với cấu hình RIP hoặc là “network” chính xác subnet trên cổng bằng cách sử dụng thêm wildcard – mask giống như với cấu hình OSPF. Một lần nữa, ta thấy EIGRP sử dụng khá nhiều phương pháp tổ chức của hiện thực OSPF. Với cách thức như vậy, ta có thể có được một sự linh hoạt đáng kể trong việc thao tác cấu hình.
Trong các thao tác cấu hình ở trên, ta thấy với các subnet loopback và các subnet trên các mạng LAN, người quản trị đã sử dụng kiểu “network” giống như RIP: major network; với các subnet đấu nối giữa các router, người quản trị đã sử dụng kiểu “network” giống như với OSPF – sử dụng thêm wildcard mask – tất nhiên, không có phần khai báo thêm Area vì EIGRP không sử dụng kiến trúc phân vùng như OSPF.
Sau khi bật xong EIGRP trên các router, chúng thiết lập quan hệ láng giềng với các router kết nối trực tiếp. Khác với OSPF, các router chạy EIGRP chỉ có một loại trạng thái quan hệ láng giềng là “Adjacency”, không chia thành nhiều cập độ neighbor như với OSPF. Có thể hiểu “Adjacency” với EIGRP tương đương với quan hệ dạng “Full” của OSPF – trao đổi được dữ liệu định tuyến cho nhau. Việc thiết lập quan hệ láng giềng được chỉ rõ trên các router bằng các thông báo Syslog:

Trên R1:

*Mar 1 00:11:37.235: %DUAL-5-NBRCHANGE: IP-EIGRP(0) 100: Neighbor 192.168.12.2 (Serial2/0) is up: new adjacency[/i]

Trên R2:

[i]*Mar 1 00:10:58.751: %DUAL-5-NBRCHANGE: IP-EIGRP(0) 100: Neighbor 192.168.12.1 (Serial2/0) is up: new adjacency
*Mar 1 00:11:37.371: %DUAL-5-NBRCHANGE: IP-EIGRP(0) 100: Neighbor 192.168.23.2 (Serial2/1) is up: new adjacency

Trên R3:

*Mar 1 00:11:02.671: %DUAL-5-NBRCHANGE: IP-EIGRP(0) 100: Neighbor 192.168.23.1 (Serial2/0) is up: new adjacency

Ta có thể kiểm tra bảng láng giềng trên các router bằng cách sử dụng lệnh “show ip eigrp neighbor”:

Trên R1:

R1#show ip eigrp neighbor
IP-EIGRP neighbors for process 100
H Address Interface Hold Uptime SRTT RTO Q Seq
(sec) (ms) Cnt Num
0 192.168.12.2 Se2/0 12 00:22:24 139 834 0 8

Trên R2:

R2#show ip eigrp neighbor
IP-EIGRP neighbors for process 100
H Address Interface Hold Uptime SRTT RTO Q Seq
(sec) (ms) Cnt Num
1 192.168.23.2 Se2/1 12 00:22:45 112 672 0 2
0 192.168.12.1 Se2/0 13 00:23:23 119 714 0 2


Trên R3:

R3#show ip eigrp neighbor
IP-EIGRP neighbors for process 100
H Address Interface Hold Uptime SRTT RTO Q Seq
(sec) (ms) Cnt Num
0 192.168.23.1 Se2/0 11 00:23:44 78 468 0 7

Tiếp theo ta thực hiện kiểm tra bảng định tuyến xem các router đã học được các route của nhau chưa.
Trên R1:

R1#show ip route eigrp
192.168.12.0/24 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks
D 192.168.12.0/24 is a summary, 00:27:15, Null0
172.16.0.0/16 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks
D 172.16.0.0/16 is a summary, 00:26:45, Null0
D 192.168.23.0/24 [90/2681856] via 192.168.12.2, 00:26:36, Serial2/0
D 192.168.2.0/24 [90/2195456] via 192.168.12.2, 00:26:45, Serial2/0
D 192.168.3.0/24 [90/2707456] via 192.168.12.2, 00:26:06, Serial2/0

Trên R2 :

R2#show ip route eigrp
192.168.12.0/24 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks
D 192.168.12.0/24 is a summary, 00:28:02, Null0
172.16.0.0/16 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks
D 172.16.0.0/16 is a summary, 00:27:23, Null0
192.168.23.0/24 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks
D 192.168.23.0/24 is a summary, 00:27:53, Null0
D 192.168.1.0/24 [90/2195456] via 192.168.12.1, 00:28:01, Serial2/0
D 192.168.3.0/24 [90/2195456] via 192.168.23.2, 00:27:23, Serial2/1

Trên R3:

R3#show ip route eigrp
D 192.168.12.0/24 [90/2681856] via 192.168.23.1, 00:29:10, Serial2/0
172.16.0.0/16 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks
D 172.16.0.0/16 is a summary, 00:29:10, Null0
192.168.23.0/24 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks
D 192.168.23.0/24 is a summary, 00:29:11, Null0
D 192.168.1.0/24 [90/2707456] via 192.168.23.1, 00:29:10, Serial2/0
D 192.168.2.0/24 [90/2195456] via 192.168.23.1, 00:29:10, Serial2/0

Các route được học bởi EIGRP được ký hiệu bởi ký tự “D”.

Quan sát bảng định tuyến của các router, ta nhận thấy rằng một số subnet không được quảng bá với đúng subnet của nó, ví dụ, trên bảng định tuyến của R3 ta thấy subnet 192.168.12.0 có prefix length là 24 trong khi giá trị đúng phải là 30. Thêm nữa, các router đều không thấy các mạng loopback của nhau mà thay vào đó chúng lại thấy một route summary 172.16.0.0/16 chỉ đến Null0 – một loại interface luận lý của router. Điều này dẫn đến các router không thể đi được đến các loopback của nhau:

R1#ping 172.16.2.1
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 172.16.2.1, timeout is 2 seconds:
.....
Success rate is 0 percent (0/5)
R1#ping 172.16.3.1
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 172.16.3.1, timeout is 2 seconds:
.....
Success rate is 0 percent (0/5)

R2#ping 172.16.1.1
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 172.16.1.1, timeout is 2 seconds:
.....
Success rate is 0 percent (0/5)
R2#ping 172.16.3.1
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 172.16.3.1, timeout is 2 seconds:
.....
Success rate is 0 percent (0/5)

R3#ping 172.16.1.1
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 172.16.1.1, timeout is 2 seconds:
.....
Success rate is 0 percent (0/5)
R3#ping 172.16.2.1
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 172.16.2.1, timeout is 2 seconds:
.....
Success rate is 0 percent (0/5)

Như đã đề cập trong bài viết về giao thức RIP, các giao thức Distance – vector mặc định có chế độ “Auto – summary”: tự động chuyển các subnet về mạng major khi đi qua biên giới của một mạng major khác. Điều này cũng xảy ra với EIGRP vì EIGRP cũng là một giao thức Distance – vector: khi router quảng bá route nằm ở biên giới hai mạng major khác nhau, nó sẽ tự động summary các route subnet về mạng major khi cập nhật cho route này đi qua biên giới của một mạng major khác. Điều này dẫn đến những sai lệch trong định tuyến và có thể khiến một số subnet không đi đến được. Để khắc phục, chúng ta sử dụng câu lệnh “no auto-summary” trên mỗi router:

R1(config)#router eigrp 100
R1(config-router)#no auto-summary

R2(config)#router eigrp 100
R2(config-router)#no auto-summary

R3(config)#router eigrp 100
R3(config-router)#no auto-summary

Kết quả hiển thị bảng định tuyến cho thấy các route đã được học một cách đúng đắn và đầy đủ:

R1#show ip route eigrp
172.16.0.0/24 is subnetted, 3 subnets
D 172.16.2.0 [90/2297856] via 192.168.12.2, 00:01:55, Serial2/0
D 172.16.3.0 [90/2809856] via 192.168.12.2, 00:01:42, Serial2/0
192.168.23.0/30 is subnetted, 1 subnets
D 192.168.23.0 [90/2681856] via 192.168.12.2, 00:01:55, Serial2/0
D 192.168.2.0/24 [90/2195456] via 192.168.12.2, 00:46:48, Serial2/0
D 192.168.3.0/24 [90/2707456] via 192.168.12.2, 00:46:09, Serial2/0

R2#show ip route eigrp
172.16.0.0/24 is subnetted, 3 subnets
D 172.16.1.0 [90/2297856] via 192.168.12.1, 00:02:47, Serial2/0
D 172.16.3.0 [90/2297856] via 192.168.23.2, 00:02:24, Serial2/1
D 192.168.1.0/24 [90/2195456] via 192.168.12.1, 00:47:29, Serial2/0
D 192.168.3.0/24 [90/2195456] via 192.168.23.2, 00:46:51, Serial2/1

R3#show ip route eigrp
192.168.12.0/30 is subnetted, 1 subnets
D 192.168.12.0 [90/2681856] via 192.168.23.1, 00:02:52, Serial2/0
172.16.0.0/24 is subnetted, 3 subnets
D 172.16.1.0 [90/2809856] via 192.168.23.1, 00:02:52, Serial2/0
D 172.16.2.0 [90/2297856] via 192.168.23.1, 00:02:52, Serial2/0
D 192.168.1.0/24 [90/2707456] via 192.168.23.1, 00:47:06, Serial2/0
D 192.168.2.0/24 [90/2195456] via 192.168.23.1, 00:47:06, Serial2/0

Lúc này, các router đã có thể đi đến được các loopback của nhau:

R1#ping 172.16.2.1
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 172.16.2.1, timeout is 2 seconds:
!!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 8/42/80 ms
R1#ping 172.16.3.1
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 172.16.3.1, timeout is 2 seconds:
!!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 20/47/92 ms

R2#ping 172.16.1.1
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 172.16.1.1, timeout is 2 seconds:
!!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 16/71/180 ms
R2#ping 172.16.3.1
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 172.16.3.1, timeout is 2 seconds:
!!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 12/59/188 ms

R3#ping 172.16.1.1
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 172.16.1.1, timeout is 2 seconds:
!!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 16/66/180 ms
R3#ping 172.16.2.1
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 172.16.2.1, timeout is 2 seconds:
!!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 8/34/64 ms

Tiếp theo, ta thực hiện yêu cầu xác thực trên các kết nối giữa các router:

Ở đây, ta sẽ khai báo các key – chain chỉ có một key, với key – id = 1 và nếu không chỉ ra các thông số thời gian thì key này sẽ được sử dụng vĩnh viễn.

