OSPF – Open Shortest Path First

OSPF – Open Shortest Path First là một giao thức định tuyến động theo kiểu Link State. Đây là một giao thức được sử dụng rộng rãi trong các mạng có qui mô lớn.

Một số đặc điểm chính của giao thức OSPF:

·        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.

·         OSPF có AD = 110.

·         Metric của OSPF còn gọi là cost, được tính theo bandwidth trên cổng chạy OSPF.

·         OSPF chạy trực tiếp trên nền IP, có protocol ID là 89.

·         OSPF là một giao thức chuẩn quốc tế, được định nghĩa trong RFC – 2328.

Chúng ta cùng tìm hiểu hoạt động của OSPF theo các bước sau như sau:

·         Bầu chọn Router ID.

·         Thiết lập quan hệ láng giềng (neighbor).

·         Trao đổi LSDB.

·         Tính toán xây dựng bảng định tuyến.

Bầu chọn Router ID:

Trước khi chạy OSPF, Router phải tự đưa ra một giá trị dùng để định danh duy nhất cho nó trong 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 router sẽ tự động bầu chọn giá trị Router ID là địa chỉ IP cao nhất trong các interface đang active (status up, line protocol up), ưu tiên cổng loopback.

Trường hợp 1:

Router so sánh 2 địa chỉ IP của cổng nào lớn hơn thì sẽ đưa vào làm Router ID, 192.168.2.1 > 192.168.1.1

Router ID là 192.168.2.1

Trường hợp 2:

Khi có cổng lookback thì Router không cần xét 2 cổng vật lý f0/0 và f0/1 nữa mà lấy luôn địa chỉ lookback 10.0.0.1 làm Router ID, khi trên Router có nhiều lookback thì nó sẽ lựa chọn loopback nào có IP lớn hơn.

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.

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 các 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:

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. Trong một hệ thống chạy OSPF chắc chắn phải có area 0 (backbone area) và tất các các area khác phải kết nối với area này thì hệ thống mới chạy được.

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. 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. 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.

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.

Lệnh cấu hình OSPF:

Ở mode configure:

router ospf <process ID>  (có ý nghĩa local không cần phải giống nhau cho các Router. dùng để phân chia nhóm Router trong mạng)

network <mạng cần quảng bá> <wildcard mask> area <area number>

Ở bài này các bạn chỉ cần hiểu wildcard mask như thế này, ví dụ:

Cần quảng bá mạng 192.168.1.0/24 thì wildcard mask là 0.0.0.255. Bạn ghi ngược lại subnet mask của nó (255.255.255.0 -->0.0.0.255). Ở bài về Access Control List sau này mình sẽ tìm hiểu rõ hơn về wildcard mask các bạn nhé !

Ngoài ra còn các option sau:

default-information (quảng bá tuyến default route của nó cho các router cùng chạy RIP bên trong)

redistribute (quảng bá những tuyến route khác của nó cho các router cùng chạy RIP bên trong)

distance (set giá trị AD)

passive-interface (không cho gửi thông tin RIP đến các cổng connected với host để giảm traffic vô ích)

router-id (set lại router ID)

Chúng ta đi vào bài LAB như sau:

Nếu thấy hình nhỏ các bạn bấm vào để xem lớn hơn nha !

Mô hình LAB bao gồm R1, R2, R3 chạy OSPF. R3, R4, R5 chạy RIPv2. R3 với R6 chạy static route.

Yêu cầu cấu hình OSPF single area (với 1 area duy nhất là area 0), RIPv2, static route như trong hình sau cho các mạng thông nhau.

Các bước thực hiện:

Sau khi cấu hình IP cho tất cả các interface, chúng ta đi vào cấu hình định tuyến trên từng Router:

Cấu hình OSPF:

R1:

router ospf 100

network 172.10.0.0 0.0.255.255 area 0

network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0

network 12.0.0.0 0.255.255.255 area 0

passive-interface default (tất các các cổng đều không nhận thông tin OSPF)

no passive-interface s1/0 (cho cổng S1/0 nhận thông tin OSPF trở lại)

Sử dụng 2 câu lệnh passive-interface default và no passive-interface trong trường hợp có nhiều cổng nối với host hơn là cổng chạy OSPF, để khỏi phải gõ nhiều lần passive-interface

R2:

router ospf 100

network 172.20.0.0 0.0.255.255 area 0

network 23.0.0.0 0.255.255.255 area 0

network 12.0.0.0 0.255.255.255 area 0

passive-interface loopback 0

R3:

router ospf 100

network 23.0.0.0 0.255.255.255 area 0

Cấu hình RIP:

R3:

router rip

version 2

network 34.0.0.0

R4:

router rip

version 2

network 34.0.0.0

network 45.0.0.0

R5:

router rip

version 2

network 45.0.0.0

Định tuyến tĩnh trên R3, R6:

R3:

ip route 195.168.1.0 255.255.255.0 f0/1

R6:

ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 f0/0

Cấu hình trên R3 để các giao thức khác nhau có thể hiểu nhau:

Cho OSPF hiểu RIP:

router ospf 100

redistribute rip subnets (các mạng RIP được quảng bá vào OSPF theo classless)

Cho RIP hiểu OSPF:

router rip

redistribute ospf 100 metric 5 (OSPF quảng bá vào RIP với metric là 5)

Cho OSPF hiểu static route:
router ospf 100
redistribute static

Cho RIP hiểu static route:

router rip

redistribute static

Download file cấu hình (Packet Tracer 6.0.1): cauhinhospf.zip

Mời các bạn xem video hướng dẫn: