Ospf là gì? Giao thức định tuyến Ospf hoạt động như thế nào?

Bizfly Cloud

1981

06-05-2022

OSPF là một giao thức định tuyến được sử dụng phổ biến và rộng rãi trong các hệ thống mạng của doanh nghiệp nhờ khả năng lưu trữ thông tin nhanh chóng vào các cơ sở dữ liệu. Để có thể hiểu rõ hơn OSPF là gì cũng như cách mà giao thức này hoạt động thì bạn nên tìm hiểu bài viết mà Bizfly Cloud chia sẻ dưới đây trước khi ứng dụng nó.

OSPF là gì? 

OSPF (Open Shortest Path First) là một giao thức định tuyến nội dựa trên thuật toán link state routing được sử dụng trong một hệ thống mạng hay một khu vực xác định. Mỗi bộ định tuyến của OSPF sẽ chứa thông tin của tất cả các tên miền để có thể dựa vào đó và xác định được quãng đường đi ngắn nhất và tốt nhất giữa bộ định tuyến nguồn và đích. Do đó, mục tiêu chính của giao thức này là tìm hiểu về các tuyến đường.

Giao thức OSPF đạt được mục tiêu của nó bằng cách tìm hiểu mọi bộ định tuyến và các mạng con có trong toàn bộ hệ thống mạng. Các bộ định tuyến này đều chứa những thông tin về mạng tương tự nhau và được bộ định tuyến tìm hiểu bằng cách gửi Link State Advertisement (LSA). Mọi thông tin về bộ định tuyến, mạng con và những thông tin khác đều được chứa trong LSA. Khi LSA đầy, OSPF sẽ thực hiện việc lưu trữ thông tin trong LSDB (cơ sở dữ liệu có trạng thái liên kết) một cách đồng nhất.

Cách OSPF hoạt động 

Router chạy bằng định tuyến OSPF thông qua các bước cơ bản như sau:

- Bước 1: Chọn Router ID: Để giao thức OSPF có thể hoạt động được thì người dùng phải tạo ra một định danh gọi là Router ID.

• Cách 1: Router tự tạo định danh: Router xem xét các interface để tự động lấy Router có IP cao nhất làm Router ID.
• Cách 2: Người dùng tự cấu hình định danh: Router sẽ không cần định danh Router ID bằng cách chọn IP có sẵn trên interface mà chỉ cần tự tạo ra nó.

- Bước 2: Thiết lập mối quan hệ láng giềng: Hai router được xem là láng giềng nếu chúng đáp ứng được các điều kiện sau:

• Cùng Area - ID: Một hệ thống mạng lớn sẽ được chia thành nhiều khu vực để giảm thiểu tối đa những ảnh hưởng khi xuất hiện sự cố, mỗi vùng là một Area-ID. Trong đó, vùng trung tâm sẽ có Area-Id bằng 0 còn những vùng khác muốn truyền được dữ liệu phải có đường truyền trực tiếp về cùng trung tâm.
• Cùng Subnet: Hai IP phải có cùng Subnet thì mới có thể ping và thực hiện trao đổi thông tin lẫn nhau.
• Cùng thông số: Mặc định dead time hoặc hello trên hai cổng là 10s/40s.
• Cùng xác thực trên hai cổng: Đây là điều kiện dành cho mạng lớn bởi khi đặt xác thực thì các router khác sẽ không lấy được thông tin.

- Bước 3: Trao đổi LSDB: Với vai trò như tấm bản đồ, LSDB chính là căn cứ để Router tính toán định tuyến. Mỗi Router sẽ tiến hành giao tiếp và trao đổi với nhau theo từng đơn vị thông tin LSA.

- Bước 4: Tính toán trong giao thức OSPF bảng định tuyến.

Ưu và nhược điểm của OSPF

Để hiểu rõ hơn về OSPF, bạn không nên bỏ qua những ưu, nhược điểm của định tuyến này:

- Ưu điểm:

• Chi phí được dùng làm thông số định tuyến để chọn đường đi chính xác trong hệ thống mạng.
• Router có thể dễ dàng lựa chọn đường đi bằng cách sử dụng những thông tin mới nhất.
• Giao thức định tuyến OSPF có khả năng hỗ trợ CIDR và VLSM.
• Mỗi Router sẽ đồng bộ về toàn bộ cấu trúc hệ thống mạng và một bộ hồ sơ đầy đủ nên chúng rất khó bị lặp vòng.

