- Hướng dẫn thực hiện
1.1. Khái niệm giao thức định tuyến động OSPF
Giao thức OSPF (Open Shortest Path First) được phát triển bởi tổ chức Internet Engineering Task Force (IETF) để thay thế giao thức RIP.
Đây là giao thức dựa trên thuật toán link-state, triển khai dựa trên các chuẩn mở. Phiên bản 2 của giao thức này đã được đặc tả trong RFC 2328 vào năm 1998, dành cho IPv4.
Phiên bản 3 dành cho Ipv6 được đặc tả trong RFC 5340 vào năm 2008, dành cho IPv6. OSPF có khả năng mở rộng cao và không bị giới hạn 15 hop count như RIP.
Các đặc điểm của giao thức OSPF:
- Tốc độ hội tụ nhanh: Với giao thức OSPF thì thời gian hội tụ nhanh hơn vì nó chỉ gửi đi các thay đổi về topo mạng, giao thức RIP cần đến vài phút để hội tụ vì toàn bộ bảng định tuyến đến các router kết nối với nó.
- Hỗ trợ mặt nạ mạng con VLSM (Variable length subnet mask).
- Hỗ trợ các mạng có kích thước lớn: với giao thức RIP, nếu 1 mạng nằm cách xa quá 15 router thì sẽ không thể đến được. Đều này làm cho mạng sử dụng RIP có kích thước nhỏ. Với OSPF thì kích thước của mạng không bị hạn chế.
- Đường đi hiệu quả, linh hoạt: OSPF chọn đường đi dựa vào chỉ số COST, đây là metric dựa trên băng thông đường truyền.
- Hỗ trợ xác thực
- Tiết kiệm được băng thông: Cứ định kỳ 30 giây, RIP sẽ quảng bá toàn bộ bảng định tuyến tới tất cả hàng xóm. Điều này sẽ chiếm dụng băng thông của đường truyền 1 cách vô ích nếu như trong mạng không có bất kì sự thay đổi nào. Trong khi đó, OSPF phát multicast một cập nhật định tuyến có kích thuớc tối thiểu và chỉ gửi cập nhật khi có thay đổi về tốc độ mạng.
1.2. Cơ chế hoạt động của OSPF:
OSPF có thể hoạt động trong vòng 6 bước như sau:
- Bước 1: Các OSPF router sẽ gửi các gói tin Hello ra tất cả các OSPF router khác trong mạng. Nếu 2 router sau khi trao đổi gói Hello và thoả thuận một số thông số chúng sẽ trở thành hàng xóm. Đồng thời thông qua gói tin Hello, OSPF cũng sẽ bầu ra DR và BDR nếu như đây là mạng quảng bá.
- Bước 2: Hình thành mối quan hệ tin cậy (Adjacency) với một vài router hàng xóm hoặc với DR. OSPF định nghĩa ra một số loại network và một số loại router. Sự thiết lập một adjacency được xác định bởi loại router trao đổi Hello và loại network mà Hello trao đổi qua.
- Bước 3: Mỗi router gửi các LSA (Link State Advertisement) để mô tả trạng thái kết nối qua tất cả adjacency. Có rất nhiều loại thông tin cho nên OSPF cũng định nghĩa nhiều loại LSA
- Bước 4: Khi 1 router nhận một LSA từ router hàng xóm, nó sẽ cập nhật vào link state database và gửi một copy của LSA tới tất cả router hàng xóm khác của nó
- Bước 5: Bằng cách gửi tràn ngập các LSA ra toàn bộ các router trong một area, tất cả router sẽ xây dựng chính xác link state database.
- Bước 6: Khi database được hoàn tất, mỗi router sử dụng thuật toán Dijkstra’s Shortest Path First (SPF) để xây dựng nên SPF tree
1.3. Metric của OSPF (cách tính giá trị đường đi tốt nhất của OSPF):
Giá trị cơ sở để giao thức OSPF lựa chọn đường đi là COST. Giá trị COST càng nhỏ thì
càng tốt và được tính theo công thức: 108/ bandwidth
Băng thông mặc định là 108 Mbps, giá trị này có thể thay đổi nhờ lệnh
Auto-cost reference-bandwidth
COST của 1 tuyến đường là giá trị tích lũy từ 1 router đến router kế tiếp cho tới khi đến
đích.
