8.5 Giới thiệu về Định tuyến Router và Cách Router Hoạt Động
8.5 Giới thiệu về Định tuyến
8.5.1 Quyết định Chuyển tiếp Packet của Router
Chủ đề trước đã thảo luận về bảng định tuyến host. Hầu hết các mạng cũng chứa router, là các thiết bị trung gian. Router cũng chứa bảng định tuyến. Chủ đề này bao gồm hoạt động của router ở lớp network. Khi host gửi packet đến host khác, nó tham khảo bảng định tuyến của mình để xác định nơi gửi packet. Nếu host đích ở trên mạng remote, packet được chuyển tiếp đến default gateway, thường là local router.
💡: Router giống như nhân viên bưu điện phân loại - nhìn địa chỉ trên "bưu kiện" (packet) và quyết định gửi đi đâu tiếp theo.
Điều gì xảy ra khi packet đến interface router?
Router kiểm tra địa chỉ IP đích của packet và tìm kiếm trong bảng định tuyến của nó để xác định nơi chuyển tiếp packet. Bảng định tuyến chứa danh sách tất cả các địa chỉ mạng đã biết (prefix) và nơi chuyển tiếp packet. Các mục này được gọi là route entry hoặc route. Router sẽ chuyển tiếp packet bằng cách sử dụng route entry phù hợp nhất (dài nhất).
Ví dụ Chuyển tiếp Packet
- Packet đến interface Gigabit Ethernet 0/0/0 của router R1. R1 mở gói Ethernet header và trailer Layer 2.
- Router R1 kiểm tra địa chỉ IPv4 đích của packet và tìm kiếm kết quả phù hợp nhất trong bảng định tuyến IPv4 của nó. Route entry chỉ ra rằng packet này sẽ được chuyển tiếp đến router R2.
- Router R1 đóng gói packet vào Ethernet header và trailer mới, và chuyển tiếp packet đến next hop router R2.
Bảng Định tuyến R1
Bảng sau đây hiển thị thông tin liên quan từ bảng định tuyến R1.
8.5.2 Bảng Định tuyến IP Router
Bảng định tuyến của router chứa các network route entry liệt kê tất cả các đích mạng có thể biết được.
💡: Bảng định tuyến router giống như bản đồ GPS - nó biết tất cả các "đường đi" đến các mạng khác nhau.
Bảng định tuyến lưu trữ ba loại route entry:
- Directly-connected networks - Các network route entry này là các router interface hoạt động. Router thêm directly connected route khi interface được cấu hình với địa chỉ IP và được kích hoạt. Mỗi router interface được kết nối với phân đoạn mạng khác nhau. Trong hình, các directly-connected network trong bảng định tuyến IPv4 R1 sẽ là 192.168.10.0/24 và 209.165.200.224/30.
- Remote networks - Các network route entry này được kết nối với các router khác. Router tìm hiểu về remote network bằng cách được cấu hình rõ ràng bởi administrator hoặc bằng cách trao đổi thông tin route sử dụng dynamic routing protocol. Trong hình, remote network trong bảng định tuyến IPv4 R1 sẽ là 10.1.1.0/24.
- Default route - Giống như host, hầu hết các router cũng bao gồm default route entry, gateway of last resort. Default route được sử dụng khi không có kết quả phù hợp tốt hơn (dài hơn) trong bảng định tuyến IP. Trong hình, bảng định tuyến IPv4 R1 rất có thể sẽ bao gồm default route để chuyển tiếp tất cả các packet đến router R2.
Xác định Directly Connected và Remote Networks của Router R1
Directly connected networks:
- 192.168.10.0/24 (G0/0/0)
- 209.165.200.224/30 (G0/0/1)
Remote Network:
- 10.1.1.0/24 (qua R2)
R1 có hai directly connected network:
- 192.168.10.0/24
- 209.165.200.224/30
R1 cũng có remote network (ví dụ: 10.1.1.0/24 và internet) mà nó có thể tìm hiểu.
