Giao thức định tuyến OSPF

I. Tổng quan

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. 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.

1. Link State 

Link State là giao thức xây dựng đường đi tốt nhất (Shortest path first) thông qua giải thuật Dijkstra. Các router chỉ cần trao đổi thông tin của nhau qua gói tin Hello mà không cần gửi cả bảng định tuyến. Sau khi có thông tin nó sẽ xây dựng ra một bảng định tuyến và đường đi tốt nhất.

Chỉ số AD: là chỉ số tin cậy của các giao thức

Cost: là giá trị được tính theo công thức 10^8/Bandwidth 

OSPF chạy trên nền IP còn RIP chạy trên giao thức UDP

Các gói tin IP vận chuyện các gói tin OSPF thì trường Protocol- ID = 89

2. Cơ chế hoạt động của giao thức OSPF 

Router chạy theo OSPF thì nó phải trải qua 4 bước:

Router ID

Thiết lập Neighbor

Trao đổi LSDB (Link State Database)

Xây dựng bảng định tuyến

a. Router ID là gì ?

Router ID đơn giản là một giá trị dùng định danh cho Router khi dùng giao thức OSPF

Có định dạng của một địa chỉ IP A.B.C.D. Có định dạng là địa chỉ IP chứ không phải là địa chỉ IP

Lấy IP cao nhất trong các Interface đang hoạt động và ưu tiên cổng Loopback.

+ IP cao nhất: là địa chỉ IP cao nhất. IP có octet đầu cao hơn được xem là lớn hơn

     Vd:  1, 192.168.1.1,

            2, 192.168.1.2,  => là lớn nhất (xét từ 192, sau đó sang 168 sau đó sang 1 và cuối cùng là 2)

            3, 172.16.255.255,

            4, 10.255.255.254.

            Địa chỉ 2 > 1 > 3 > 4

            Vậy ID của Router ở đây là 192.168.1.2

+ Interface active: là cổng đang (up/up) Status up và protocol up.

+ Cổng Loopback sẽ được ưu tiên hơn vì nó ít bị hỏng và ổn định.

b. Thiết lập quan hệ láng giềng

Các Router sẽ gửi gói tin Hello (10s/1 lần). Được dùng để tìm ra router láng giềng, chuyển một quan hệ láng giềng sang trạng thái 2 bước (2- Way), sau đó Hello giúp giám sát láng giếng khi nó bị lỗi.

Lần đầu tiên gói tin Hello gửi tới địa chỉ 224.0.0.6

2 Router phải thỏa mãn các điều kiện sau mới được gọi là láng giềng (phải đảm bảo 5 thông tin):

=> Cùng Area-id: Khi mạng lớn người ta chia làm nhiều vùng, vùng nào hỏng thì chỉ vùng đó chịu tác động. Mỗi một vùng sẽ đặt cho một Area-id. Vùng trung tâm có Area-id phải bằng 0. Mọi vùng khác phải có đường truyền trực tiếp về vùng 0 nó mới truyền được dữ liệu.

=> Cùng Subnet: 2 ip phải cùng Subnet mới ping và trao đổi được thông tin.

=> Phải cùng thông số: Hello/Dead-time ở trên 2 cổng. Mặc định Hello là 10s, Dead là 40s sau 40s nó sẻ hủy kết nối.

=> Phải cùng Xác thực trên 2 cổng. Dành cho mạng lớn (metro). Khi đặt xác thực các router khác không lấy được thông tin.

=> Phải cùng cờ Stub Area Flag: dành cho OSPF đa vùng (học trong CCNP)

Để xem được hàng xóm dùng lệnh: Show IP OSPF Neighbor

c. Trao đổi LSDB (Link State Database)

Mỗi Router đều chưa một bảng LSDB

LSDP: Link State Database. Do nó lớn nên nó chia nhỏ ra thành các bản LSA để gửi

LSA: Link State Advertisement. Để gửi được LSA thì nó phải đóng gói vào bản tin LSU

LSU: là Link State Update. Để trao đổi và gửi được LSU thì nó có 2 kiểu môi trường gửi:

- Point - to - Point: 2 router chạy với nhau theo giao thức HDLC hayPPP.  Sau khi nó kết nối được hàng xóm thì chỉ có 2 Router  trao đổi trực tiếp gọi là Full

- Broadcast Multiaccess: là nhiều Router kết nối với nhau thông qua một Swtich. R1, R2, R3, R4 cùng kết nối vào 1 Switch. Lúc này nó trao đổi LSDB sẽ khác hoàng toàn.