Trên R1:

R1(config)#key chain R1chain
R1(config-keychain)#key 1
R1(config-keychain-key)#key-string R1R2KEY
R1(config-keychain-key)#exit
R1(config-keychain)#exit
R1(config)#
R1(config)#int s2/0
R1(config-if)#ip authentication mode eigrp 100 md5
R1(config-if)#ip authentication key-chain eigrp 100 R1chain

Khi chưa thực hiện cấu hình xác thực trên R2, quan hệ láng giềng giữa R1 và R2 sẽ down vì một đầu xác thực còn đầu kia thì không. Các thông báo Syslog chỉ ra điều này:

Trên R1:

*Mar 1 01:05:34.239: %DUAL-5-NBRCHANGE: IP-EIGRP(0) 100: Neighbor 192.168.12.2 (Serial2/0) is down: authentication mode changed

Trên R2:

*Mar 1 01:05:23.259: %DUAL-5-NBRCHANGE: IP-EIGRP(0) 100: Neighbor 192.168.12.1 (Serial2/0) is down: Auth failure

Nếu thực hiện câu lệnh “show ip eigrp neigbor” trên R1 và R2, ta sẽ thấy chúng sẽ không còn thấy nhau trong bảng neighbor nữa.

Ta tiến hành cấu hình xác thực trên R2:

R2(config)#key chain R2R1chain
R2(config-keychain)#key 1
R2(config-keychain-key)#key-string R1R2KEY
R2(config-keychain-key)#exit
R2(config-keychain)#exit
R2(config)#
R2(config)#int s2/0
R2(config-if)#ip authentication mode eigrp 100 md5
R2(config-if)#ip authentication key-chain eigrp 100 R2R1chain


Sau khi tiến hành cấu hình xong trên R2, hai router thiết lập lại quan hệ láng giềng:

Trên R1:

*Mar 1 01:16:59.851: %DUAL-5-NBRCHANGE: IP-EIGRP(0) 100: Neighbor 192.168.12.2 (Serial2/0) is up: new adjacency

Trên R2:

*Mar 1 01:16:21.175: %DUAL-5-NBRCHANGE: IP-EIGRP(0) 100: Neighbor 192.168.12.1 (Serial2/0) is up: new adjacency

Ta thực hiện cấu hình tương tự trên kết nối giữa R2 và R3:

R2(config)#key chain R2R3chain
R2(config-keychain)#key 1
R2(config-keychain-key)#key-string R2R3KEY
R2(config-keychain-key)#exit
R2(config-keychain)#exit
R2(config)#
R2(config)#int s2/1
R2(config-if)#ip authentication mode eigrp 100 md5
R2(config-if)#ip authentication key-chain eigrp 100 R2R3chain

R3(config)#key chain R3chain
R3(config-keychain)#key 1
R3(config-keychain-key)#key-string R2R3KEY
R3(config-keychain-key)#exit
R3(config-keychain)#exit
R3(config)#
R3(config)#int s2/0
R3(config-if)#ip authentication mode eigrp 100 md5
R3(config-if)#ip authentication key-chain eigrp 100 R3chain

Trên đây, chúng ta đã cùng nhau review giao thức EIGRP – một trong ba giao thức định tuyến được đề cập tới trong chương trình CCNA. Một số vấn đề chính chúng ta cần phải nắm vững về EIGRP: Advanced – Distance vector, các khái niệm được sử dụng trong giao thức, cách thức tính metric cơ bản, cân bằng tải với EIGRP và cách thức cấu hình cơ bản trên giao thức.
Bài review này cũng đã kết thúc chuỗi bài review về các kỹ thuật định tuyến trong chương trình CCNA. Hy vọng rằng các bài review vừa qua giúp ích phần nào cho các bạn đang theo học chương trình CCNA hoặc đang ôn tập để tham gia kỳ thi lấy chứng chỉ quốc tế, cũng như các bạn đang muốn review lại một vài nét chính cơ bản của các giao thức định tuyến của chương trình.
Chúc các bạn thành công!

Nguồn http://greennet.edu.vn/forum/showthread.php?tid=96

Read more »

Giao thức OSPF

OSPF – Open Shortest Path First, là một giao thức định tuyến link – state điển hình. Đây là một giao thức được sử dụng rộng rãi trong các mạng doanh nghiệp có kích thước lớn. Trong chương trình CCNA, đây cũng là một chủ đề chính được đề cập nhiều. Do đó, nắm vững những nguyên tắc hoạt động của OSPF sẽ giúp các bạn đang theo học chương trình CCNA hoàn thành tốt kỳ thi lấy chứng chỉ quốc tế CCNA cũng như đáp ứng tốt nhu cầu công việc trong thực tế.
Một số đặc điểm chính của giao thức OSPF:
1. OSPF là một giao thức link – state điển hình. Mỗi router khi chạy giao thức sẽ gửi các trạng thái đường link của nó cho tất cả các router trong vùng (area). Sau một thời gian trao đổi, các router sẽ đồng nhất được bảng cơ sở dữ liệu trạng thái đường link (Link State Database – LSDB) với nhau, mỗi router đều có được “bản đồ mạng” của cả vùng. Từ đó mỗi router sẽ chạy giải thuật Dijkstra tính toán ra một cây đường đi ngắn nhất (Shortest Path Tree) và dựa vào cây này để xây dựng nên bảng định tuyến.
2. OSPF có AD = 110.
3. Metric của OSPF còn gọi là cost, được tính theo bandwidth trên cổng chạy OSPF.
4. OSPF chạy trực tiếp trên nền IP, có protocol – id là 89.
5. OSPF là một giao thức chuẩn quốc tế, được định nghĩa trong RFC – 2328.
Ta cùng review hoạt động của OSPF thông qua các bước hoạt động như sau:
1. Bầu chọn Router – id.
2. Thiết lập quan hệ láng giềng (neighbor).
3. Trao đổi LSDB.
4. Tính toán xây dựng bảng định tuyến.

Router – id:

Đầu tiên, khi một router chạy OSPF, nó phải chỉ ra một giá trị dùng để định danh duy nhất cho nó trong cộng đồng các router chạy OSPF. Giá trị này được gọi là Router – id.
Router – id trên router chạy OSPF có định dạng của một địa chỉ IP. Mặc định, tiến trình OSPF trên mỗi router sẽ tự động bầu chọn giá trị router – id là địa chỉ IP cao nhất trong các interface đang active, ưu tiên cổng loopback.
Ta cùng làm rõ ý này thông qua ví dụ:


Hình 1 – Bầu chọn router – id (1).

Khi cho router R tham gia OSPF (xem hình 1), router R phải bầu chọn ra một ‘nick name’ để định danh R khi R chạy OSPF. Vì ‘nick name’ này có định dạng của một địa chỉ IP nên R sẽ lấy một trong các địa chỉ IP trên nó để làm Router – id. Như đã nói ở trên, chỉ địa chỉ của các interface đang active, tức là ở trạng thái up/up (status up, line protocol up) mới được tham gia bầu chọn. Ta thấy trên hình , chỉ có hai cổng F0/0 và F0/1 của R là up/up nên router R sẽ chỉ xem xét hai địa chỉ trên hai cổng này là 192.168.1.1 và 192.168.2.1. Để xác định trong hai địa chỉ này, địa chỉ nào là cao hơn, R tiến hành so sánh hai địa chỉ này theo từng octet từ trái sang phải, địa chỉ nào có octet đầu tiên lớn hơn được xem là lớn hơn. Ta thấy, với cách so sánh này, địa chỉ 192.168.2.1 được xem là lớn hơn địa chỉ 192.168.1.1 nên nó sẽ được sử dụng để làm router – id. Vậy R sẽ tham gia OSPF với giá trị ‘nick name’ – router id là 192.168.2.1.
Ta cũng thấy trong 03 địa chỉ xuất hiện ở trên hình 1, địa chỉ 203.162.4.1 của cổng serial S0/1/0 trên router R là lớn nhất nhưng vì cổng này down nên không được tham gia bầu chọn.
Cũng ví dụ trên nhưng lần này trên router R có thêm các interface loopback:


Hình 2 – Bầu chọn router – id (2).

Khi ta bật OSPF trên router R, R xúc tiến việc bầu chọn router – id. Vì lần này có các interface loopback nên R sẽ bỏ qua, không xem xét các địa chỉ của các interface vật lý. Hai địa chỉ của hai interface loopback 1 và 2 sẽ được so sánh để chọn ra router – id cho router R, và ta thấy rõ ràng 2.2.2.2 > 1.1.1.1 nên router R sẽ chọn 2.2.2.2 làm router – id khi tham gia OSPF. Từ hình 2, ta thấy, 2.2.2.2 không phải là địa chỉ IP cao nhất nhưng vì tiến trình ưu tiên cổng loopback nên các địa chỉ trên các cổng loopback sẽ được xem xét trước. Điều này được giải thích là sẽ đem lại sự ổn định cho tiến trình OSPF vì interface loopback là loại interface luận lý không bao giờ down trừ khi người quản trị shutdown interface này.
Thực chất, việc up/down của các interface không ảnh hưởng nhiều lắm đến router – id của các router chạy OSPF. Thật vậy, giả sử trong ví dụ trên, router R đã chọn xong router – id là 192.168.2.1 là IP của cổng F0/1 (xét trường hợp chưa có các interface loopback) và tham gia vào OSPF với router – id 192.168.2.1. Lúc này, nếu ta có bổ sung thêm các interface loopback trên router thì router cũng sẽ không đổi lại router – id thành IP của các interface loopback. Hơn nữa, cho dù lúc này cổng F0/1 có down, thì router vẫn giữ giá trị router – id mà nó đã chọn. Có nghĩa là, router – id đơn thuần chỉ là một cái tên. Khi tên đã được chọn thì tiến trình OSPF sẽ làm việc với cái tên này và không thay đổi lại nữa. Cổng có IP được trích xuất làm tên của router lúc này có up/down cũng không ảnh hưởng gì cả. Vậy nếu chúng ta muốn đổi lại router – id của tiến trình thì sao? Ta phải thực hiện khởi động lại router hoặc gỡ bỏ tiến trình OSPF rồi cấu hình lại, khi đó tiến trình bầu chọn router – id sẽ được thực hiện lại với các interface đang hiện hữu trên router.
Và như vậy, ta thấy việc ưu tiên sử dụng IP trên loopback mang nhiều ý nghĩa về mặt quản trị hơn là tính ổn định của tiến trình. Nó cho phép ngươi quản trị kiểm soát hiệu quả hơn các router – id của các router.
Có một cách khác để thiết lập lại giá trị router – id cho router mà không cần phải khởi động lại router hoặc cấu hình lại OSPF là sử dụng câu lệnh ‘router-id’ để thiết lập bằng tay giá trị này trên router:

Router(config)#router ospf 1
Router(config-router)#router-id A.B.C.D

Lúc này giá trị của router – id có thể không cần phải là một địa chỉ IP có sẵn trên router. Bên cạnh đó, nếu tiến trình OSPF đã chạy và router – id đã được thiết lập trước đó, ta phải khởi động lại tiến trình OSPF thì mới áp dụng được giá trị router – id mới được chỉ ra trong câu lệnh ‘router – id’. Câu lệnh khởi động lại tiến trình OSPF:

Router#clear ip ospf process
Reset ALL OSPF processes? [no]: yes <- Ta chọn ‘Yes’

Sau khi đã chọn xong router – id để hoạt động, router chạy OSPF sẽ chuyển qua bước tiếp theo là thiết lập quan hệ láng giềng với các router kết nối trực tiếp với nó.