Router có thể tìm hiểu về remote network theo một trong hai cách:
- Thủ công - Remote network được nhập thủ công vào route table sử dụng static route.
- Động - Remote route được học tự động sử dụng dynamic routing protocol.
8.5.3 Static Routing (Định tuyến Tĩnh)
Static route là các route entry được cấu hình thủ công. Hình hiển thị ví dụ về static route được cấu hình thủ công trên router R1. Static route bao gồm địa chỉ remote network và địa chỉ IP của next hop router.
💡: Static routing giống như viết sẵn hướng dẫn đường đi trên giấy - nếu đường bị chặn, bạn phải viết lại hướng dẫn mới.
Ví dụ Cấu hình Static Route
R1(config)# ip route 10.1.1.0 255.255.255.0 209.165.200.226
└─────────┬──────┘ └──────┬─────┘ └──────┬──────┘
Remote network Subnet mask Next hop IP
R1 được cấu hình thủ công với static route để đến mạng 10.1.1.0/24. Nếu đường dẫn này thay đổi, R1 sẽ cần static route mới.
Nếu có thay đổi trong network topology, static route không được cập nhật tự động và phải được cấu hình lại thủ công. Ví dụ, trong hình R1 có static route để đến mạng 10.1.1.0/24 qua R2. Nếu đường dẫn đó không còn khả dụng, R1 sẽ cần được cấu hình lại với static route mới đến mạng 10.1.1.0/24 qua R3. Router R3 do đó sẽ cần có route entry trong bảng định tuyến của nó để gửi packet đến 10.1.1.0/24 tới R2.
Static Route hiện tại: PC1 → R1 → R2 → PC2 (Failed ✗)
Cần cấu hình lại: PC1 → R1 → R3 → R2 → PC2
Nếu route từ R1 qua R2 không còn khả dụng, static route mới qua R3 cần được cấu hình. Static route không tự động điều chỉnh cho thay đổi topology.
Đặc điểm của Static Routing
Static routing có các đặc điểm sau:
- Static route phải được cấu hình thủ công.
- Administrator cần cấu hình lại static route nếu có thay đổi trong topology và static route không còn khả thi.
- Static route phù hợp cho mạng nhỏ và khi có ít hoặc không có liên kết dự phòng.
8.5.4 Dynamic Routing (Định tuyến Động)
Dynamic routing protocol cho phép router tự động tìm hiểu về remote network, bao gồm default route, từ các router khác. Router sử dụng dynamic routing protocol tự động chia sẻ thông tin định tuyến với các router khác và bù đắp cho bất kỳ thay đổi topology nào mà không cần sự can thiệp của network administrator. Nếu có thay đổi trong network topology, router chia sẻ thông tin này sử dụng dynamic routing protocol và tự động cập nhật bảng định tuyến của chúng.
💡: Dynamic routing giống như sử dụng GPS thời gian thực - tự động cập nhật đường đi khi có tắc đường hoặc đường bị chặn.
Dynamic routing protocol bao gồm OSPF và Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP). Hình hiển thị ví dụ về router R1 và R2 tự động chia sẻ thông tin mạng sử dụng routing protocol OSPF.
R1 đang sử dụng routing protocol OSPF để cho R2 biết về mạng 192.168.10.0/24.
↓↑
R2 đang sử dụng routing protocol OSPF để cho R1 biết về mạng 10.1.1.0/24.
Cấu hình cơ bản chỉ yêu cầu network administrator kích hoạt các directly connected network trong dynamic routing protocol. Dynamic routing protocol sẽ tự động thực hiện như sau:
- Khám phá remote network
- Duy trì thông tin định tuyến cập nhật
- Chọn đường đi tốt nhất đến mạng đích
- Cố gắng tìm đường đi tốt nhất mới nếu đường đi hiện tại không còn khả dụng
Khi router được cấu hình thủ công với static route hoặc tìm hiểu về remote network động bằng dynamic routing protocol, địa chỉ remote network và địa chỉ next hop được nhập vào bảng định tuyến IP. Như được hiển thị trong hình, nếu có thay đổi trong network topology, router sẽ tự động điều chỉnh và cố gắng tìm đường đi tốt nhất mới.