Do đã khắc phục được tình trạng gói tin chỉ di chuyển qua 15 router của giao thức RIP, nên
giao thức OSPF thường được cấu hình trong hệ thống mạng lớn.
1.4. Cách thức cấu hình:
Để cấu hình được giao thức OSPF, ta cũng phải đảm bảo các router đã cấu hình xong IP
cho các interfaces, và đảm bảo các router giao tiếp trực tiếp với nhau phải kết nối được.
Câu lệnh cấu hình OSPF như sau.
Để cấu hình một router sử dụng giao thức OSPF, ta dùng lệnh:
Router(config)#router ospf process_id
- Process_id là một chỉ số cục bộ trên router.
Sau đó liệt kê các mạng kết nối với nó.
Router(config-config)#network major_network wildcard area area_id
- Area_id là chỉ số dùng để nhóm các router vào cùng một area, các router này cùng
chia sẻ hiểu biết về các đường học được trong miền OSPF .
1.5. Ví dụ minh họa:
Giả sử ta có sơ đồ mạng như sau:
Ta sẽ tiến hành cấu hình giao thức OSPF với process_id trên các router là 1, area_id là 100
Trên R1:
R1(config)#router ospf 1 R1(config-router)#network 172.16.0.0 0.0.0.255 area 100 R1(config-router)#network 172.16.1.0 0.0.0.255 area 100
Trên R2:
R2(config)#router ospf 1 R2(config-router)#network 172.16.1.0 0.0.0.255 area 100 R2(config-router)#network 172.16.2.0 0.0.0.255 area 100 R2(config-router)#network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 100
Trên R3:
R3(config-if)#router ospf 1 R3(config-router)#network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 100 R3(config-router)#network 192.168.2.0 0.0.0.255 area 100
Trong tình huống cấu hình trên, ta lưu ý rằng, các địa chỉ mạng liệt kê là những địa chỉ mạng kết nối trực tiếp với router.
Giá trị wildcast được tính bằng cách: 255.255.255.255 – subnetmask. Ví dụ: subnet mask của lớp mạng 192.168.1.0 là 255.255.255.0, do đó, 255.255.255.255 – 255.255.255.0 ta sẽ có: 0.0.0.255.
Các router muốn trao đổi thông tin định tuyến với nhau phải có chung 1 area. Nếu khác area các router sẽ không thể trao đổi gói tin định tuyến với nhau được.
Chỉ số process id của các router có thể giống, hoặc cũng có thể khác. Điều này chỉ ảnh hưởng khi chúng ta thực hiện redistribute cho các router trên area khác nhau (sẽ được trình bày trong bài sau)
Khác nhau giữa rip và Ofps
| Tiêu chí | RIP | OSPF |
| Loại giao thức | Distance-vector (dựa trên số hop) | Link-state (dựa trên trạng thái liên kết và chi phí) |
| Cách chọn đường đi | Chọn đường có ít hop nhất (tối đa 15 hop). | Chọn đường có chi phí thấp nhất (cost, dựa trên băng thông). |
| Độ phức tạp | Đơn giản, dễ cấu hình, phù hợp cho mạng nhỏ. | Phức tạp hơn, cần hiểu rõ cấu trúc mạng, phù hợp cho mạng lớn. |
| Tốc độ hội tụ | Chậm, mất thời gian cập nhật bảng định tuyến khi mạng thay đổi. | Nhanh, cập nhật nhanh chóng khi có thay đổi trong mạng. |
| Quy mô mạng | Phù hợp với mạng nhỏ (dưới 15 router). | Phù hợp với mạng lớn, phức tạp (hàng trăm router). |
| Cấu hình | Cần khai báo mạng, không cần cấu hình chi tiết trên interface. | Cần khai báo mạng, yêu cầu ít nhất một interface có IP và “up/up”. |
| Tài nguyên sử dụng | Tốn ít CPU và bộ nhớ, nhưng không tối ưu đường đi. | Tốn nhiều CPU và bộ nhớ hơn, nhưng chọn đường đi hiệu quả hơn. |
| Hỗ trợ khu vực (area) | Không chia khu vực, toàn mạng là một vùng duy nhất. | Hỗ trợ chia mạng thành nhiều khu vực (area) để quản lý hiệu quả hơn. |
| Ứng dụng thực tế | Mạng nội bộ nhỏ, như văn phòng nhỏ hoặc lab đơn giản. | Mạng doanh nghiệp lớn, ISP, hoặc mạng phức tạp với nhiều router. |