Thiết lập quan hệ láng giềng

Bước tiếp theo, sau khi đã chọn xong router – id, router chạy OSPF sẽ gửi ra tất cả các cổng chạy OSPF một loại gói tin được gọi là gói tin hello. Gói tin này được gửi đến địa chỉ multicast dành riêng cho OSPF là 224.0.0.5, đến tất cả các router chạy OSPF khác trên cùng phân đoạn mạng. Mục đích của gói tin hello là giúp cho router tìm kiếm láng giềng, thiết lập và duy trì mối quan hệ này. Gói tin hello được gửi theo định kỳ mặc định 10s/lần.


Hình 3 – Các router gửi gói tin hello.

Có nhiều thông tin được hai router kết nối trực tiếp trao đổi với nhau qua gói tin hello. Trong các loại thông tin được trao đổi, có năm loại thông tin sau bắt buộc phải match với nhau trên hai router để chúng có thể thiết lập được quan hệ láng giềng với nhau:
1) Area – id.
2) Hello timer và Dead timer.
3) Hai địa chỉ IP đấu nối phải cùng subnet (một vài trường hợp còn yêu cầu cùng cả subnet – mask).
4) Thỏa mãn các điều kiện xác thực.
5) Cùng bật hoặc cùng tắt cờ stub.

Ta cùng phân tích từng thông số đã nêu ở trên.

Area – id

Nguyên tắc hoạt động của OSPF là mỗi router phải ghi nhớ bảng cơ sở dữ liệu trạng thái đường link của toàn bộ hệ thống mạng chạy OSPF rồi từ đó thực hiện tính toán định tuyến dựa trên bảng cơ sở dữ liệu này. Để giảm tải bộ nhớ cũng như tải tính toán cho mỗi router và giảm thiểu lượng thông tin định tuyến cần trao đổi, các router chạy OSPF được chia thành nhiều vùng (area), mỗi router lúc này chỉ cần phải ghi nhớ thông tin cho một vùng mà nó ở trong đó (hình 4).


Hình 4 – Kiến trúc phân vùng trong OSPF.

Cách tổ chức như vậy rõ ràng tiết kiệm tài nguyên mạng và tài nguyên trên mỗi router. Ngoài ra, cách tổ chức này còn cô lập được những bất ổn vào trong một vùng: khi có một link nào đó trên một router up/down, sự kiện này chỉ lan truyền trong nội bộ một vùng và gây ra sự tính toán lại định tuyến của các router trong vùng ấy chứ không ảnh hưởng đến các router thuộc vùng khác.
Mỗi vùng được chỉ ra sẽ có một giá trị định danh cho vùng gọi là Area – id. Area – id có thể được hiển thị dưới dạng một số tự nhiên hoặc dưới dạng của một địa chỉ IP. Vi dụ Area 0 có thể được biểu diễn là Area 0.0.0.0. Một nguyên tắc bắt buộc trong phân vùng OSPF là nếu chia thành nhiều vùng thì bắt buộc phải tồn tại một vùng mang số hiệu 0 – Area 0, Area 0 còn được gọi là Backbone Area và mọi vùng khác bắt buộc phải có kết nối nối về vùng 0.
Khi thực hiện cấu hình phân vùng cho router, ta không gán cả router vào một vùng mà thực hiện gán link trên router vào một vùng. Area – id được gán cho link của router chứ không phải gán cho bản thân router. Ví dụ: trên hình 4, ta thấy toàn bộ router R2 nằm trong vùng 0 là vì khi cấu hình ta đã gán hai link trên R2 vào vùng 0. Những router mà có tất cả các link đều được gán vào một vùng thì sẽ lọt hẳn vào vùng đó và được gọi là các Internal router, các Internal router chỉ phải ghi nhớ trạng thái đường link của vùng mà nó nằm bên trong. Ta cũng xét tiếp router R4. Router này có một link thuộc vùng 0, lại có một link thuộc vùng 1, như vậy nó thuộc về cả hai vùng và phải ghi nhớ trạng thái đường link của cả hai vùng. Những router như vậy được gọi là các router ABR – Area Border Router – router biên giới giữa hai vùng.
Khi hai router láng giềng kết nối với nhau qua một link, chúng phải thống nhất với nhau về area – id của link này. Cả hai router phải gán cùng một số area – id cho link kết nối giữa chúng với nhau. Nếu điều này bị vi phạm, chúng sẽ không thể thiết lập được quan hệ láng giềng thông qua link này và do đó không bao giờ có thể trao đổi được thông tin định tuyến qua link. Đó là điều kiện thứ nhất trong việc thiết lập quan hệ láng giềng: thống nhất về area – id trên link kết nối.
Chương trình CCNA không đề cập đến OSPF đa vùng mà chỉ nói về OSPF đơn vùng, trong đó mọi router đều được gán vào một vùng. Kiến trúc đa vùng và các vấn đề chi tiết của nó sẽ được đề cập chi tiết trong course Route của chương trình CCNP.

Hello timer và Dead timer

Hello timer là khoảng thời gian định kỳ gửi gói tin hello ra khỏi một cổng chạy OSPF. Khi một router nhận được hello từ láng giềng, nó sẽ khởi động Dead timer. Nếu sau khoảng thời gian được chỉ ra trong Dead timer mà router không nhận được gói tin hello từ láng giềng, nó sẽ coi như láng giềng này không còn và sẽ xóa mọi thông tin mà nó học được từ láng giềng. Ngược lại, cứ mỗi lần nhận được gói tin hello từ láng giềng, Dead timer lại được reset. Giá trị mặc định của hello – timer và dead – timer là 10s và 40s. Ta có thể hiệu chỉnh các giá trị này trên cổng chạy OSPF bằng cách sử dụng câu lệnh:

R(config-if)#ip ospf {hello-interval | dead-interval} seconds

Để hai router thiết lập được quan hệ láng giềng với nhau, cặp giá trị này bắt buộc phải khớp nhau trên hai router ở hai đầu của đường link.

Cùng subnet

Hai địa chỉ IP1 và IP2 đấu nối nhau giữa hai router bắt buộc phải cùng subnet thì hai router này mới có thể thiết lập quan hệ láng giềng với nhau (xem hình 3). Một số trường hợp còn bắt buộc hai địa chỉ này phải cùng cả subnet – mask để có thể thiết lập neighbor.

Thỏa mãn authentication

Trong trường hợp để tăng cường tính bảo mật của hoạt động trao đổi thông tin định tuyến, chúng ta thực hiện cài đặt các pasword trên hai router hai đầu đường link. Yêu cầu bắt buộc là hai password này phải khớp nhau ở hai đầu để hai router có thể thiết lập neighbor (tất nhiên!). Cấu hình xác thực sai có thể dẫn đến không thiết lập neighbor được giữa hai router từ đó dẫn đến không trao đổi được thông tin định tuyến.

Cờ stub

Trong kiến trúc đa vùng của OSPF có một loại vùng gọi là vùng stub. Vùng stub là vùng không tiếp nhận LSA type – 5. Khi ta đã cho một link của một router thuộc vùng stub thì bắt buộc đầu kia của link cũng phải gán link này thuộc vùng stub. Khi đó các gói tin định tuyên trao đổi nhau giữa hai đầu sẽ có cờ stub được bật lên. Chi tiết về vùng stub được đề cập cụ thể trong course Route của chương trình CCNP, chương trình CCNA không cover vấn đề này.
Sau khi cả 05 điều kiện nêu trên đã được thỏa mãn, hai router thiết lập với nhau một mối quan hệ gọi là quan hệ láng giềng và được ký hiệu là 2 – WAY. Khi các router đã thiết lập được quan hệ 2 – WAY với nhau, chúng bắt đầu thực hiện trao đổi bảng cơ sở dữ liệu trạng thái đường link (LSDB – Link State Database) cho nhau. Việc trao đổi này được lan ra toàn mạng và cuối cùng mỗi router đều có được trạng thái đường link của mọi router trong mạng, từ đó chúng thực hiện tính toán trên cơ sở dữ liệu trạng thái đường link này và xây dựng bảng định tuyến.

Trao đổi LSDB

LSDB – Link State Database – Bảng cơ sở dữ liệu trạng thái đường link là một bảng trên router ghi nhớ mọi trạng thái đường link của mọi router trong vùng. Ta có thể coi LSDB là một “tấm bản đồ mạng” mà router sẽ căn cứ vào đó để tính toán định tuyến. LSDB phải hoàn toàn giống nhau giữa các router cùng vùng. Các router sẽ không trao đổi với nhau cả một bảng LSDB mà sẽ trao đổi với nhau từng đơn vị thông tin gọi là LSA – Link State Advertisement. Các đơn vị thông tin này lại được chứa trong các gói tin cụ thể gọi là LSU – Link State Update mà các router thực sự trao đổi với nhau. Lưu ý: LSA không phải là một loại gói tin mà chỉ là một bản tin. LSU mới thực sự là gói tin và nó chứa đựng các bản tin này.
Việc trao đổi thông tin diễn ra rất khác nhau tùy theo từng loại network – type gán cho link giữa hai router. Trong khuôn khổ chương trình CCNA, chúng ta chỉ xét đến hai loại network – type là Point – to – Point và Broadcast Multiaccess.

Point – to – point
Loại link point – to – point điển hình là kết nối serial điểm – điểm chạy giao thức HDLC hoặc PPP nối giữa hai router (hình 5).


Hình 5 – Trao đổi LSDB với kết nối point – to – point.

Trong trường hợp này, hai router láng giềng sẽ ngay lập tức gửi toàn bộ bảng LSDB cho nhau qua kết nối point – to – point và chuyển trạng thái quan hệ từ 2 – WAY sang một mức độ mới gọi là quan hệ dạng FULL. Quan hệ Full qua một kết nối serial point – to – point được ký hiệu là FULL/ – .

Broadcast Multiaccess
Môi trường Broadcast Multiaccess điển hình chính là môi trường Ethernet LAN (hình 6).


Hình 6 – Broadcast MultiAccess.

