Luận văn Thiết lập và so sánh phương pháp định tuyến giữa RIP & IGRP

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC DL KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM 144/24 Điện Biên Phủ – Q. Bình Thạnh – TP.HCM ĐT: 5120254 – 5120294 -----o0o----- CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc -----o0o----- Khoa: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn: MẠNG MÁY TÍNH Chú ý: Sinh viên phải dán bản nhiệm vụ này vào trang thứ nhất trong tập báo cáo đồ án tốt nghiệp Họ và tên: Lê Anh Hoàng. MSSV: TH21 – 025. Ngành: Công nghệ thông tin. Lớp: 01TH21. 1. Đầu đề đồ án tốt nghiệp: “Thiết lập và so sánh phương pháp định tuyến giữa RIP & IGRP” 2. Nhiệm vụ: a/ Dữ liệu ban đầu: - Tài liệu CCNA, ICND ( RIP & IGRP, Static Route Concepts and Configuration ). - CCNA, CCNP labpro. - Hướng dẫn cấu hình các tính năng cơ bản cho Cisco router. b/ Nội dung: C Phần tìm hiểu công nghệ: - Tìm hiểu hoạt động của Router theo phương pháp định tuyến. + RIP. + IGRP. - Thiết lập các phương pháp định tuyến trên RIP & IGRP, từ đó so sánh sự khác biệt của từng giao thức. C Phần phân tích, thiết kế và xây dựng ứng dụng minh họa: - Phân tích phương thức hoạt động của giao thức IGRP, từ đó nêu ra mô hình cụ thể cùng với bảng số liệu thu được theo các sơ đồ này. c/ Demo chương trình chạy sử dụng 2 giao thức RIP & IGRP: 3. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 28/02/2005 4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 21/05/2005 5. Họ tên giáo viên hướng dẫn: ThS. Lê Mạnh Hải Nội dung và yêu cầu đồ án tốt nghiệp đã thông qua GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN CHÍNH TP.HCM, ngày ..… tháng ..…. năm 2005 (Ký và ghi rõ họ tên) CHỦ NHIỆM KHOA ( Ký và ghi rõ họ tên ) ThS. Lê Mạnh Hải PHẦN DÀNH CHO BỘ MÔN Người duyệt (chấm sơ bộ): Đơn vị: Ngày bảo vệ: Điểm tổng quát: BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC DL KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM 144/24 Điện Biên Phủ – Q. Bình Thạnh – TP.HCM ĐT: 5120254 – 5120294 -----o0o----- CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc -----o0o----- Khoa: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ môn: MẠNG MÁY TÍNH Chú ý: Sinh viên phải dán bản nhiệm vụ này vào trang thứ nhất trong tập báo cáo đồ án tốt nghiệp Họ và tên: Cao Quốc Nam. MSSV: TH21 – 125. Ngành: Công nghệ thông tin. Lớp: 01TH21. 1. Đầu đề đồ án tốt nghiệp: “Thiết lập và so sánh phương pháp định tuyến giữa RIP & IGRP” 2. Nhiệm vụ: a/ Dữ liệu ban đầu: - Tài liệu CCNA, ICND ( RIP & IGRP, Static Route Concepts and Configuration ). - CCNA, CCNP labpro. - Hướng dẫn cấu hình các tính năng cơ bản cho Cisco router. b/ Nội dung: C Phần tìm hiểu công nghệ: - Tìm hiểu hoạt động của Router theo phương pháp định tuyến. + RIP. + IGRP. - Thiết lập các phương pháp định tuyến trên RIP & IGRP, từ đó so sánh sự khác biệt của từng giao thức. C Phần phân tích, thiết kế và xây dựng ứng dụng minh họa: - Phân tích phương thức hoạt động của giao thức RIP và thiết kế mô hình cùng với các số liệu thu được trong sơ đồ minh họa cụ thể. c/ Demo chương trình chạy sử dụng 2 giao thức RIP & IGRP: 3. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 28/02/2005 4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 21/05/2005 5. Họ tên giáo viên hướng dẫn: ThS. Lê Mạnh Hải Nội dung và yêu cầu đồ án tốt nghiệp đã thông qua GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN CHÍNH TP.HCM, ngày ..… tháng ..…. năm 2005 (Ký và ghi rõ họ tên) CHỦ NHIỆM KHOA ( Ký và ghi rõ họ tên ) ThS. Lê Mạnh Hải PHẦN DÀNH CHO BỘ MÔN Người duyệt (chấm sơ bộ): Đơn vị: Ngày bảo vệ: Điểm tổng quát: Nhận xét của giáo viên hướng dẫn Nhận xét của giáo viên phản biện LỜI CẢM ƠN Nhóm Tác giả xin chân thành cảm ơn Thầy Lê Mạnh Hải đã quan tâm, giúp đỡ, tận tình chỉ bảo và khích lệ trong suốt thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp này. Xin chân thành cảm ơn Khoa CNTT, gia đình, bạn bè – đặc biệt là anh Nguyễn Đức Quang đã động viên, giúp đỡ và hỗ trợ về mặt trang thiết bị, tài liệu trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu cho đến khi hoàn tất nội dung của cuốn luận văn này. Lê Anh Hoàng – Cao Quốc Nam MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Đề tài này tập trung vào nội dung tìm hiểu cách thiết lập và so sánh phương pháp định tuyến giữa hai giao thức RIP và IGRP trên nền công nghệ của Cisco. Trong đó, đề cập đến các tính năng và nguyên tắc hoạt động của Router theo các phương pháp định tuyến. Bên cạnh đó, đề tài cũng đưa ra cách thiết lập các phương pháp định tuyến dựa trên giao thức RIP và IGRP, từ đó có sự so sánh khác biệt của từng giao thức. Mục tiêu tiếp theo của đề tài là phân tích các phương thức hoạt động của hai giao thức RIP và IGRP cùng với việc thiết kế một số mô hình cụ thể có kèm theo số liệu thực tế thu được, cách cấu hình cho các thiết bị dựa trên hai giao thức RIP và IGRP. Nắm vững được các phương pháp định tuyến dựa trên nền công nghệ tiên tiến để duy trì tốt được một mạng có nhiều giao thức khác nhau cùng hoạt động một cách thống nhất và hiệu quả sẽ mang lại một lợi ích to lớn về mặt kinh tế do tiết kiệm được chi phí đầu tư trang bị hàng loạt các thiết bị tương thích, đồng thời tùy theo từng quy mô cụ thể của từng môi trường mạng mà ta có thể lựa chọn các thiết bị và các giao thức cho phù hợp. GIỚI THIỆU Trong thời đại ngày nay, cùng với sự phát triển vượt bậc trong nhiều lĩnh vực, thế giới của chúng ta đang có những thay đổi và chuyển biến về mọi mặt. Trong đó, công nghệ thông tin đóng vai trò hết sức quan trọng trong công cuộc đổi mới và phát triển đó. Những hệ thống mạng máy tính trong nội bộ một quốc gia hoặc giữa các quốc gia với nhau sẽ giúp thông tin được truyền đi nhanh chóng và chính xác nhằm đáp ứng kịp thời trong nhiều lĩnh vực như kinh tế, chính trị, xã hội, khoa học kỹ thuật. Vì vậy, các nhà cung cấp thiết bị đã đưa ra nhiều loại thiết bị khác nhau, cùng với những cách thức kết nối khác nhau để liên kết giữa các hệ thống mạng với nhau hoặc chính