Đang tải... (xem toàn văn)
đồ án :giao thức định tuyến OSPFv3.Chương I: Tổng quan về giao thức định tuyến OSPF cho IPv4.Chương II: Giới thiệu về IPv6.Chương III: Giao thức định tuyến OSPF cho IPv6Do hạn chế về kiến thức cũng như thời gian nên chắc chắn đồ án sẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy em rất mong được thầy cô và các bạn góp ý để đồ án của em hoàn thiện hơn.Em xin chân thành cảm ơn TS. Dư Đình Viên và các thầy cô trong Bộ môn Chuyển mạch Khoa Viễn Thông đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH VẼ iv THUẬT NGỮ VIẾT TẮT v LỜI NÓI ĐẦU vii CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF 1 1.1 Khái niệm về định tuyến 1 1.2 Phân loại định tuyến 2 1.2.1 Định tuyến tĩnh 2 1.2.2 Định tuyến động 2 1.2.3 Phân loại các giao thức định tuyến 3 1.2.3.1 Khái niệm 3 1.2.3.2 Phân loại 3 1.3 Giao thức định tuyến OSPF cho IPv4 (OSPFv2) 4 1.3.1 Giới thiệu chung về OSPF 4 1.3.2 Một số khái niệm cơ bản trong OSPF 6 1.3.2.1 Neighbor và Adjacency 6 1.3.2.2 Giao thức Hello 6 1.3.2.3 Các loại mạng trong OSPF 7 1.3.2.4 Bình bầu DR và BDR 7 1.3.3 Các loại Router 9 1.3.4 Các loại LSA 11 1.3.5 Các loại vùng cơ bản 12 1.3.6 Các loại gói tin 14 1.3.7 Giao diện OSPF 15 1.3.7.1 Cấu trúc dữ liệu giao diện 15 1.3.7.2 Các trạng thái giao diện 16 1.3.8 Neighbor OSPF 16 1.3.8.1 Cấu trúc dữ liệu Neighbor 16 1.3.8.2 Các trạng thái Neighbor 18 1.3.9 Quá trình thiết lập mối quan hệ giữa các neighbor (adjacency) 19 1.3.10 Tràn lụt (flooding) 22 1.3.10.1 Tràn lụt tin cậy sử dụng xác nhận 24 1.3.10.2 Tràn lụt tin cậy sử dụng số trình tự, tổng kiểm tra và tuổi 24 CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ IPv6 26 2.1 Khái quát về IPv6 26 2.1.1 Những giới hạn của IPv4 26 2.1.2 Những đặc trưng của IPv6 27 2.2 Địa chỉ IPv6 28 2.2.1 Không gian địa chỉ IPv6 28 2.2.2 Cú pháp địa chỉ IPv6 29 2.2.3 Phân loại địa chỉ IPv6 30 2.2.3.1 Địa chỉ Unicast 30 2.2.3.2 Địa chỉ Anycast 35 Nguyễn Mạnh Tùng D04VT2 i Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục 2.2.3.3 Địa chỉ Multicast 36 2.2.4 Cấu trúc của gói IPv6 37 2.2.4.1 IPv6 Header 38 2.2.4.2 Các header mở rộng của IPv6 40 CHƯƠNG III: GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN CHO IPv6 47 3.1 Giới thiệu về OSPF cho IPv6 (OSPFv3) 47 3.2 Những khác biệt so với OSPFv2 47 3.2.1 Giao thức hoạt động trên mỗi link, thay vì trên mỗi subnet 47 3.2.2 Sự gỡ bỏ ngữ nghĩa địa chỉ 48 3.2.3 Sự mở rộng phạm vi tràn lụt 48 3.2.4 Sử dụng các địa chỉ link-local 48 3.2.5 Những thay đổi trong nhận thực 49 3.2.6 Những thay đổi trong khuôn dạng gói 49 3.2.7 Những thay đổi trong khuôn dạng LSA 49 3.2.8 Quá trình xử lý các loại LSA chưa xác định 50 3.2.9 Hỗ trợ Stub Area 51 3.2.10 Các neighbor được định dạng bởi Router ID 51 3.3 Sự vận hành của OSPFv3 51 3.3.1 Cấu trúc dữ liệu giao diện 52 3.3.2 Cấu trúc dữ liệu Neighbor 53 3.3.3 Các LSA 53 3.3.3.1 LSA Header 54 3.3.3.2 Cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết 55 3.3.3.3 Router LSA 55 3.3.3.4 Network-LSA 55 3.3.3.5 Inter-Area-Prefix-LSA 56 3.3.3.6 Inter-Area-Router-LSA 56 3.3.3.7 AS-external-LSA 57 3.3.3.8 Link-LSA 57 3.3.3.9 Intra-Area-Prefix-LSA 57 3.3.4 Quá trình cài đặt các LSA trong cơ sở dữ liệu 58 3.3.5 Virtual link 59 3.4 Khuôn dạng dữ liệu OSPF 59 3.4.1 Quá trình đóng gói các gói OSPF 59 3.4.2 Trường Options 60 3.4.3 Các khuôn dạng gói OSPF 61 3.4.3.1 Tiêu đề gói OSPF 61 3.4.3.2 Gói Hello 62 3.3.4.3 Gói mô tả cơ sở dữ liệu 