Việc trao đổi LSDB diễn ra hoàn toàn khác trong môi trường này. Với môi trường này, mỗi router đều kết nối trực tiếp với nhau và đều thiết lập quan hệ 2 – WAY với nhau. Tuy nhiên, các router sẽ không trao đổi trực tiếp với nhau mà sẽ tiến hành trao đổi thông tin thông qua một router đầu mối gọi là DR – Designated Router. Trên mỗi kết nối Multi – access, một DR router được bầu ra. Một router khác sẽ được bầu làm Backup DR (BDR) để dự phòng cho DR trong trường hợp DR down. Các router còn lại đóng vai trò là DROther. Nguyên tắc đặt ra như sau: các router DROther khi trao đổi thông tin định tuyến sẽ không gửi trực tiếp cho nhau mà sẽ gửi lên cho DR và BDR. Sau đó router DR này sẽ forward lại thông tin xuống cho các router DROther khác. Khi các router gửi thông tin lên cho DR và BDR, chúng sẽ sử dụng địa chỉ multicast 224.0.0.6 còn khi DR forward lại thông tin xuống các router khác, nó sử dụng địa chỉ 224.0.0.5. Nhắc lại, các DROther không trao đổi trực tiếp với nhau.


Hình 7 – Hoạt động trao đổi thông tin thông qua DR.

Về quan hệ giữa các cặp router lúc này, ta thấy như sau:

- Các DROther không bao giờ trao đổi thông tin với nhau nên quan hệ giữa chúng mãi mãi chỉ dừng lại ở mức độ 2 – WAY. Thực hiện show bảng neighbor trên các router DROther sẽ thấy rằng các router này hiển thị tình trạng quan hệ với nhau là 2-WAY/DROther.

- Các DROther có trao đổi dữ liệu với DR và BDR nên trong bảng neighbor của các router DROther, các router DR và BDR sẽ hiện ra với quan hệ dạng full: FULL/DR và FULL/BDR. Ngược lại, các router DR và BDR cũng thấy tình trạng quan hệ của các router DROther với chúng là FULL/DROther.

Như vậy, router DR đóng một vai trò rất quan trọng trên môi trường Multiaccess: đó là router điều phối thông tin trên môi trường này. Vậy router nào sẽ được chọn làm DR? Ta có nguyên tắc bầu chọn DR và BDR cho một môi trường multi – access như sau:

- Trên mỗi cổng đấu nối multi – access của mỗi router đều có một giá trị gọi là priority. Giá trị priority này nằm trong dải từ 0 đến 255 và được trao đổi giữa các router trong các gói tin hello. Router nào nắm giữ giá trị priority cao nhất sẽ được bầu chọn làm DR, priority cao nhì làm BDR, còn lại sẽ là DROther. Giá trị priority mặc định trên các cổng router là bằng 1. Lưu ý rằng nếu router mang giá trị priority bằng 0 sẽ không tham gia vào tiến trình bầu chọn DR và BDR, nó luôn luôn đảm nhận vai trò là DROther.

- Trong trường hợp giá trị priority bằng nhau (ví dụ để mặc định bằng 1 hết, không cấu hình gì thêm), router nào có Router – id cao nhất sẽ làm DR, Router – id cao nhì sẽ làm BDR, còn lại làm DROther. Ta nói Router – id là tie – breaker của Priority.

Có một số lưu ý cho việc bầu chọn DR và BDR như sau:

- Nếu ta cấu hình một router nhận giá trị priority bằng 0, router này sẽ không tham gia vào tiến trình bầu chọn DR và BDR, nó luôn luôn là DROther. Chúng ta phải lưu ý điều này vì nếu chúng ta cấu hình cho tất cả các router đấu nối vào môi trường multi – access giá trị priority = 0 thì sẽ không có router nào chịu làm DR cho môi trường này! Lỗi này dẫn đến lỗ hổng trong việc trao đổi thông tin định tuyến.

- Luật bầu chọn DR là non – preempt: khi một DR đã được bầu chọn xong, nếu router mới tham gia vào môi trường multi – access có priority hay router – id cao hơn router DR nó cũng không thể chiếm quyền của DR hiện tại. Chỉ khi nào DR hiện tại down, router khác mới có cơ hội tranh quyền DR.

- Một router có thể đóng nhiều vai trò khác nhau trên nhiều cổng multi – acces khác nhau. Ví dụ: nó có thể là DR trên môi trường Multi – access đấu nối vào cổng F0/0 nhưng lại là DROther trên môi trường Multi – acces đấu nối vào cổng F0/1.

- Chúng ta không được nhầm lẫn kết nối Ethernet nối 02 router là một kết nối point – to – point, kết nối này vẫn được xem là Multi – access. Trong trường hợp này, một router sẽ làm DR, một làm BDR, không có DROther (hình 8).


Hình 8 – Đây là môi trường Multi – access dù chỉ có 02 router.

Sau khi hoàn thành xong thao tác trao đổi LSDB, mỗi router trong vùng đều đã có được bảng cơ sở dữ liệu trạng thái đường link của mọi router trong vùng, hay nói một cách khác, mỗi router đã có được “tấm bản đồ mạng” của cả vùng. Dựa trên LSDB này, các router sẽ chạy giải thuật Dijkstra để xây dựng một cây đường đi ngắn nhất đến mọi đích đến trong mạng với gốc cây chính là router ấy. Từ cây này, router xây dựng lên bảng định tuyến của mình. Chi tiết về giải thuật Dijkstra xin không đề cập ở đây. Các bạn quan tâm có thể tìm hiểu thông qua các giáo trình về Toán rời rạc hoặc Lý thuyết đồ thị của các trường Đại học. Bài viết này sẽ giới thiệu cách OSPF tính toán metric cho các đường đi và cách người quản trị nhìn vào sơ đồ mạng để xác định đường đi mà OSPF đã chọn mà không phải “chạy” thuật toán Dijkstra trong đầu ^^:

Tính toán metric với OSPF

Metric trong OSPF được gọi là cost, được xác định dựa vào bandwidth danh định của đường truyền theo công thức như sau:
Metric = cost = 10^8/Bandwidth (đơn vị bps).
Ta phân biệt giữa bandwidth danh định trên cổng và tốc độ thật của cổng ấy. Hai giá trị này không nhất thiết phải trùng nhau và giá trị danh định mới chính là giá trị được tham gia vào tính toán định tuyến. Giá trị danh định được thiết lập trên cổng bằng câu lệnh:

R(config-if)#bandwidth BW(đơn vị là kbps)

Ta phải chỉnh giá trị danh định này trùng với tốc độ thật của cổng để tránh việc tính toán sai lầm trong định tuyến. Ví dụ: một đường leased – line kết nối vào cổng serial chỉ có tốc độ thật là 512kbps nhưng giá trị bandwidth danh định trên cổng serial luôn là 1.544Mbps ở mặc định. Điều đó dẫn đến OSPF xem một cổng 512 kbps như một cổng 1.544 Mbps! Ta phải chính lại băng thông danh định trên cổng trong trường hợp này để phản ánh đúng tốc độ thật:

R(config-if)#bandwidth 512

Dựa vào công thức metric đã nêu ở trên, ta có giá trị cost default của một số loại cổng:
Ethernet (BW = 10Mbps) -> cost = 10.
Fast Ethernet (BW = 100Mbps) -> cost = 1.
Serial (BW = 1.544Mbps) -> cost = 64 (chặt bỏ phần thập phân trong phép chia).
Ta cùng xem xét một ví dụ để khảo sát cách tính toán path – cost cho một đường đi:


Hình 9 – Sơ đồ ví dụ tính path – cost.

Yêu cầu đặt ra với sơ đồ hình 9 là tính path – cost (metric) cho đường đi từ R1 đến mạng 192.168.3.0/24 của R3.
Ta thấy một cách dễ dàng: từ R1 đi đến mạng 192.168.3.0/24 của R3 sẽ đi qua các đường link Fast Ethernet có cost = 1, serial có cost là 64 và link Fast Ethernet có cost bằng 1. Vậy tổng cost tích lũy sẽ là 1 + 64 + 1 là 66. Metric từ R1 đến mạng 192.168.3.0/24 là 66.
Tuy nhiên việc tính toán sẽ trở nên phức tạp hơn nếu hai cổng router ở hai đầu link không đồng nhất về giá trị cost. Ví dụ, ta vào cổng F0/0 của R2 đổi lại giá trị cost thành 64 bằng cách đánh lệnh sau đây trên cổng F0/0 của R2:
R2(config)#interface f0/0
R2(config-if)#ip ospf cost 64
Vậy câu hỏi đặt ra là với link Fast Ethernet nối giữa R1 và R2 ta chọn cost của link này là 1 hay 64? Nếu chọn là 1, tổng cost toàn tuyến vẫn giữ giá trị như cũ là 66, nhưng nếu chọn là 64, tổng cost toàn tuyến sẽ là 64 + 64 + 1 là 129, hai giá trị rất khác nhau!


Hình 10 – Tổng path – cost là 66 hay 129?

Để trả lời được câu hỏi này, ta cần nắm nguyên tắc sau đâu trong việc tính tổng cost với OSPF:
Để tính tổng cost từ một router đến một mạng đích theo một đường (path) nào đó, ta thực hiện lần ngược từ đích lần về và cộng dồn cost theo quy tắc đi vào thì cộng, đi ra thì không cộng.
Áp dụng quy tắc này cho ví dụ ở hình 10: để tính tổng cost từ R1 đến mạng 192.168.3.0/24, ta đi ngược từ mạng 192.168.3.0/24 đi về. Khi đi về ta đi vào cổng F0/0 của R3, cộng giá trị cổng này (tổng cost lúc này là 1); đi ra khỏi cổng S2/0 của R3, bỏ qua không cộng (tổng cost vẫn là 1); đi tiếp vào cổng S2/0 của R2, cộng giá trị cổng này (lúc này tổng cost là 1 + 64 = 65); đi ra khỏi cổng F0/0 của R2, bỏ qua không cộng (tổng cost vẫn là 65); đi tiếp vào cổng F0/0 của R1, cộng giá trị cổng này (tổng cost là 65 + 1 = 66), kết thúc hành trình. Vậy tổng cost vẫn là 66, việc thay đổi giá trị cost trên cổng F0/0 của R2 không ảnh hưởng gì đến path – cost từ R1 đi đến 192.168.3.0/24.


Hình 11 – Các cổng tham gia vào tiến trình tính toán path – cost với OSPF.