- Nhược điểm:

• OSPF tốn nhiều bộ nhớ và yêu cầu năng lực xử lý cao hơn nên chi phí đầu tư sẽ không phù hợp với các tổ chức nhỏ có thiết bị cũ hay chi phí hạn hẹp.
• Hệ thống mạng phải chia thành nhiều vùng nhỏ để giảm độ phức tạp và độ lớn của cơ sở dữ liệu.
• OSPF đòi hỏi người quản trị phải nắm rõ giao thức.

Router hình thành mạng liên quan 

Trước khi Router hình thành mạng liên quan, mỗi bộ định tuyến sẽ chọn một ID bộ định tuyến.

• Hai bộ định tuyến sẽ thông qua point-to-point link để kết nối với nhau. Chúng chỉ kề bên nhau khi cả hai gửi gói tin HELLO cho nhau. Ngay khi nhận được thông báo, hai bộ định tuyến này sẽ ở dạng hai chiều.
• Hai bộ định tuyến khi cùng thuộc một mạng con, cùng bộ định thời gian, subnet mask, khu vực ID sẽ trở thành neighbor của nhau. Ngoài ra, trường hợp này cũng có thể xảy ra khi một trong số chúng là bộ định tuyến được chỉ định hoặc được kết nối bằng liên kết point-to-point.

Các loại liên kết trong OSPF 

Trong định tuyến OSPF sẽ bao gồm các loại liên kết cơ bản như sau:

- Point-to-point link: Liên kết này sẽ thực hiện việc kết nối hai bộ định tuyến một cách trực tiếp mà không cần bộ định tuyến hay máy chủ nào ở giữa.

- Transient link: Liên kết tạm thời xảy ra khi một số bộ định tuyến được gắn vào một mạng. Liên kết này có hai cách triển khai khác nhau đó là:

• Cấu trúc liên kết không thực tế: Khi tất cả các bộ định tuyến được kết nối với nhau thì chúng được gọi là cấu trúc liên kết không thực tế.
• Cấu trúc liên kết thực tế: Khi một vài định tuyến được chỉ định tồn tại trong hệ thống mạng thì đây là cấu trúc liên kết thực tế. Tại đây, bộ định tuyến được chỉ định là tất cả những bộ định tuyến được liên kết với nhau.

- Stub link: Đây là mạng được được kết nối duy nhất với một bộ định tuyến. Dữ liệu sẽ thông qua bộ định tuyến duy nhất này để đi vào và rời khỏi mạng.

- Virtual link: Nếu có vấn đề hư hỏng giữa hai bộ định tuyến, quản trị viên sẽ tạo ra một đường dẫn ảo giữa hai bộ định tuyến đó.

Những trạng thái của OSPF 

Giao thức OSPF sẽ phải trải qua một số trạng thái nhất định bao gồm:

• Down: Tại trạng thái này, trên giao diện sẽ không nhận bất kỳ gói tin HELLO nào nếu thiết bị ở trạng thái ngừng hoạt động (quá trình OSPF chưa bắt đầu).
• Init: Thiết bị của bạn ở trạng thái Init sẽ đồng nghĩa với việc thiết bị đã nhận được gói HELLO từ một bộ định tuyến khác.
• 2WAY: Nếu thiết bị của bạn trong trạng thái này thì cả hai bộ định tuyến đều đã nhận được gói tin HELLO từ bộ định tuyến khác và giữa những bộ định tuyến này đã được hình thành liên kết.
• Exstart: Cả hai bộ định tuyến sẽ chuyển sang trạng thái khởi động khi quá trình trao đổi giữa chúng bắt đầu. Cả chủ và khách tại trạng thái này sẽ được chọn dựa trên ID của bộ định tuyến.
• Exchange: Cả hai bộ định tuyến trong trạng thái trao đổi sẽ gửi danh sách các LSA có chứa mô tả cơ sở dữ liệu cho nhau.
• Loading: LSR, LSU và LSA tại trạng thái tải sẽ tiến hành trao đổi cho nhau.
• Full: Sau khi LSA hoàn tất việc trao đổi, các bộ định tuyến sẽ ngay lập tức chuyển sang trạng thái đầy đủ này.