64 3.3.4.4 Gói yêu cầu trạng thái liên kết 65 3.3.4.5 Gói cập nhật trạng thái liên kết 66 3.3.4.6 Gói xác nhận trạng thái liên kết 67 3.4.4 Khuôn dạng LSA 68 3.4.4.1 LSA header 68 3.4.4.2 Router -LSA 70 3.4.4.3 Network -LSA 72 3.4.4.4 Inter –Area – Prefix - LSA 73 3.4.4.5 Inter – Area –Router -LSA 74 Nguyễn Mạnh Tùng D04VT2 ii Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục 3.4.4.6 AS-external-LSA 75 3.4.4.7 Link-LSA 77 3.4.4.8 Intra –Area –Prefix – LSA 79 KẾT LUẬN 81 PHỤ LỤC 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 Nguyễn Mạnh Tùng D04VT2 iii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Xác định đường truyền 1 Hình 1.2 Định tuyến động 2 Hình 1.3 Các giao thức định tuyến 4 Hình 1.4 Các Adjacency trong mạng đa truy nhập 8 Hình 1.5 Bình bầu DR 9 Hình 1.6 Các loại Router 10 Hình 1.7 Các loại LSA 11 Hình 1.8 Stub Area 13 Hình 1.9 Not-So-Stubby Area 14 Hình 1.10 Quá trình thiết lập Adjacency 21 Hình 1.11 Tràn lụt gói trong mạng quảng bá 24 Hình 2.1 Cấp phát không gian địa chỉ IPv6 29 Hình 2.2 Cấu trúc địa chỉ aggreatable global unicast 31 Hình 2.3 Sự phân cấp địa chỉ global unicast 32 Hình 2.4 Cấu trúc địa chỉ link-local 33 Hình 2.5 Cấu trúc địa chỉ site-local unicast 33 Hình 2.6 Cấu trúc địa chỉ NSAP 35 Hình 2.7 Cấu trúc địa chỉ subnet-router anycast 35 Hình 2.8 Cấu trúc địa chỉ multicast 36 Hình 2.9 Giá trị các bit trong trường scope 37 Hình 2.10 Cấu trúc gói IPv6 38 Hình 2.11 Cấu trúc IPv6 Header 39 Hình 2.12 Giá trị của trường Next Header 40 Hình 2.13 Cấu trúc Hop-by-Hop Options Header 41 Hình 2.14 Cấu trúc Routing Header 42 Hình 2.15 Cấu trúc Routing Header loại 0 43 Hình 2.16 Cấu trúc Fragment Header 44 Hình 2.17 Quá trình phân mảnh gỏi IPv6 45 Hình 2.18 Cấu trúc Authencation Header 45 Hình 2.19 Cấu trúc ESP Header và Trailer 46 Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Từ Chú giải tiếng Anh Chú giải tiếng Việt ABR Area Border Router Router biên Area AS Autonomous System Hệ tự trị ASBR AS Boundary Router Router biên AS BDR Backup Designated Router Router đại diện dự phòng BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng biên CIDR Classless Internet Domain Routing Định tuyến tên miền không phân lớp DD Database Description Gói mô tả cơ sở dữ liệu DES Data Encryption Standard Tiêu chuẩn mã hóa dữ liệu DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình động DR Designated Router Router đại diện EGP Exterior Gateway Protocol Giao thức cổng ngoài ESP Encapsulating Security Payload Gói gọn bảo mật tải tin FDDI Fiber Distributed Data Interface Giao diện phân phối dữ liệu sử dụng cáp quang FP Format Prefix Tiền tố định dạng IANA Internet Assigned Numbers Authority Tổ chức cấp phát địa chỉ số Internet ICMP Internet Control Message Protocol Giao thức điều khiển truyền tin trên Internet ICV Integrity Value Check Kiểm tra giá trị toàn vẹn IETF Internet Engineering Task Force Nhóm đặc trách kỹ thuật Internet IGP Interior Gateway Protocol Giao thức định tuyến cổng nội IGRP Interior Gateway Routing Protocol Giao thức định tuyến cổng nội IKE Internet Key Exchange Giao thức trao đổi khóa Internet IP Internet Protocol Giao thức Internet IPsec IP security Bảo mật IP IPng Internet Protocol Next Generation Thế hệ giao thức Internet kế tiếp ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet LSA Link State Advertisement Quảng cáo trạng thái liên kết MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt thức MTU Maximum Transmission Unit Đơn vị truyền tải lớn nhất NBMA Non Broadcast Multiacces Đa truy nhập không quảng bá NSAP Network Service Access Point Điểm truy cập dịch vụ mạng NSSA Not-So-Stubby Area Một loại vùng trong OSPF OSI Open Systems Interconnection Mô hình kết nối các hệ thống mở OSPF Open Shortest Path First Giao thức đường ưu tiên ngắn nhất PDU Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức RIP Routing Information Protocol Giao thức thông tin định tuyến RIPv1 RIP version 1 RIP phiên bản 1 RIPv2 RIP version 2 RIP phiên bản 2 SA Security Association Kết hợp bảo mật SPF Shortest Path First Thuật toán đường ngắn nhất TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải ToS Type of Service Trường kiểu dịch vụ trong IPv4 UDP User Datagram Protocol Giao thức gói dữ liệu người dùng VLSM Variable Length Subnet Mask Mặt nạ mạng con có chiều dài thay đổi Đồ án tốt nghiệp đại học Lời nói đầu LỜI NÓI ĐẦU Như chúng ta đã biết, định tuyến là một chức năng không thể thiếu trong mạng viễn thông nói chung cũng như mạng IP nói riêng. Mục đích của định tuyến là truyền thông tin từ một điểm trong mạng (nguồn) tới một hoặc nhiều điểm khác (đích). Mỗi khi thực hiện thiết kế, xây dựng một mạng mới hay cải tiến một mạng đã có, người thiết kế mạng phải đặc biệt quan tâm tới vấn đề định tuyến, bởi hoạt động của một mạng có hiệu quả hay không, chất lượng của các dịch vụ cung cấp có thỏa mãn được yêu cầu của người sử dụng mạng hay không phụ thuộc rất nhiều vào việc định tuyến trong mạng. Trải qua một quá trình phát triển lâu dài, rất nhiều phương pháp, kỹ thuật định tuyến đã được đưa ra. Nghiên cứu về các kỹ thuật định tuyến là một lĩnh vực nghiên cứu rất rộng bởi mỗi mạng cần có một chiến lược định tuyến cho riêng mình, phù hợp với mục đích truyền dẫn, phù hợp với công nghệ mạng, phù hợp với yêu cầu của người sử dụng mạng để trao đổi thông tin…Chúng ta không thể áp đặt hoàn toàn một chiến lược định tuyến của một mạng lên một mạng khác. Do đó, đối với người thiết kế mạng, khi xác định kỹ thuật định tuyến để sử dụng trong một mạng mới, cần phải biết kỹ thuật định tuyến được sử dụng trong một số mạng khác.Từ đó có thể định ra chiến lược định tuyến thích hợp cho mạng của mình. Kỹ thuật định tuyến trong mạng IP gồm có kỹ thuật định tuyến nội miền (định tuyến nội) và kỹ thuật định tuyến liên miền (định tuyến ngoại). Trong đó các giao thức định tuyến là nền tảng của các kỹ thuật định tuyến. Giao thức định tuyến liên miền chủ yếu được sử dụng hiện nay đó là BGP. Các giao thức định tuyến nội miền bao gồm: RIP, IGRP, EIGRP, OSPF, IS-IS. Trong các giao thức định tuyến nội, OSPF được biết đến như là một trong những giao thức mạnh, phù hợp với các môi trường mạng lớn, phức tạp. Trong những năm gần đây, sự bùng nổ, sự phát triển ồ ạt của các ứng dụng và công nghệ đã dẫn đến tình trạng thiếu địa chỉ IP trầm trọng. IPv4 không đủ khả năng để đáp ứng cho nhu cầu tương lai. Trước tình hình trên, một phiên bản mới của giao thức IP đã được ra đời, đó là IP version 6 (IPv6). Để hỗ trợ cho IPv6, OSPF cũng cần phải thay đổi. Trước thức tế đó, IETF đã nghiên cứu và đưa ra phiên bản mới của OSPF, đó là OSPF version 3 (OSPFv3) cho IPv6. Như vậy, việc nghiên cứu OSPFv3 có ý nghĩa to lớn cho việc định tuyến trong tương lai. Dưới sự hướng dẫn của TS. Dư Đình Viên, em đã mạnh dạn tìm hiểu về giao thức định tuyến OSPFv3. Để đạt được mục tiêu trên, đồ án gồm: Đồ án tốt nghiệp đại học Lời nói đầu Chương I: Tổng quan về giao thức định tuyến OSPF cho IPv4. Chương II: Giới thiệu về IPv6. Chương III: Giao thức định tuyến OSPF cho IPv6 Do hạn chế về kiến thức cũng như thời gian nên chắc chắn đồ án sẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy em rất mong được thầy cô và các bạn góp ý để đồ án của em hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn TS. Dư Đình Viên và các thầy cô trong Bộ môn Chuyển mạch Khoa Viễn Thông đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Hà Nội, ngày 17 tháng 11 năm 2008 Sinh viên: Nguyễn Mạnh Tùng Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I.Tổng quan về OSPF CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF 1.1 Khái niệm về định tuyến Định tuyến là một chức năng không thể thiếu trong mạng viễn thông nói chúng và trong mạng IP nói riêng. Nó là một công việc quan trọng trong quá trình truyền tin trong mạng. Mục đích của định tuyến là xác định đường đi cho thông tin của người sử dụng từ điểm nguồn đến điểm đích trong môi trường liên mạng. Chức năng định tuyến được thực hiện tại lớp mạng (lớp 3 theo mô hình tham chiếu OSI). Trong môi trường liên mạng, định tuyến được thực hiện qua các bộ định tuyến (router). Hình 1.1 Xác định đường truyền Trong các mạng thông tin khác nhau, việc xác định đường truyền cũng diễn ra khác nhau. Tuy nhiên, cách xác định đường truyền nào cũng gồm hai bước cơ bản: • Thứ nhất là thu thập và phân phát thông tin về tình trạng mạng (ví dụ như trạng thái đường truyền, tình trạng tắc nghẽn…). Các thông tin này sẽ được sử dụng làm cơ sở cho việc xác định đường truyền. • Thứ hai là dựa trên các thông tin trạng thái ở trên, chọn ra đường truyền khả dụng nhất cho thông tin cần truyền. Lớp mạng sẽ thực hiện chuyển gói từ đầu cuối tới đầu cuối (end-to-end) theo kiểu nỗ lực tối đa (best-effort) qua liên mạng. Sau khi các router đã quyết định sử dụng đường dẫn nào, nó sẽ tiến hành chuyển gói tới đích. Nguyễn Mạnh Tùng D04VT2 1 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I.Tổng quan về OSPF 1.2 Phân loại định tuyến 1.2.1 Định tuyến tĩnh Trong phương pháp định tuyến tĩnh, thông tin định tuyến được người quản trị mạng tạo lập trực tiếp qua các thao tác bằng tay vào trong cấu hình của router.Bất cứ khi nào cấu trúc mạng thay đổi, người quản trị mạng phải cập nhật lại các tuyến tĩnh một cách thủ công. Định tuyến tĩnh bộc lộ một số nhược điểm như: quyết định định tuyến không dựa trên sự đánh giá lưu lượng và cấu trúc mạng hiện thời, các bộ định tuyến không thể phát hiện ra các bộ định tuyến mới, chúng chỉ có thể chuyển gói tin tới các bộ định tuyến được chỉ định bởi nhà quản trị mạng. Như vậy, định tuyến tĩnh không thích ứng được với sự thay đổi cấu trúc và lưu lượng của mạng. Tuy nhiên, phương pháp định tuyến tĩnh lại sử dụng có hiệu quả trong các mạng nhỏ với các tuyến đơn, các bộ định tuyến không cần trao đổi các thông tin tìm đường cũng như cơ sở dữ liệu định tuyến. Vì vậy khi sử dụng định tuyến tĩnh sẽ không tốn băng thông cho quá trình trao đổi thông tin định tuyến. 1.2.2 Định tuyến động Ở phương pháp này, thông tin định tuyến sẽ được cập nhật một cách tự động. Sau khi người quản trị nhập các lệnh cấu hình để khởi tạo định tuyến động, thông tin về tuyến sẽ được cập nhật một cách tự động mỗi khi nhận được một thông tin mới từ liên mạng. Các thay đổi về topo mạng được trao đổi giữa các router. Hình 1.2 Định tuyến động Nguyễn Mạnh Tùng D04VT2 2