Như vậy với OSPF, để đánh giá đúng được cost của đường đi và có thể hiệu chỉnh cost trên cổng để bẻ đường đi của gói tin theo ý muốn, ta cần phải cẩn thận trong việc xác định xem cổng nào trên đường đi sẽ tham gia vào tính toán để hiệu chỉnh đúng cổng vì hiệu chỉnh không đúng cổng sẽ không mang lại bất kỳ thay đổi gì.
Trên đây, chúng ta đã cùng nhau review một số nét chính trong hoạt động của OSPF đơn vùng thông qua các bước hoạt động của tiến trình OSPF: chọn Router – id, thiết lập quan hệ láng giềng, trao đổi LSDB và tính toán xây dựng bảng định tuyến.
Tiếp theo chúng ta cùng review lại cách thức cấu hình OSPF thông qua ví dụ được trình bày dưới đây.

Cấu hình


Hình 12 – Sơ đồ ví dụ cấu hình.

Trên hình 12 là 4 router đại diện cho bốn chi nhánh khác nhau của một doanh nghiệp: R1 cho chi nhánh 1, R2 cho chi nhánh 2, R3 cho chi nhánh 3 và R4 cho chi nhánh 4. Các interface loopback trên các router đại diện cho các mạng nội bộ của mỗi chi nhánh, sử dụng các subnet trên R1, R2, R3 và R4 lần lượt là 192.168.1.0/24, 192.168.2.0/24, 192.168.3.0/24 và 192.168.4.0/24. Bốn router này đấu nối với nhau thông qua một kết nối multi – access (đại diện bằng một Ethernet Switch), sử dụng subnet là 192.168.123.0/24 (trên thực tế, đây có thể là một môi trường Metro net đấu nối giữa các chi nhánh). Router R3 và R4 còn thực hiện đấu nối riêng với nhau bằng một đường leased – line thông qua các cổng serial, sử dụng subnet 192.168.34.0/24.
Yêu cầu đặt ra là chạy định tuyến OSPF đảm bảo mọi địa chỉ trên sơ đồ này thấy nhau.

Để thực hiện chạy OSPF trên các router, chúng ta sử dụng câu lệnh sau:

R(config)#router ospf process-id
R(config-router)#network địa chỉ IP wildcard-mask area area-id

Trong đó:
Process – id: số hiệu của tiến trình OSPF chạy trên router, chỉ có ý nghĩa local trên router
Để cho một cổng tham gia OSPF, ta thực hiện “network” địa chỉ mạng của cổng đó. Với OSPF ta phải sử dụng thêm wildcard – mask để lấy chính xác subnet tham gia định tuyến. Ta cũng phải chỉ ra link thuộc area nào bằng tham số “area”.
Cấu hình trên các router:

Trên router R1:
R1(config)#router ospf 1
R1(config-router)#network 192.168.123.0 0.0.0.255 area 0
R1(config-router)#network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0

Trên router R2:
R2(config)#router ospf 1
R2(config-router)#network 192.168.123.0 0.0.0.255 area 0
R2(config-router)#network 192.168.2.0 0.0.0.255 area 0

Trên router R3:
R3(config)#router ospf 1
R3(config-router)#network 192.168.123.0 0.0.0.255 area 0
R3(config-router)#network 192.168.34.0 0.0.0.255 area 0
R3(config-router)#network 192.168.3.0 0.0.0.255 area 0

Trên router R4:
R4(config)#router ospf 1
R4(config-router)#network 192.168.123.0 0.0.0.255 area 0
R4(config-router)#network 192.168.34.0 0.0.0.255 area 0
R4(config-router)#network 192.168.4.0 0.0.0.255 area 0

Ta thấy khi muốn cho cổng F0/0 trên router tham gia OSPF , ta “network” mạng 192.168.123.0/24 trên cổng này. Giá trị wildcard – mask được tính cho /24 sẽ là 0.0.0.255 (để tính được giá trị wildcard mask, ta lấy giá trị 255.255.255.255 trừ đi giá trị subnet – mask 255.255.255.0 từng octet một sẽ được kết quả cần tìm. Cách tính này chỉ đúng cho một dải IP liên tiếp, không phải đúng cho mọi trường hợp. Về wildcard – mask sẽ có một bài viết khác đề cập chi tiết cho vấn đề này). Tương tự với các cổng khác của các router.
Kiểm tra bằng cách hiển thị bảng định tuyến của các router:

Trên R1:
R1#sh ip route ospf
192.168.4.0/32 is subnetted, 1 subnets
O 192.168.4.1 [110/2] via 192.168.123.4, 00:00:29, FastEthernet0/0
O 192.168.34.0/24 [110/65] via 192.168.123.4, 00:00:29, FastEthernet0/0
[110/65] via 192.168.123.3, 00:00:29, FastEthernet0/0
192.168.2.0/32 is subnetted, 1 subnets
O 192.168.2.1 [110/2] via 192.168.123.2, 00:00:29, FastEthernet0/0
192.168.3.0/32 is subnetted, 1 subnets
O 192.168.3.1 [110/2] via 192.168.123.3, 00:00:29, FastEthernet0/0

Trên R2:
R2#show ip route ospf
192.168.4.0/32 is subnetted, 1 subnets
O 192.168.4.1 [110/2] via 192.168.123.4, 00:01:20, FastEthernet0/0
O 192.168.34.0/24 [110/65] via 192.168.123.4, 00:01:20, FastEthernet0/0
[110/65] via 192.168.123.3, 00:01:20, FastEthernet0/0
192.168.1.0/32 is subnetted, 1 subnets
O 192.168.1.1 [110/2] via 192.168.123.1, 00:01:20, FastEthernet0/0
192.168.3.0/32 is subnetted, 1 subnets
O 192.168.3.1 [110/2] via 192.168.123.3, 00:01:20, FastEthernet0/0

Trên R3:
R3#show ip route ospf
192.168.4.0/32 is subnetted, 1 subnets
O 192.168.4.1 [110/2] via 192.168.123.4, 00:02:07, FastEthernet0/0
192.168.1.0/32 is subnetted, 1 subnets
O 192.168.1.1 [110/2] via 192.168.123.1, 00:02:07, FastEthernet0/0
192.168.2.0/32 is subnetted, 1 subnets
O 192.168.2.1 [110/2] via 192.168.123.2, 00:02:07, FastEthernet0/0

Trên R4:
R4#show ip route ospf
192.168.1.0/32 is subnetted, 1 subnets
O 192.168.1.1 [110/2] via 192.168.123.1, 00:21:57, FastEthernet0/0
192.168.2.0/32 is subnetted, 1 subnets
O 192.168.2.1 [110/2] via 192.168.123.2, 00:21:57, FastEthernet0/0
192.168.3.0/32 is subnetted, 1 subnets
O 192.168.3.1 [110/2] via 192.168.123.3, 00:21:57, FastEthernet0/0

Ta thấy rằng các subnet ở xa đã được học thông qua OSPF (các route OSPF được ký hiệu bằng ký tự “O”).
Một điểm độc đáo chúng ta để ý là các mạng loopback khi hiển thị trong bảng định tuyến của các router đều được OSPF chuyển thành /32. Đây là một nét trong hoạt động của giao thức OSPF, một loại giao thức cung cấp cho mỗi router một cái nhìn tổng quan toàn mạng chứ không phải chỉ dựa vào “tin đồn được lan truyền” như với Distance – vector. Với cái nhìn như vậy, mỗi router xác định được mạng loopback nằm trên một cổng không đấu nối đi đâu cả và chỉ có một địa chỉ của cả một mạng được sử dụng. /32 được sử dụng để phản ánh điều này. Để khắc phục hiện tượng này và khiến cho các subnet loopback được hiển thị đúng giá trị prefix –length, ta thay đổi kiểu network – type trên interface loopback thành kiểu “point – to – point” bằng câu lệnh:

R(config)#interface loopback 0
R(config-if)#ip ospf network point-to-point

Chi tiết về các “network – type “ được sử dụng trong OSPF sẽ được đề cập trong các bài viết khác trong khuôn khổ của chương trình CCNP.
Ta cùng khảo sát bảng neighbor trên các router:

Trên R4:
R4#show ip ospf neighbor

Neighbor ID Pri State Dead Time Address Interface
192.168.3.1 0 FULL/ - 00:00:34 192.168.34.3 Serial2/0
192.168.1.1 1 FULL/DROTHER 00:00:32 192.168.123.1 FastEthernet0/0
192.168.2.1 1 FULL/DROTHER 00:00:34 192.168.123.2 FastEthernet0/0
192.168.3.1 1 FULL/BDR 00:00:37 192.168.123.3 FastEthernet0/0

Ta thấy, R4 đã thiết lập quan hệ láng giềng với các router còn lại. Qua cổng F0/0, nó thấy 03 router láng giềng có router – id là 192.168.1.1, 192.168.2.1, 192.168.3.1. Tình trạng quan hệ cũng chỉ rõ quan hệ là dạng FULL và vai trò của các router láng giềng trong môi trường multi – access. Từ kết quả show ở trên, ta thấy rất rõ ràng router R1 (192.168.1.1), R2 (192.168.2.1) là các DROther router, R3 (192.168.3.1) là BDR router và dĩ nhiên, ta có thể suy ra được R4 chính là DR router. DR thiết lập quan hệ dạng FULL với tất cả các router trong môi trường multi – access.
Ta cũng thấy rằng R4 cũng thiết lập quan hệ láng giềng dạng FULL với R3 qua cổng serial 2/0. Vì đây là cổng point – to – point nên các router không bầu chọn DR và BDR và quan hệ giữa hai router được ký hiệu là FULL/-.

Trên R1:
R1#show ip ospf neighbor

Neighbor ID Pri State Dead Time Address Interface
192.168.2.1 1 2WAY/DROTHER 00:00:30 192.168.123.2 FastEthernet0/0
192.168.3.1 1 FULL/BDR 00:00:32 192.168.123.3 FastEthernet0/0
192.168.4.1 1 FULL/DR 00:00:31 192.168.123.4 FastEthernet0/0

Trên kết quả show của R1, ta cũng thấy các láng giềng R2 (192.168.2.1), R3(192.168.3.1) và R4 (192.168.4.1) và vai trò của từng con router trong môi trường multi – access. Ta để ý rằng R1 chỉ duy trì quan hệ ở mức 2WAY với R2, cũng là một DROther giống nó. Hai DROther không bao giờ trao đổi trực tiếp thông tin định tuyến với nhau nên không bao giờ thiết lập được quan hệ dạng FULL.
Thực hiện kiểm tra tương tự với các router R2 và R3.

Trên đây, chúng ta đã cùng review lại hoạt động cơ bản của giao thức OSPF trong chương trình CCNA. Đây là một giao thức mạnh, hội tụ nhanh, chạy được trên những mạng có quy mô lớn và đặc biệt là một giao thức chuẩn hóa có thể chạy được trên nhiều dòng sản phẩm của nhiều hãng khác nhau do đó được sử dụng nhiều trong thực tế. Nắm vững đặc điểm hoạt động và cấu hình của OSPF sẽ giúp chúng ta hoàn thành tốt kỳ thi lấy chứng chỉ quốc tế CCNA và đáp ứng tốt yêu cấu công việc.

Nguồn Part1 và Part2

Read more »

Giao thức RIP

Bài viết này sẽ review lại hoạt động của giao thức RIP – một trong các giao thức định tuyến được đề cập đến trong chương trình CCNA.

Đầu tiên, chúng ta cùng trao đổi lại một vài đặc điểm của RIP:
1. RIP là một giao thức distance – vector điển hình. Mỗi router sẽ gửi toàn bộ bảng định tuyến của nó cho router láng giềng theo định kỳ 30s/lần. Thông tin này lại tiếp tục được láng giềng lan truyền tiếp cho các láng giềng khác và cứ thế lan truyền ra mọi router trên toàn mạng. Kiểu trao đổi thông tin như thế còn được gọi là “lan truyền theo tin đồn”. (Ở đây, ta có thể hiểu router láng giềng là router kết nối trực tiếp với router đang xét).
2. Metric trong RIP được tính theo hop count – số node lớp 3 (router) phải đi qua trên đường đi để đến đích. Với RIP, giá trị metric tối đa là 15, giá trị metric = 16 được gọi là infinity metric (“metric vô hạn”), có nghĩa là một mạng chỉ được phép cách nguồn tin 15 router là tối đa, nếu nó cách nguồn tin từ 16 router trở lên, nó không thể nhận được nguồn tin này và được nguồn tin xem là không thể đi đến được.
3. RIP chạy trên nền UDP – port 520.
4. RIPv2 là một giao thức classless còn RIPv1 lại là một giao thức classful.
5. Cách hoạt động của RIP có thể dẫn đến loop nên một số quy tắc chống loop và một số timer được đưa ra. Các quy tắc và các timer này có thể làm giảm tốc độ hội tụ của RIP.
6. AD của RIP là 120.

Ta cùng khảo sát hoạt động “lan truyền theo tin đồn” của RIP bằng một ví dụ như sau:


Hình 1 – Sơ đồ ví dụ 1.

Trên hình 1 là sơ đồ kết nối của 03 router R1, R2 và R3. Các router này được kết nối với nhau bằng các đường serial point – to – point mô tả các kết nối leased – line. Bản thân mỗi router lại đấu nối xuống các mạng LAN bằng các cổng F0/0 của chúng. Quy hoạch IP cho các phân đoạn mạng được mô tả chi tiết trên sơ đồ.
Như đã thảo luận trong bài viết trước, khi chưa chạy định tuyến mỗi router chỉ biết các mạng kết nối trực tiếp trên các cổng đấu nối của mình và đưa các subnet này vào bảng định tuyến. Trên hình 1 cũng hiển thị bảng định tuyến của mỗi router tại thời điểm đầu tiên khi chưa chạy định tuyến. Các giá trị “0” bên cạnh phản ánh rằng metric để đi đến các mạng này bằng 0 theo quan điểm metric của RIP (các mạng này đều kết nối trực tiếp nên để đi đến chúng không phải bước qua router nào cả).
Tiếp theo, để các router có thể lấy được thông tin của nhau, ta thực hiện chạy định tuyến RIP trên các router để chúng quảng bá thông tin cho nhau bằng cách vào các router bật RIP trên các cổng thích hợp. Câu lệnh để bật RIP sẽ được đề cập đến sau trong bài viết. Ở bước này, ta chỉ khảo sát hoạt động của RIP.
Như đã nói, RIP hoạt động theo kiểu Distance – vector, mỗi router sẽ gửi toàn bộ bảng định tuyến của mình cho các router láng giềng theo định kỳ. Không mất tính tổng quát, ta giả sử R3 sẽ gửi cho R2 trước tiên bảng định tuyến của mình.


Hình 2 – R3 gửi cho R2 bảng định tuyến của nó.

Khi R2 nhận bảng định tuyến này, nó sẽ kiểm tra thông tin và tiếp nhận những route nó chưa có. Có một route 192.168.3.0/24 mà R2 chưa có trong bảng định tuyến, nó sẽ tiếp nhận route này vào bảng định tuyến của nó. Sau khi đã tiếp nhận xong thông tin từ R3, bảng định tuyến từ R2 sẽ là:


Hình 3 – Bảng định tuyến của R2.

Ta thấy route mới được cập nhật chỉ cổng ra là S2/1 vì route này được cập nhật từ phía cổng S2/1, và nó chỉ ra rằng để đi đến được mạng 192.168.3.0/24, gói tin từ R2 phải được đẩy ra cổng S2/1. Thêm nữa, ta cũng thấy metric của route này được tăng thêm 1 đơn vị khi lan truyền qua thêm một router. Quan sát trên hình 1, ta cũng thấy rõ ràng rằng từ R2 muốn đi đến được mạng 192.168.3.0/24 , ta phải bước qua một con router (R3) trên đường đi.
Tiếp theo, đến lượt router R2 lại đem toàn bộ bảng định tuyến của mình gửi cho R1:


Hình 4 – R2 gửi bảng định tuyến của nó cho R1.

Khi R1 nhận bảng định tuyến này, nó sẽ kiểm tra thông tin và tiếp nhận những route nó chưa có. Có hai route là 192.168.23.0/24 và 192.168.3.0/24 mà R1 chưa có trong bảng định tuyến, nó sẽ tiếp nhận các route này vào bảng định tuyến. Sau khi đã tiếp nhận xong thông tin từ R2, bảng định tuyến từ R1 sẽ là:


Hình 5 – Bảng định tuyến của R1.

Bảng định tuyến của R1 có thêm các route mới học được: 192.168.23.0/24, cổng ra là S2/0, metric = 1 và 192.168.3.0/24, cổng ra S2/0 với metric = 2. Quan sát lại trên sơ đồ mạng ở hình 1, ta thấy các thông tin này đã được cập nhật hoàn toàn đúng đắn.
Như vậy sau một lượt lan truyền thông tin định tuyến từ R3 đến R1, các subnet phía R3 đã được học trên toàn mạng. Quá trình học này bắt đầu từ láng giềng R2 của R3, sau đó lan từ R2 sang R1. Kiểu lan truyền này được gọi một cách hình ảnh là “lan truyền theo tin đồn”: R3 “đồn” thông tin của nó sang R2, R2 lại “đồn” tiếp thông tin sang R1. Chúng ta cần nắm vững nguyên tắc hoạt động này của Distance – vector vì các giao thức thuộc trường phái link – state như OSPF lại hoạt động hoàn toàn khác: thông tin định tuyến được gửi đi không phải là các route trong bảng định tuyến mà là các “trạng thái đường link” trong bảng cơ sở dữ liệu trạng thái đường link, và được gửi đi đến mọi router trong vùng chứ không phải là chỉ gửi đi cho láng giềng như đối với Distance – vector.
Cuối cùng, sau một vài lượt “lan truyền theo tin đồn” như đã mô tả ở trên, kết quả hội tụ cuối cùng của các bảng định tuyến trên các router sẽ là:


Hình 6 – Kết quả hội tụ cuối cùng của ví dụ 1.

Các router đều đã học được các subnet ở xa không kết nối trực tiếp thông qua chạy giao thức định tuyến, đảm bảo đi đến được mọi nơi trong hệ thống mạng.
Với kiểu hoạt động này, mỗi router đều phải tin tưởng tuyệt đối vào thông tin định tuyến nhận được từ người láng giềng của mình, từ đó dẫn đến có thể xảy ra hiện tượng loop trên sơ đồ chạy Distance – vector. Để hiểu rõ vấn đề, ta cùng quan sát tiếp ví dụ đã nêu ở trên trong trường hợp mạng 192.168.3.0/24 bị down:


Hình 7 – Mạng 192.168.3.0/24 down.

Như mô tả trên hình 7, khi mạng 192.168.3.0/24 down, R3 loại bỏ mạng này ra khỏi bảng định tuyến và xem như không biết thông tin gì về mạng này. Một thời gian ngắn sau, khi đến hạn, R2 lại gửi toàn bộ bảng định tuyến của nó qua cho R3. R3 tiếp nhận thông tin định tuyến mới và thấy rằng trong khối thông tin mà R2 chuyển sang cho nó có mạng 192.168.3.0/24 mà nó không biết, R3 cập nhật thông tin này vào bảng định tuyến của mình:


Hình 8 – Bảng định tuyến của R3.

Ta thấy R3 đã cập nhật thông tin định tuyến một cách sai lầm và chỉ một đường hoàn toàn sai đến mạng 192.168.3.0/24 không còn tồn tại nữa! Chưa dừng lại ở đó, khi đến hạn, R3 lại tiếp tục gửi bảng định tuyến của nó sang cho R2. Khi R2 tiếp nhận thông tin từ R3, R2 thấy rằng thông tin mạng 192.168.3.0/24 mà nó học từ R3 trước đó đã có sự thay đổi về metric và nó cập nhật lại thông tin metric này:


Hình 9 – Bảng định tuyến của R2.

Cứ như thế R2 và R3 trao đổi thông tin định tuyến cho nhau và thông tin về metric của route 192.168.3.0/24 ngày một sai lệch – tăng lên sau mỗi lần trao đổi.
Khi một gói tin định đi đến mạng 192.168.3.0/24 đi đến R2, R2 sẽ tra bảng định tuyến rồi đẩy nó sang R3 theo cổng ra là S2/1 R3 khi tiếp nhận gói tin này lại tra bảng định tuyến rồi đẩy ngược lại R2, R2 khi nhận được lại đẩy trở lại về R3,… Từ đó tạo nên một vòng loop trong vận chuyển gói tin (xem hình 10).


Hình 10 – Loop trong định tuyến.


Các quy tắc chống loop

Để khắc phục hiện tượng này, RIP sử dụng một quy tắc chống loop gọi là quy tắc Split – horizon.

Luật Split – horizon:
Khi router nhận được cập nhật định tuyến của một mạng từ phía cổng nào thì nó không gửi ngược lại cập nhật cho mạng ấy về phía cổng mà nó nhận được nữa.
Theo cách này, trở lại ví dụ trên, khi R2 đã nhận cập nhật định tuyến cho mạng 192.168.3.0/24 từ cổng S2/1 thì trong những lần gửi cập nhật định tuyến về phía cổng S2/1, nó sẽ loại ra không gửi thông tin 192.168.3.0/24 đi nữa. Từ đó R3 sẽ không nhận được thông tin định tuyến sai lệch khi mạng 192.168.3.0/24 của nó bị down.


Hình 11 – R2 sẽ không gửi ngược thông tin nó học được từ R3 về cho R3.

Ngoài ra, khi xảy ra các sự cố down mạng như trên, RIP còn sử dụng thêm các quy tắc sau để thúc đẩy nhanh hơn tiến trình cập nhật định tuyến và hỗ trợ cho tiến trình chống loop:

Route – poisoning:
Khi một subnet kết nối trực tiếp chuyển sang down, router sẽ gửi đi một bản tin cập nhật cho subnet này có metric = 16 (infinity metric) cho láng giềng của nó. Router láng giềng khi nhận được bản tin này sẽ cập nhật được rằng subnet đã không còn nữa, đến lượt nó, nó lại tiếp tục phát ra một cập nhật định tuyến cho subnet này với metric =16 cho láng giềng tiếp theo,… cứ thế cả mạng sẽ nhanh chóng biết được subnet này không còn nữa. Việc phát ra bản tin cập nhật cho subnet down được thực hiện ngay lập tức mà không cần phải chờ tới hạn định kỳ (ta gọi việc này là trigger update).

Poison – reverse:
Khi router láng giềng nhận được bản tin update cho một subnet down có metric = 16 (infinity metric), nó cũng phải ngay lập tức hồi đáp về cho láng giềng một bản tin cập nhật cho subnet ấy cũng với metric = 16. Hoạt động này được gọi là poison – reverse.

Trigger – update:
Việc phát ra các bản tin Route – poisoning và Poison – reverse phải được thực hiện ngay lập tức mà không cần chờ tới hạn định kỳ gửi cập nhật định tuyến được gọi là hoạt động trigger update.


Hình 12 – Route poisoning và Poison reverse.

Ngoài ra, để chống loop, RIP còn sử dụng một tiến trình đó là tiến trình holddown, sử dụng một bộ định thời gọi là holddown – timer.

Holddown timer

Ta cùng xem xét một trường hợp cho thấy rằng ngay cả khi split – horizon đã được bật, vẫn có thể xảy ra loop và lỗi tăng metric đến infinity. Sơ đồ ví dụ:


Hình 13 – Sơ đồ ví dụ 2.

Như đã thảo luận trong ví dụ trước, trong trường hợp bình thường, khi bật RIP trên các router R1, R2 và R3, R3 sẽ gửi thông tin về mạng 192.168.3.0/24 của mình ra khỏi các cổng serial đấu nối đến R1 và R2 để R1 và R2 cập nhật thông tin về mạng 192.168.3.0/24 vào bảng định tuyến của mình như hình 13. Tất nhiên, R1 và R2 đến lượt chúng cũng lại tiếp tục gửi cập nhật ra các cổng serial còn lại sang nhau nhưng R1 và R2 đều bỏ qua các cập nhật mạng 192.168.3.0/24 nhận được từ nhau vì metric của các cập nhật này lớn hơn metric trong cập nhật nhận được trực tiếp từ R3.
Khi mạng 192.168.3.0/24 trên cổng F0/0 của R3 chuyển sang down, như đã trình bày, R3 sẽ gửi các bản tin route – poisoning đến R1 và R2 với nội dung “192.168.3.0/24, metric = 16”. R1 và R2 sẽ cập nhật và biết được mạng 192.168.3.0/24 đã down, sau đó chúng tiếp tục gửi bản tin này cho láng giềng khác (gửi cho nhau). Tuy nhiên, một trường hợp có thể xảy ra đó là khi bản tin route – poisoning đã đi đến được R1, R1 kết luận mạng 192.168.3.0/24 down, nhưng bản tin này chưa đến kịp R2 (có thể do trễ) và đúng vào lúc đó R2 gửi cho R1 bản tin cập nhật như thường lệ về mạng 192.168.3.0/24 (R2 lúc này chưa biết mạng này đã down) (xem hình 14).


Hình 14 – Mạng 192.168.3.0/24 down.

R1 khi nhận được bản tin cập nhật từ R2 lập tức cập nhật mạng 192.168.3.0/24 vào bảng định tuyến của nó vì lúc này nó đang ở trạng thái không biết mạng 192.168.3.0/24. Đến lựot nó, nó lại gửi tiếp cập nhật 192.168.3.0/24 cho R3, R3 lúc này cũng không biết mạng 192.168.3.0/24 nên lại cập nhật vào bảng định tuyến chỉ đường về R1. Sau đó R3 tiếp tục gửi cập nhật đi cho R2 và R2 lại cập nhật lại mạng 192.168.3.0/24 vào bảng định tuyến của nó chỉ đường đi về R3… Cứ như vậy, loop lại xảy ra (xem hình 15).


Hình 15 – Sơ đồ xảy ra loop.

Các giao thức Distance – vector sử dụng holddown – timer để ngăn chặn việc xảy ra loop trong trường hợp như thế này.
Luật Holddown timer: Sau khi nhận được một poisoned route, router sẽ khởi động bộ định thời holddown – timer cho route này. Trước khi bộ timer này hết hạn, không tin tưởng bất kỳ thông tin định tuyến nào về route down này, ngoại trừ thông tin đến từ chính láng giềng đã cập nhật cho mình route này đầu tiên. Giá trị default của holddown – timer là 180s.
Như vậy theo luật này, khi R1 nhận được cập nhật route – poisoning từ R3 cho mạng 192.168.3.0/24 và kết luận rằng route này down, R1 sẽ không chấp nhận bất kỳ thông tin nào đến từ nguồn tin khác ngoại trừ R3 trong suốt khoảng thời gian holddown – timer. Nhờ đó thông tin route – poisoning cho mạng 192.168.3.0/24 được cập nhật kịp thời đến R2 và không còn gây ra loop nữa.

Các bộ timer

Bên cạnh các quy tắc chống loop đã đề cập ở trên, RIP còn sử dụng một số timer cho hoạt động của mình:

Update timer: khoảng thời gian định kỳ gửi bản tin cập nhật định tuyến ra khỏi các cổng chạy RIP, giá trị default là 30s.

Invalid timer: khi router đã nhận được cập nhật về một subnet nào đó mà sau khoảng thời gian invalid timer vẫn không nhận lại cập nhật về mạng này (mà đúng ra là phải nhận được 30s/lần), router sẽ coi route đi đến subnet này là invalid nhưng vẫn chưa xóa route này khỏi bảng định tuyến. Giá trị default của timer này là 180s.

Flush timer : khi router đã nhận được cập nhật về một subnet nào đó mà sau khoảng thời gian flush timer vẫn không nhận lại cập nhật về mạng này (mà đúng ra là phải nhận được 30s/lần), router sẽ xóa bỏ hẳn route này khỏi bảng định tuyến. Giá trị default của timer này là 240s.

Như vậy, khi một route cho một subnet nào đó xuất hiện trong bảng định tuyến, router kỳ vọng rằng cứ 30s một lần route này phải được láng giềng gửi lại cập nhật để “refresh”. Nếu sau 30s, route không được “refresh”, nó sẽ được theo dõi tiếp cho đến hết giây thứ 180 và bị đánh dấu invalid. Khi invalid, route vẫn còn được duy trì trong bảng định tuyến thêm 60s nữa (đến hết giây thứ 240) mới bị xóa hoàn toàn khỏi bảng định tuyến.

So sánh giữa RIPv1 và RIPv2

Có hai version hoạt động của giao thức RIP là version 1 và 2. Hai version này giống nhau hoàn toàn về cách thức hoạt động như đã mô tả ở trên. Tuy nhiên, cũng có một số điểm khác biệt giữa hai version:
- RIPv1 là một giao thức classful trong khi RIPv2 là một giao thức classless. Các giao thức classful có nhiều điểm hạn chế nên ngày nay các tiến trình RIP được chạy chủ yếu là RIPv2.
- RIPv1 sử dụng địa chỉ broadcast 255.255.255.255 để gửi đi các bản tin cập nhật trong khi RIPv2 sử dụng địa chỉ multicast 224.0.0.9 để gửi đi các bản tin cập nhật.
- RIPv1 không hỗ trợ xác thực trong định tuyến trong khi RIPv2 có hỗ trợ xác thực. Điều này dẫn đến những nguy cơ về bảo mật khi sử dụng RIPv1.

Cấu hình

Việc cấu hình RIP trên các router rất đơn giản. Ta chỉ việc vào tiến trình RIP trên các router chỉ định ra các cổng được tham gia RIP và các mạng trực tiếp sẽ được quảng bá đi bằng câu lệnh “network”. Để hiểu rõ vấn đề, chúng ta cùng khảo sát ví dụ:


Hình 16 – Sơ đồ ví dụ cấu hình.

Trên hình 16 là ba router đại diện cho ba chi nhánh khác nhau của một doanh nghiệp : R1 cho chi nhánh 1, R2 cho chi nhánh 2 và R3 cho chi nhánh 3. R1 sử dụng cổng F0/0 của nó đấu xuống mạng LAN của chi nhánh 1, mạng này sử dụng subnet 192.168.1.0/24. Tương tự, R2 sử dụng cổng F0/0 của nó đấu xuống mạng LAN của chi nhánh 2, mạng này sử dụng subnet 192.168.2.0/24 và R3 sử dụng cổng F0/0 đấu xuồng mạng LAN 3 với subnet 192.168.3.0/24. Subnet sử dụng cho các kết nối leased – line nối giữa ba chi nhánh (qua các cổng serial của các router) lần lượt là 192.168.12.0/24, 192.168.23.0/24. Các interface loopback 0 trên mỗi router được tạo thêm với địa chỉ IP như hình vẽ dùng để test vấn đề auto – summary của RIP. Yêu cầu đặt ra là thực hiện định tuyến RIP trên sơ đồ này đảm bảo mọi địa chỉ trên sơ đồ thấy nhau.