Cấu hình định tuyến của OSPF

Cấu hình định tuyến của OSPF rất đơn giản. Cũng giống như các giao thức định tuyến khác (như RIP, EIGRP), trước tiên bạn cần kích hoạt OSPF trên bộ định tuyến, thực hiện bằng cách sử dụng lệnh cấu hình toàn cầu router ospf PROCESS-ID.

Tiếp theo, bạn cần xác định OSPF sẽ chạy trên những giao diện nào, thực hiện bằng cách sử dụng lệnh network IP_ADDRESS WILDCARD_MASK AREA_ID từ chế độ cấu hình ospf.

Lưu ý: Process–id chính là số hiệu của tiến trình OSPF chạy trên router.

Hãy bắt đầu với một số cấu hình OSPF cơ bản. Chúng ta sẽ sử dụng cấu trúc liên kết mạng sau:

Đầu tiên, cần kích hoạt OSPF trên cả hai bộ định tuyến. Có thể được thực hiện bằng cách sử dụng chuỗi lệnh sau trên cả hai bộ định tuyến:

Cấu hình bộ định tuyến R1: sử dụng OSPF

R1(config-router)#router ospf 1

R1(config-router)#network 10.0.1.0 0.0.0.255 area 0

R1(config-router)#network 172.16.0.0 0.0.255.255 area 0

Cấu hình bộ định tuyến R2: sử dụng OSPF

R2(config-router)#router ospf 1

R2(config-router)#network 192.168.0.0 0.0.0.255 area 0

R2(config-router)#network 172.16.0.0 0.0.255.255 area 0

Các lệnh network trên cả hai bộ định tuyến bao gồm các mạng con được kết nối trực tiếp với cả hai bộ định tuyến. Chúng ta có thể xác minh rằng các bộ định tuyến đã trở thành “neighbor” của nhau bằng cách gõ lệnh show ip ospf neighbors trên một trong hai bộ định tuyến:

R1#show ip ospf neighbor

Neighbor ID Pri State Date Time Address Interface

192.168.0.2 1 FULL/BDR 00:00:32 172.16.0.2 FastEthernet0/1

Để xác minh xem định tuyến được cập nhật có bị trao đổi hay không, chúng ta có thể sử dụng lệnh show ip route. Tất cả các tuyến được đánh dấu bằng ký tự O là các tuyến OSPF. Ví dụ, đây là đầu ra của lệnh trên R1:

R1#show ip route

Codes: L - local, C - connected, S - static, R - RIP, M - mobile, B - BGP

D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area

N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2

E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2, E - EGP

i - IS-IS, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2, ia - IS-IS inter area

* - candidate default, U - per-user static route, o - ODR

P - periodic downloaded static route

Gateway of last resort is not set

10.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnets

C 10.0.1.0 is directly connected, FastEthernet0/0

C 172.16.0.0/16 is directly connected, FastEthernet0/1

O 192.168.0.0/24 [110/2] via 172.16.0.2, 00:03:44, FastEthernet0/1

Chúc các bạn thao tác thành công!

Có thể thấy, OSPF là một định tuyến link -state điển hình có giao thức mạnh mẽ, khả năng hội tụ nhanh và chạy được trên các hệ thống mạng có quy mô lớn. Đặc biệt hơn, OSPF còn là một giao thức chuẩn hoá có thể chạy mượt mà trên nhiều dòng sản phẩm thuộc nhiều hãng khác nhau. Do đó, nhiều doanh nghiệp, tổ chức lựa chọn OSPF là điều dễ hiểu. Chắc chắn, những nội dung mà Bizfly Cloud chia sẻ đã giúp bạn hiểu rõ OSPF là gì để việc áp dụng giao thức này vào công việc trở nên dễ dàng hơn.