trong một hệ thống mạng. Do đó, người thiết kế và người quản trị mạng phải biết cách chọn lựa thiết bị và phương thức kết nối các thành phần hợp nhất với nhau để nhằm đạt được hiệu quả cao nhất. Cisco là một trong những nhà cung cấp thiết bị mạng hàng đầu trên thế giới trong lĩnh vực này. Trên cơ sở đó và qua luận văn tốt nghiệp này, chúng em muốn trình bày hai giao thức định tuyến phổ biến trên Router hiện nay là RIP và IGRP cùng với việc thiết lập và so sánh hai giao thức này trên nên công nghệ Cisco và các thiết bị liên quan đến chúng. Với thời gian có hạn và lượng kiến thức còn hạn chế, chúng em mong mỏi nhận được nhiều ý kiến đóng góp của các thầy cô để cho đề tài này được hoàn thiện hơn. Nhóm sinh viên thực hiện CẤU TRÚC CỦA ĐỀ TÀI Đề tài được chia làm hai phần như sau: Phần A: Cơ sở lý thuyết bao gồm bốn chương. Trong đó chương một tìm hiểu các khái niệm và nội dung liên quan về định tuyến. Chương hai đề cập đến các phương pháp định tuyến, cách cấu hình cho từng phương pháp và đồng thời nêu lên những hữu ích cũng như những hạn chế trong từng phương pháp. Tiếp theo là chương ba, nội dung của chương này trình bày các mô hình và các cơ sở để định tuyến, trong đó có nêu rõ các giao thức và các kỹ thuật tránh lặp trong quá trình định tuyến của từng giao thức. Chương bốn cũng là chương cuối của phần A, là chương thiết lập và so sánh hai phương pháp định tuyến RIP và IGRP dựa trên lý thuyết và các ứng dụng thực nghiệm. Phần B: Là phần Demo chương trình chạy sử dụng hai giao thức định tuyến RIP và IGRP. Trong đó, chương một là mô hình của giao thức RIP và chương hai là mô hình của giao thức IGRP. Cả hai mô hình đều được cấu hình thực tế trên trên ba router của hãng Cisco. Trong mỗi chương cũng nêu rõ một số lệnh chính mà người học cần nắm vững khi cấu hình bất kỳ một trong hai giao thức trên. MỤC LỤC Lời cảm ơn 03 Mục lục 04 Giới thiệu 08 PHẦN A: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 09 Chương I: Khái niệm cơ bản về định tuyến 10 1.1 Khái niệm về định tuyến 11 1.2 Routing Protocol và Routed Protocol 11 1.3 Bảng định tuyến 12 1.4 Nguyên tắc định tuyến 13 1.5 Router – Chức năng và nguyên tắc hoạt động 14 1.6 Xác định đường đi của Router 15 1.7 Sự chuyển mạch 15 1.8 Nguyên tắc hoạt động của Router 16 1.9 Address Resolution Protocol(ARP) và nguyên tắc hoạt động 17 Chương II: Các phương pháp định tuyến 19 2.1 Định tuyến trong môi trường IP 20 2.2 Định tuyến tĩnh 20 2.2.1 Hữu ích của định tuyến tĩnh 20 2.2.2 Hạn chế của định tuyến tĩnh 21 2.2.3 Ứng dụng của định tuyến tĩnh 21 2.2.4 Cấu hình của định tuyến tĩnh 21 2.3 Định tuyến mặc định 22 2.4 Định tuyến động 23 2.4.1 Các hoạt động của giao thức định tuyến động 24 2.4.2 Lợi ích của định tuyến động 24 2.4.3 Hạn chế và ứng dụng của giao thức định tuyến động 25 2.4.4 Cấu hình cho định tuyến động 25 Chương III: Các mô hình và cơ sở để định tuyến 26 3.1 Sự xác định đường dẫn 27 3.2 Sự lựa chọn đường dẫn và chuyển mạch gói 27 3.3 Các thuật toán trong giao thức định tuyến 28 3.4 Giao thức định tuyến Distance–Vector 28 3.4.1 Khái quát 28 3.4.2 Hoạt động của giao thức Distance–Vector 29 3.4.3 Kỹ thuật tránh lặp trong quá trình định tuyến 30 3.4.4 Đếm vô thời hạn 31 3.4.5 Định ra một số tối đa 32 3.4.6 Phân chia ranh giới 32 3.4.7 Route Poisoning 33 3.4.8 Bộ định thời khống chế 33 3.5 Giao thức Link state 34 3.5.1 Cơ sở định tuyến Link State 34 3.5.2 Giao thức định tuyến Link State trao đổi các bảng định tuyến 35 3.5.3 Các thay đổi về Topo mạng lan truyền như thế nào xuyên qua mạng 36 3.5.4 Hai Link State liên quan với nhau 37 Chương IV: Thiết lập và so sánh hai phương pháp định tuyến RIP và IGRP 38 4.1 RIP (Routing Information Protocol) 39 4.1.1 Cập nhật định tuyến RIP 40 4.1.2 Metric của định tuyến RIP 40 4.1.3 Tính ổn định 41 4.1.4 RIP không hỗ trợ mạng không liên tục 41 4.1.5 RIP không hỗ trợ VLSM 41 4.1.6 RIP và đường đi mặc định 41 4.1.7 Các thông số thời gian (RIP Timer) 42 4.1.8 Định dạng Packet RIP 42 4.1.9 RIP Version 2 (Routetag, Next Hop, hỗ trợ Multicast) 43 4.1.10 Các câu lệnh cơ bản khi cấu hình RIP 44 4.2 IGRP (Interior Routing Protocol) 46 4.2.1 Tổng quan về IGRP 46 4.2.2 Cập nhật định tuyến IGRP 47 4.2.3 Metric của định tuyến IGRP 47 4.2.4 Tính ổn định 48 4.2.5 IGRP và Default Route 49 4.2.6 Hoạt động cân bằng tải 49 4.2.7 Các thông số thời gian (IGRP Timer) 49 4.3 So sánh hai giao thức định tuyến RIP và IGRP 51 4.3.1 So sánh đặc điểm của hai Routing Protocol 53 4.3.2 Redistribution giữa các Routing Protocol RIP và IGRP 53 4.3.3 So sánh đặc điểm thời gian giữa RIP và IGRP 55 4.3.4 So sánh hai phương pháp RIP và IGRP 56 PHẦN B: DEMO CHƯƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG 57 Chương I: Mô hình RIP dùng ba Router 58 Chương II: Mô hình IGRP dùng ba Router 59 PHẦN A CƠ SỞ LÝ THUYẾT LÝ THUYẾT VỀ ĐỊNH TUYẾN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH TUYẾN CHƯƠNG I KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐỊNH TUYẾN 1.1 Khái niệm cơ bản về định tuyến: Internet là một mạng toàn cầu bao gồm nhiều nhóm mạng liên kết với nhau, cho phép truyền thông hầu hết giữa các công ty, các tổ chức nghiên cứu, các trường đại học và rất nhiều tổ chức khác trên thế giới. Router thường được sử dụng để kết nối các mạng riêng với nhau dưới sự quản lý của nhà quản trị. Định tuyến (Routing) là tiến trình hướng các gói (Packet) từ mạng này đến mạng khác thông qua Router. Routing hoạt động ở lớp thứ ba của mô hình OSI (lớp Network) và là một chức năng quan trọng của Router trong lớp Network. Router là thiết bị mạng hoạt động ở lớp Network và sử dụng chức năng Routing để truyền thông với Router của những mạng khác. Địa chỉ vật lý được Router sử dụng để xác định các hệ thống mạng cũng như từng thiết bị trong hệ thống mạng này. Routing thường được so sánh với Switching (chuyển gói) vì hai chức năng này đều cùng hoạt động dựa trên Router. Điểm khác biệt cơ bản là Routing có chức năng tìm đường còn Switching thì có chức năng gửi gói tin (Packet) đi ra khỏi Interface của Router để đến đích. Một giao thức là tập hợp các qui tắc trong đó xác định một đối tượng nào đó sẽ hoạt động như thế nào. Một giao thức định tuyến là một tập hợp các qui tắc mô tả một giao thức lớp 3 (Network) sẽ gửi cập nhật cho nhau về mạng hiện có. Nếu có nhiều đường đi đến một mạng cùng tồn tại, giao thức định tuyến cũng sẽ xác định đường đi tốt nhất. Các thiết bị có chung một hiểu biết về mạng đó, các thiết bị sẽ bắt đầu Route trên đường đi tốt nhất. 1.2 Routing Protocol và Routed Protocol: Routed Protocol là giao thức lớp 3 (lớp Network) của mô hình OSI quy định dạng Format và cách sử dụng của các trường trong Packet nhằm chuyển các Packet từ nơi này sang nơi khác. Ví dụ: IP, IPX … Routing Protocol là giao thức định tuyến được dùng giữa các Router để gửi và nhận các cập nhật về các mạng tồn tại trong một tổ chức, qua đó các trình định tuyến có thể dùng để xác định đường đi của gói trên mạng. Các giao thức định tuyến hỗ trợ giao thức được định tuyến bằng cách cung cấp các cơ cấu chia sẻ thông tin định tuyến. Ví dụ: RIP, IGRP… ROUTED PROTOCOL ROUTING PROTOCOL AppleTalk RTMP, AURP, EIGRP IPX RIP, EIGRP, NLSP Vines RTP DECNET DECNET IP RIP, IGRP, EIGRP, OSPF, BGP Hình 1.1 Các Routed Protocol và Routing Protocol Để kết nối các mạng với nhau, Router sẽ được cấu hình định tuyến tĩnh hay động và gửi thông tin đến các Router kế cận. Router kế cận là Router khác có cùng chung Subnet với Router hiện hành. 1.3 Bảng định tuyến (Routing Table): Là bảng chứa các thông tin về mạng mà Router đang kết nối và mạng đích. Router sẽ tìm trong bảng định tuyến để quyết định về đường đi của gói (Packet) đến mạng đích được chỉ ra trong phần địa chỉ của gói IP. Network (mạng đích) Subnet Mask Gateway Outgoing Interface Metric Next Hop 140.100.100.0 255.255.255.0 140.100.100.1 E0 6 131.108.13.15 140.100.110.0 255.255.255.0 140.100.110.1 E0 7 131.108.13.15 140.100.120.0 255.255.255.0 140.100.120.1 E0 8 131.108.13.15 166.99.0.0 255.255.0.0 166.99.0.1 E1 10 131.108.14.1 145.0.88.0 255.255.255.0 145.0.88.1 S0 3 131.108.10.9 Hình 1.2 Bảng định tuyến Trong đó, các cột có nội dung và ý nghĩa như sau: - Network: chứa địa chỉ mạng tồn tại trong một hệ thống. - Subnet Mask: là lớp mặt nạ của địa chỉ mạng (Network) (140.100.10 0.0 255.255.255.0). - Outgoing Interface: chỉ ra các thông tin: + Các gói tin sẽ gửi ra cổng nào của Router. + Các thông tin cập nhật được nhận từ cổng giao tiếp nào của Router. - Metric: giá trị được gán đến từng đường đi dựa trên các tiêu chí chỉ ra trong giao thức định tuyến, được dùng để chỉ ra đường đi tốt nhất nếu có nhiều đường đi đến địa chỉ mạng đích. - Next Hop: địa chỉ của Router kế tiếp, giá trị Next Hop là địa chỉ của Router kết nối trực tiếp. 1.4 Nguyên tắc định tuyến: Sau khi Router nhận một gói tin, để định tuyến ta cần giải quyết các vấn đề sau: - Giao thức định tuyến cho gói tin thuộc về giao thức đó có được cài đặt trên Router và đang hoạt động hay không? Và giao thức định tuyến có thể hoạt động trong môi trường nào? (IP, IPX, Apple Talk …). Nếu giao thức định tuyến đã được cài đặt thì đường đi nào đến một hệ thống mạng ở xa tồn tại trong bảng định tuyến hay không? - Nếu địa chỉ mạng đích không có trong bảng định tuyến, có tuyến đường mặc định nào được cấu hình trên Router hay không? - Nếu địa chỉ mạng đích có tên trong bảng định tuyến thì Interface nào trên Router mà Packet sẽ được truyền đi? - Nếu có nhiều đường đi để đến mạng đích, Router sẽ chọn đường nào? Khi không có đường đi nào đến mạng đích, Router sẽ hủy bỏ Packet và gửi một thông điệp ICMP (Internet Control Message Protocol) đến mạng nguồn. Mỗi lần Packet được hướng vào hoặc hướng đến Interface được chọn, Router phải gói gọn Packet vào trong một vị trí nào đó. Kỹ thuật này được gọi là truyền theo khung (Framing) và nó được yêu cầu để hướng Packet đến Hop kế tiếp của thiết bị vật lý. Mỗi lần Packet được truyền theo khung, nó sẽ truyền theo hướng từ Hop đến Hop (Hop được hiểu là liên kết giữa 2 Router) cho đến khi nó đến được thiết bị đích cuối cùng. Bảng định tuyến được sử dụng để chuyển Packet đến chính xác hệ thống mạng cần đến. 1.5 Router – Chức năng và nguyên tắc hoạt động: Router là thiết bị mạng truyền thông trực tiếp giữa các Host. Router hoạt động ở tầng thứ ba (Network Layer) của mô hình OSI. Router xây dựng những bảng định tuyến chứa những thông tin được chọn lọc về những đường đi tối ưu để tới nơi cần đến và làm cách nào để đi tới đó. * Router được chế tạo với hai mục đích chính: - Phân cách các mạng máy tính thành các Segment riêng biệt để giảm hiện tượng đụng độ và thực hiện chức năng bảo mật. - Kết nối các mạng máy tính hay kết nối người sử dụng với mạng máy tính ở các khoảng cách xa với nhau thông qua các đường truyền thông như điện thoại, ISDN, T1, X.25… * Router có các chức năng: - Xác định đường đi (Path Determination). - Sự chuyển hướng (Switching). 1.6 Xác định đường đi của Router: Như đã được đề cập ở phần trên, Router có nhiệm vụ chuyển dữ liệu theo một đường liên kết tối ưu. Đối với một hệ thống gồm nhiều Router kết nối với nhau, trong đó các Router có nhiều hơn hai đường liên kết với nhau, vấn đề xác định đường truyền dữ liệu (Path Determination) tối ưu đóng vai trò rất quan trọng. Router phải có khả năng lựa chọn đường liên kết tối ưu nhất trong tất cả các đường có thể mà dữ liệu có thể truyền đến đích nhanh nhất. Việc xác định đường dựa trên các thuật toán routing và các giao thức định tuyến, từ đó rút ra được một số đo gọi là Metric để so sánh giữa các đường với nhau. Sau khi thực hiện việc kiểm tra trạng thái của các đường liên kết bằng các thuật toán dựa trên giao thức định tuyến. Router sẽ rút ra được các Metric tương ứng cho mỗi đường, cập nhật vào Routing Table. Router sẽ chọn đường nào có Metric nhỏ nhất để truyền dữ liệu. 1.7 Sự chuyển mạch: Quá trình chuyển dữ liệu (Switching) là quá trình cơ bản của Router, nó dựa trên ARP Protocol. Khi một máy muốn gửi Packet qua Router cho một máy thuộc mạng khác, nó gửi Packet đó đến Router theo địa chỉ MAC của Router, kèm