Previous best path: PC1 → R1 → R2 → PC2 (Failed ✗)
New best path: PC1 → R1 → R3 → R2 → PC2
R1, R2, và R3 đang sử dụng dynamic routing protocol OSPF. Nếu có thay đổi network topology, chúng có thể tự động điều chỉnh để tìm đường đi tốt nhất mới.
Lưu ý: Thông thường một số router sử dụng kết hợp cả static route và dynamic routing protocol.
8.5.5 Video - IPv4 Router Routing Tables
Không giống như bảng định tuyến máy tính host, không có tiêu đề cột xác định thông tin chứa trong bảng định tuyến của router. Điều quan trọng là phải học ý nghĩa của các mục khác nhau được bao gồm trong mỗi entry của bảng định tuyến.
Click Play trong hình để xem giới thiệu về bảng định tuyến IPv4.
8.5.6 Giới thiệu về Bảng Định tuyến IPv4
Lưu ý trong hình rằng R2 được kết nối với internet. Do đó, administrator đã cấu hình R1 với default static route gửi packet đến R2 khi không có entry cụ thể trong bảng định tuyến khớp với địa chỉ IP đích. R1 và R2 cũng đang sử dụng OSPF routing để quảng bá directly connected network.
Ví dụ Bảng Định tuyến Router 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
i - IS-IS, su - IS-IS summary, 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, H - NHRP, l - LISP
a - application route
+ - replicated route, % - next hop override, p - overrides from PfR
Gateway of last resort is 209.165.200.226 to network 0.0.0.0
S* 0.0.0.0/0 [1/0] via 209.165.200.226, GigabitEthernet0/0/1
10.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnets
O 10.1.1.0 [110/2] via 209.165.200.226, 00:02:45, GigabitEthernet0/0/1
192.168.10.0/24 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks
C 192.168.10.0/24 is directly connected, GigabitEthernet0/0/0
L 192.168.10.1/32 is directly connected, GigabitEthernet0/0/0
209.165.200.0/24 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks
C 209.165.200.224/30 is directly connected, GigabitEthernet0/0/1
L 209.165.200.225/32 is directly connected, GigabitEthernet0/0/1
R1#
💡 các mã route:
Lệnh show ip route privileged EXEC mode được sử dụng để xem bảng định tuyến IPv4 trên Cisco IOS router. Ví dụ hiển thị bảng định tuyến IPv4 của router R1. Ở đầu mỗi routing table entry là mã được sử dụng để xác định loại route hoặc cách route được học. Các nguồn route phổ biến (mã) bao gồm:
- L - Địa chỉ IP local interface được kết nối trực tiếp
- C - Mạng được kết nối trực tiếp
- S - Static route được cấu hình thủ công bởi administrator
- O - OSPF
- D - EIGRP
Bảng định tuyến hiển thị tất cả các route đích IPv4 đã biết cho R1.
Directly connected route được tạo tự động khi router interface được cấu hình với thông tin địa chỉ IP và được kích hoạt. Router thêm hai route entry với mã C (mạng được kết nối) và L (địa chỉ IP local interface của mạng được kết nối). Route entry cũng xác định exit interface để sử dụng để đến mạng. Hai directly connected network trong ví dụ này là 192.168.10.0/24 và 209.165.200.224/30.
Router R1 và R2 cũng đang sử dụng OSPF dynamic routing protocol để trao đổi thông tin router. Trong bảng định tuyến ví dụ, R1 có route entry cho mạng 10.1.1.0/24 mà nó đã học động từ router R2 qua OSPF routing protocol.
Default route có địa chỉ mạng toàn số 0. Ví dụ, địa chỉ mạng IPv4 là 0.0.0.0. Static route entry trong bảng định tuyến bắt đầu với mã S*, như được tô sáng trong ví dụ.