Cấu hình trên R1:
R1(config)#router rip
R1(config-router)#version 2
R1(config-router)#network 192.168.1.0
R1(config-router)#network 192.168.12.0
R1(config-router)#network 172.16.0.0

Cấu hình trên R2:
R2(config)#router rip
R2(config-router)#version 2
R2(config-router)#network 192.168.2.0
R2(config-router)#network 192.168.12.0
R2(config-router)#network 192.168.23.0
R2(config-router)#network 172.16.0.0

Cấu hình trên R3:
R3(config)#router rip
R3(config-router)#version 2
R3(config-router)#network 192.168.3.0
R3(config-router)#network 192.168.23.0
R3(config-router)#network 172.16.0.0

Như vậy với mỗi router chúng ta đi vào mode cấu hình RIP bằng câu lệnh “router rip”. Trong mode cấu hình cho RIP, chúng ta chọn các cổng tham gia RIP bằng câu lệnh “network”. Khi chúng ta “network” mạng nào thì cổng có địa chỉ thuộc mạng ấy sẽ tham gia RIP, router sẽ thực hiện gửi/nhận các bản tin cập nhật định tuyến trên cổng này. Thêm nữa, mạng của cổng tham gia RIP sẽ được quảng bá đi trong các bản tin định tuyến. Ví dụ: khi chúng ta “network 192.168.12.0” trên R1, cổng S2/0 của R1 sẽ tham gia định tuyến RIP vì cổng này được gán địa chỉ thuộc mạng 192.168.12.0/24 và thông tin mạng 192.168.12.0/24 của cổng này sẽ được R1 gửi đi cho láng giềng trong các bản tin định tuyến.
Chúng ta cũng nhận thấy rằng câu lệnh “network” không hề chỉ ra subnet mask hay prefix – length cụ thể của các subnet được nêu ra. Do đó, cần nhớ rằng tham số trong câu lệnh này luôn luôn là major – network (một mạng lớp A, B hoặc C chưa bị chia nhỏ ra). Từ đó ta thấy rằng để cho các loopback 0 của các router tham gia định tuyến, ta không “network” các subnet cụ thể trên các loopback này mà “network” mạng major của chúng, ví dụ như trên R1, thay vì “network 172.16.1.0”, ta thực hiện “network 172.16.0.0” là major network của subnet 172.16.1.0/24.
Ta thực hiện kiểm tra bảng định tuyến trên các router:

Trên R1:
R1#show ip route
(đã bỏ bớt một số dòng)
C 192.168.12.0/24 is directly connected, Serial2/0
172.16.0.0/16 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks
R 172.16.0.0/16 [120/1] via 192.168.12.2, 00:00:06, Serial2/0
C 172.16.1.0/24 is directly connected, Loopback0
R 192.168.23.0/24 [120/1] via 192.168.12.2, 00:00:06, Serial2/0
C 192.168.1.0/24 is directly connected, FastEthernet0/0
R 192.168.2.0/24 [120/1] via 192.168.12.2, 00:00:06, Serial2/0
R 192.168.3.0/24 [120/2] via 192.168.12.2, 00:00:06, Serial2/0

Trên R2:
R2#show ip route
(đã bỏ bớt một số dòng)
C 192.168.12.0/24 is directly connected, Serial2/0
172.16.0.0/16 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks
R 172.16.0.0/16 [120/1] via 192.168.23.3, 00:00:12, Serial2/1
[120/1] via 192.168.12.1, 00:00:09, Serial2/0
C 172.16.2.0/24 is directly connected, Loopback0
C 192.168.23.0/24 is directly connected, Serial2/1
R 192.168.1.0/24 [120/1] via 192.168.12.1, 00:00:09, Serial2/0
C 192.168.2.0/24 is directly connected, FastEthernet0/0
R 192.168.3.0/24 [120/1] via 192.168.23.3, 00:00:12, Serial2/1

Trên R3:
R3#show ip route
(đã bỏ bớt một số dòng)
R 192.168.12.0/24 [120/1] via 192.168.23.2, 00:00:03, Serial2/1
172.16.0.0/16 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks
R 172.16.0.0/16 [120/1] via 192.168.23.2, 00:00:03, Serial2/1
C 172.16.3.0/24 is directly connected, Loopback0
C 192.168.23.0/24 is directly connected, Serial2/1
R 192.168.1.0/24 [120/2] via 192.168.23.2, 00:00:03, Serial2/1
R 192.168.2.0/24 [120/1] via 192.168.23.2, 00:00:03, Serial2/1
C 192.168.3.0/24 is directly connected, FastEthernet0/0

Ta thấy trong bảng định tuyến của mỗi router đã hiện lên thông tin về các route ở xa được học thông qua RIP (kí hiệu bởi kí tự “R”). Ta cùng phân tích một số thông tin được đưa ra trong mỗi dòng route được học từ RIP. Ví dụ, với dòng thông tin:

R 192.168.1.0/24 [120/2] via 192.168.23.2, 00:00:03, Serial2/1

Ta có:
R: cho biết đây là thông tin do RIP cung cấp.
192.168.1.0/24: mạng đích.
[120/2]: chỉ số bên trái dấu “/” là AD của giao thức (RIP có AD = 120), chỉ số bên phải dấu “/” chính là metric để đi đến mạng đích (ở đây metric = 2).
via 192.168.23.2: IP next hop của route này – địa chỉ IP của trạm kế tiếp trên đường đi đến đích.
00:00:03: route này được học cách đây 03 giây (định dạng này là hh:mm : ss).
Serial2/1: cổng ra (output interface).

Khi các route chỉ đến các mạng LAN đã xuất hiện trên bảng định tuyến của các router, các mạng này đã có thể thấy nhau. Kiểm tra:

R1#ping 192.168.2.254 source 192.168.1.254
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.2.254, timeout is 2 seconds:
Packet sent with a source address of 192.168.1.254
!!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 4/29/96 ms

R1#ping 192.168.3.254 source 192.168.1.254
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.3.254, timeout is 2 seconds:
Packet sent with a source address of 192.168.1.254
!!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 4/29/96 ms

R2#ping 192.168.1.254 source 192.168.2.254
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.1.254, timeout is 2 seconds:
Packet sent with a source address of 192.168.2.254
!!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 4/29/96 ms
R2#ping 192.168.3.254 source 192.168.2.254
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.3.254, timeout is 2 seconds:
Packet sent with a source address of 192.168.2.254
!!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 4/29/96 ms

R3#ping 192.168.1.254 source 192.168.3.254
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.1.254, timeout is 2 seconds:
Packet sent with a source address of 192.168.3.254
!!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 4/29/96 ms

R3#ping 192.168.2.254 source 192.168.3.254
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.2.254, timeout is 2 seconds:
Packet sent with a source address of 192.168.3.254
!!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 4/29/96 ms

Ta cũng để ý rằng trong bảng định tuyến của các router, các mạng loopback học được đều không phản ánh đúng subnet của nó: tất cả đều được đưa về mạng major 172.16.0.0/16. Nguyên nhân của hiện tượng này là do tính năng auto – summary được tự động bật lên với RIP một cách mặc định. Với RIP, tính năng này sẽ tự động chuyển tất cả các subnet thành major network khi quảng bá nó qua biên giới một major network khác. Cụ thể, ta xét trên R1:


Hình 17 – Auto summary.

Khi R1 quảng bá subnet của loopback 0 là 172.16.1.0/24 qua R2, cập nhật này đi qua một major khác là 192.168.12.0/24. Khi tính năng auto – summary được bật lên, R1 sẽ chuyển cập nhật này thành mạng major là 172.16.0.0/16 rồi mới gửi đi cho R2. Điều này xảy ra tương tự cho R2 và R3.
Việc để auto summary xảy ra như vậy có thể dẫn đến thiếu chính xác trong định tuyến và trong nhiều trường hợp có thể làm dữ liệu không đi được đến đích của nó. Vì vậy khi mạng của chúng ta có những subnet như sơ đồ đang xét, ta nên tắt tính năng này đi bằng cách sử dụng câu lệnh “no auto-summary”. Cấu hình:

R1(config)#router rip
R1(config-router)#no auto-summary

R2(config)#router rip
R2(config-router)#no auto-summary

R3(config)#router rip
R3(config-router)#no auto-summary

Sau khi trên các router thực hiện lệnh này, kiểm tra lại bảng định tuyến, ta thấy các route subnet của các loopback đã hiện đúng giá trị của nó:

R1#sh ip route rip
172.16.0.0/16 is variably subnetted, 4 subnets, 2 masks
R 172.16.0.0/16 [120/2] via 192.168.12.2, 00:00:07, Serial2/0
R 172.16.2.0/24 [120/1] via 192.168.12.2, 00:00:07, Serial2/0
R 172.16.3.0/24 [120/2] via 192.168.12.2, 00:00:07, Serial2/0
R 192.168.23.0/24 [120/1] via 192.168.12.2, 00:00:07, Serial2/0
R 192.168.2.0/24 [120/1] via 192.168.12.2, 00:00:07, Serial2/0
R 192.168.3.0/24 [120/2] via 192.168.12.2, 00:00:07, Serial2/0

R2#sh ip route rip
172.16.0.0/16 is variably subnetted, 3 subnets, 2 masks
R 172.16.0.0/16 [120/1] via 192.168.23.3, 00:00:26, Serial2/1
[120/1] via 192.168.12.1, 00:03:01, Serial2/0
R 172.16.1.0/24 [120/1] via 192.168.12.1, 00:00:14, Serial2/0
R 172.16.3.0 [120/1] via 192.168.23.3, 00:00:08, Serial2/1
R 192.168.1.0/24 [120/1] via 192.168.12.1, 00:00:14, Serial2/0
R 192.168.3.0/24 [120/1] via 192.168.23.3, 00:00:26, Serial2/1

R3#sh ip route rip
R 192.168.12.0/24 [120/1] via 192.168.23.2, 00:00:17, Serial2/1
172.16.0.0/16 is variably subnetted, 4 subnets, 2 masks
R 172.16.0.0/16 [120/1] via 192.168.23.2, 00:00:47, Serial2/1
R 172.16.1.0/24 [120/2] via 192.168.23.2, 00:00:17, Serial2/1
R 172.16.2.0/24 [120/1] via 192.168.23.2, 00:00:17, Serial2/1
R 192.168.1.0/24 [120/2] via 192.168.23.2, 00:00:17, Serial2/1
R 192.168.2.0/24 [120/1] via 192.168.23.2, 00:00:17, Serial2/1

Ta cũng nhận thấy rằng các route “172.16.0.0/16” vẫn còn tồn tại trong bảng định tuyến, đó là do hoạt động của các bộ timer đã được đề cập ở trên. Dù không còn được quảng bá nữa nhưng các router vẫn giữ route này trong bảng định tuyến cho đến hết Flush – timer mới xóa hẳn khỏi bảng định tuyến.

Ta đã cùng nhau điểm qua các nét chính trong đặc điểm hoạt động của giao thức RIP – một giao thức Distance – vector điển hình được đề cập trong chương trình CCNA. Nhìn chung RIP khá đơn giản trong việc cấu hình và quản trị, tuy nhiên với cơ chế hoạt động của RIP dẫn đến nhược điểm là RIP hội tụ khá chậm. Thêm nữa, RIP chỉ phù hợp với những mạng có quy mô nhỏ vì đường kính hoạt động của nó không qua 15 router. Để chạy định tuyến cho những mạng có quy mô lớn hơn và cần tốc độ hội tụ nhanh hơn, ta phải chuyển qua sử dụng những giao thức khác như OSPF và EIGRP. Các bài viết tiếp theo sẽ review hoạt động của các giao thức này.

Nguồn Part1 và Part2

Read more »