Trong 4 Router sẽ bầu ra một Router làm DR-Desigted Router, 3 router còn lại sẽ bầu ra một BDR-Backup DR.

Các Router còn lại sẽ là DR Other. 2 Router là DR Other sẽ không gửi trực tiếp với nhau. Nó sẽ gửi thông tin về DR 1 bản và 1 bản cho BDR. Sau đó DR sẽ gửi phân phối xuống cho các Router còn lại.

DR Other sẽ gử thông tin về DR bằng địa chỉ 224.0.0.6. DR sẽ gửi LSDB cho DR Other là 224.0.0.5.

Tiêu chí nào được bầu làm DR và BDR:

     Trên mỗi cổng kết nối của các Router sẽ có một tham số: Priority(0-255) mặc định là 1. Con nào cao nhất là DR và con nào thấp hơn là BDR.

     Câu lệnh: R(config)# int F0/1 => R(config -if)# ip ospf  priority (0-255)

     Nếu không may có Priority là bằng nhau nó sẽ dựa vào Router - ID. Router có Router-id cao nhất là DR

     Nếu hệ thống đã có DR và BDR nếu cắm thêm một Router mới có DR cao hơn nó vẫn ưu tiên DR đang hoạt động.

     Nếu để Priority là 0 nó sẽ không bầu DR hay BDR

c. Xây dựng bảng định tuyến nó dùng giải thuật Dijkstra để đưa ra đường đi tốt nhất

3. Cách tính Metric

Cost=10^8 /bandwidth

Băng thông phải đổi ra đơn vị: bps

Vd:

4. Cấu hình

a. Wildcard mask

Wildcard mask là một công cụ lấy ra địa chỉ IP của một dải rất linh hoạt. Nó là một dãy nhị phân 32 bit được dùng kèm với một địa chỉ IP tham chiếu nào đó. Bit của địa chỉ IP tương ứng với Bit 0 là cố định, bit của IP tương ứng với bit 1 sẽ cố định.

     Vd: 192.168.1.0/24

     Ta có: IP:192.168.1.0

              WCM: 0  . 0 .  0.255

     Vd: 192.168.1.32/27

     Ta có: IP: 192.168.1.001xxxxx

              WCM:  0 . 0 . 0 .00011111 => 0.0.0.31

b. Các lệnh cấu hình

Chạy OSPF

R(config)# Router  OSPF  Process-id (1-65535) chỉ có ý nghĩa nội bộ.

R(config-Router)# network 192.168.1.0  0.0.0.31  area  0  (Areal là cùng mạng thành phần này rất quan trọng)

R(config-Router)#default-information originate

Router(config-router)#redistribute connected [metric cost] subnet.

Hiệu chỉnh OSPF

Router - ID:

R(config)# Router  OSPF  10

R(config-router)# router-id  a.b.c.d (nhập ip vào, IP chính là ID)

Sau đó trở ra mode quản trị:

R(config)#  Clear ip ospf  process  thì nó mới có hiệu lực

Priority:

R(config)# int f0/0

R(config-if)# ip  ospf  priority

Hello/Dead time:

R(config-if)# ip  ospf  hello-interval  thời gian (là giây)

R(config-if)# ip  ospf  dead-interval  thời gian (là giây) 

Xác thực trên 2 router

Vào trong cổng:

R(config-if)# ip  ospf  authentiacation  [MD5]

Nếu điền key:

R(config-if)# ip  ospf  authentiacation-key  aptech

Các lệnh Show

Show  ip  router  ospf

Show  ip  ospf  neighbor

Show  ip  ospf  database

Show  ip  ospf  interface

Show  ip  protocol 

5. Chú ý

Dùng lệnh Show  ip  router:

10.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnets

O E2 10.0.0.0 [110/20] via 192.168.1.20, 00:00:53, Serial0/1/0 => tương ứng #redistribute connected [metric cost] subnet.

C 192.168.1.0/24 is directly connected, Serial0/1/0

C 192.168.2.0/24 is directly connected, FastEthernet0/0

O 192.168.3.0/24 [110/65] via 192.168.1.20, 00:00:53, Serial0/1/0

O*E2 0.0.0.0/0 [110/1] via 192.168.1.20, 00:00:11, Serial0/1/0  => tương ứng: #default-information originate 

II. Single-area và Multi-area OSPF

1. Cấu hình Single-area OSPF

a. Chạy OSPF

R(config)# Router  OSPF  Process-id (1-65535) chỉ có ý nghĩa nội bộ.

R(config-Router)# network 192.168.1.0  0.0.0.31  area  0  (Areal là cùng mạng thành phần này rất quan trọng)

R(config-Router)#default-information originate

Router(config-router)#redistribute connected [metric cost] subnet.

b. Hiệu chỉnh OSPF

Router - ID

R(config)# Router  OSPF  10

R(config-router)# router-id  a.b.c.d (nhập ip vào, IP chính là ID)

Sau đó trở ra mode quản trị:

R(config)#  Clear ip ospf  process  thì nó mới có hiệu lực

Priority

R(config)# int f0/0

R(config-if)# ip  ospf  priority

Hello/Dead time

R(config-if)# ip  ospf  hello-interval  thời gian (là giây)

R(config-if)# ip  ospf  dead-interval  thời gian (là giây) 

c. Xác thực trên 2 router

Vào trong cổng:

R(config-if)# ip  ospf  authentiacation  [MD5]

Nếu điền key:

R(config-if)# ip  ospf  authentiacation-key  aptech

d. Các lệnh Show

Show  ip  router  ospf

Show  ip  ospf  neighbor

Show  ip  ospf  database

Show  ip  ospf  interface

Show  ip  protocol 

2. Cấu hình Multi-area OSPF

a. cấu hình Multi-area

Router(config)#router ospf 5

Router(config-router)#redistribute ospf 10 [metric cost] subnet

b. Redistribute vào OSPF

RIP => OSPF

Router(config)#router ospf process-id

Router(config-router)#redistribute rip [metric cost] subnet.

EIGRP-OSPF

Router(config-router)#redistribute eigrp as-number [metric cost] subnet.

Static route & Default route => OSPF

Router(config-router)#redistribute static [metric cost] subnet.

Connected route => EIGRP

Router(config-router)#redistribute connected [metric cost] subnet.

Default route => OSPF

Router(config-router)#default-information originate.

Nếu chúng ta không đưa vào tham số metric thì mặc định metric sẽ được đặt cho tuyến được redistribute vào là 20.

3. Chú ý

Dùng lệnh Show ip  router:

10.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnets

O E2 10.0.0.0 [110/20] via 192.168.1.20, 00:00:53, Serial0/1/0 => tương ứng #redistribute connected [metric cost] subnet.

C 192.168.1.0/24 is directly connected, Serial0/1/0

C 192.168.2.0/24 is directly connected, FastEthernet0/0

O 192.168.3.0/24 [110/65] via 192.168.1.20, 00:00:53, Serial0/1/0

O*E2 0.0.0.0/0 [110/1] via 192.168.1.20, 00:00:11, Serial0/1/0  => tương ứng: #default-information originate 

III. Thực hành

1. Cấu hình giao thức định tuyến động OSPF

a. Yêu cầu chuẩn bị

2 Router Cisco 2621XM

2 Switch 2950-24

2 PC

Dây cáp Fast Ethrnet,Serial

b. Yêu cầu nội dung

Đấu nối thiết bị như sơ đồ

Cấu hình cơ bản

Cấu hình trên các Interface

Trên Router R1,R2 cấu hình giao thức OSPF để quảng bá thông tin định tuyến

Kiểm tra kết nối giữa các thiết bị trong mạng

c. Video hướng dẫn

2. Cấu hình giao thức định tuyến động OSPFv3 

a.Yêu cầu chuẩn bị 

3 Router Cisco 1941

3 PC

Dây cáp Fast Ethernet,Serial

b.Yêu cầu nội dung 

Đấu nối thiết bị như sơ đồ

Cấu hình cơ bản cho Router

Cấu hình IPv6 trên các Interface

Cổng giao thức OSPFv3 để quảng bá thông tin định tuyến

Kiểm tra kết nối giữa các thiết bị trong mạng

c. Video hướng dẫn

3. Cấu hình Multi area OSPFv2

4. Cấu hình Multi area OSPFv3

-----&-----&-----

Để quay về danh sách các bài phần Network các bạn chọn link sau

https://www.quantrimangdn.com/blogs/post/tong-hop-cac-bai-phan-network