Các mạng dựa trên giao thức TCP/IP phản hồi trên Giao thức Internet hoặc IP để cung cấp kết nối đầu cuối từ máy gửi đến máy nhận. Như vậy, mỗi nút dọc theo con đường mà các gói đi qua phải có đủ thông tin để biết cách định tuyến thành công gói đến thiết bị hop tiếp theo. Các giao thức định tuyến đóng một vai trò quan trọng trong việc thông báo cho các nút hoặc bộ định tuyến này về cách định tuyến các gói để chúng đến được đích đã định. Trong bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận và kiểm tra mục đích của giao thức định tuyến trong mạng TCP/IP, cách thức hoạt động của nó, một số ví dụ, v.v. Chuyển mạch so với Chuyển mạch gói (Circuit Switching vs. Packet Switching) Trước khi chúng ta đi vào định tuyến IP, hãy bắt đầu bằng cách nói về hai loại công nghệ truyền dẫn mạng khác nhau. Chuyển mạch (Circuit Switching) là một phương pháp truyền dữ liệu qua mạng bằng cách tạo một mạch chuyên dụng đầu cuối từ người gửi đến người nhận. Mạch tồn tại trong suốt thời gian của phiên giao tiếp và sau đó bị phá bỏ. Một ví dụ điển hình của mạng chuyển mạch kênh là mạng điện thoại truyền thống. Sơ đồ sau minh họa một mạng như vậy: Trái ngược với chuyển mạch kênh (Circuit Switching), chuyển mạch gói (Packet Switching) liên quan đến việc tách dữ liệu thành các gói riêng biệt được gửi riêng lẻ qua mạng. Mỗi gói bao gồm một tiêu đề và tải trọng. Tiêu đề chứa địa chỉ và thông tin điều khiển khác, trong khi tải trọng chứa nội dung của dữ liệu được gửi. Mỗi gói được định tuyến độc lập thông qua mạng chuyển mạch gói dựa trên thông tin địa chỉ chứa trong tiêu đề. Điều này có nghĩa là mỗi gói có thể đi theo một đường khác qua các nút khác nhau để đến đích tùy thuộc vào cơ chế định tuyến được sử dụng tại mỗi nút và điều kiện mạng tại thời điểm đó. Khi nhiều gói đến đích, tải trọng của chúng được tập hợp lại và hiển thị cho các ứng dụng yêu cầu dữ liệu. Sơ đồ sau đây cho thấy cách mỗi gói được định tuyến bởi mỗi nút dọc theo đường dẫn để đến đích. Khi một nút nhận được một gói, nó sẽ đọc địa chỉ đích trong tiêu đề và dựa trên bảng định tuyến nội bộ của nó, quyết định gói sẽ được gửi từ giao diện lối ra nào. Điều này được thực hiện ở mọi nút nhận gói tin cho đến khi nó đến được đích đã định. Sự thành công của sự sắp xếp chuyển mạch gói này phụ thuộc vào tính chính xác của bảng định tuyến trong mỗi nút. Bảng định tuyến Bây giờ hãy chuyển cuộc trò chuyện sang IP. Khi một bộ định tuyến nhận được một gói IP, nó sẽ đọc địa chỉ đích trong tiêu đề. Địa chỉ đích này được so sánh với các mục được tìm thấy trong bảng định tuyến IP. Sau khi tìm thấy kết quả phù hợp, bảng định tuyến sẽ chỉ ra giao diện thoát mà gói sẽ được gửi ra ngoài. Hãy xem sơ đồ mạng này: Hãy tưởng tượng nguồn gửi một gói có địa chỉ IP đích là 192.168.12.20. R1 sẽ nhận gói này và phải quyết định sẽ gửi gói này từ giao diện ra nào. Đây là bảng định tuyến của 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 not set 192.168.1.0/24 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks C 192.168.1.0/24 is directly connected, GigabitEthernet0/1 L 192.168.1.254/32 is directly connected, GigabitEthernet0/1 S 192.168.2.0/24 [1/0] via 192.168.12.2 192.168.12.0/24 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks C 192.168.12.0/24 is directly connected, GigabitEthernet0/2 L 192.168.12.1/32 is directly connected, GigabitEthernet0/2 Lưu ý mục được đánh dấu màu đỏ cho biết mạng 192.168.12.0/24 được kết nối trực tiếp với giao diện GigabitEthernet0/2. Vì địa chỉ đích 192.168.12.20 nằm trong phạm vi của mục này, nên giao diện thoát sẽ được sử dụng là Gi0/2. Bây giờ bảng định tuyến trên chỉ chứa một vài mục của các mạng được kết nối trực tiếp. Trong một mạng lớn, nên có hàng chục, thậm chí hàng trăm tuyến đường trong bảng định tuyến. Bảng định tuyến được tạo và duy trì như thế nào? Tạo bảng định tuyến Chìa khóa để định tuyến IP thành công là một bảng định tuyến chính xác trong mỗi bộ định tuyến. Bảng định tuyến có thể được cấu hình tĩnh (định tuyến tĩnh) hoặc có thể được tạo và cập nhật động (sử dụng giao thức định tuyến động). Sử dụng định tuyến tĩnh (Static Routing) Là quản trị viên mạng, bạn có thể định cấu hình bộ định tuyến với bao nhiêu tuyến tĩnh tùy thích, cho biết giao diện thoát thích hợp sẽ được sử dụng cho từng mạng đích riêng lẻ. Giả sử bạn đưa thông tin chính xác vào bảng định tuyến của tất cả các bộ định tuyến trong cấu trúc liên kết của mình, điều này sẽ dẫn đến một mạng hoạt động chính xác. Tuy nhiên, có những nhược điểm đối với cách tiếp cận như vậy bao gồm thiếu khả năng mở rộng, khó bảo trì và quản trị, dễ bị lỗi cũng như không đáng tin cậy trong trường hợp xảy ra lỗi trong một phần của mạng. Sử dụng giao thức định tuyến Phương pháp ưa thích để duy trì các bảng định tuyến cập nhật và chính xác là sử dụng một giao thức định tuyến. Các giao thức định tuyến có thể được sử dụng để tự động điền vào bảng định tuyến của tất cả các bộ định tuyến trong cấu trúc liên kết đảm bảo rằng các gói IP sẽ được chuyển tiếp chính xác đến bộ định tuyến hop tiếp theo thích hợp để đến đích thành công. Giao thức định tuyến hoạt động như thế nào Các giao thức định tuyến xác định các quy tắc mà các bộ định tuyến có thể sử dụng để trao đổi thông tin về mạng mà chúng có thể tiếp cận. Một bộ định tuyến tự động biết về các mạng mà nó được kết nối trực tiếp vì các giao diện của nó được định cấu hình với các địa chỉ IP trong các mạng đó. Các bộ định tuyến sẽ quảng cáo các mạng được kết nối trực tiếp này với các mạng lân cận của chúng, cho phép họ biết cách tiếp cận chúng. Những người hàng xóm của họ lần lượt quảng cáo các mạng đó tới các bộ định tuyến bổ sung ở hạ lưu cho đến khi tất cả các bộ định tuyến trong cấu trúc liên kết tìm hiểu về các mạng được kết nối trực tiếp của nhau và cách tiếp cận chúng. Tất cả thông tin định tuyến nhận được sẽ tự động được cài đặt trong bảng định tuyến của từng thiết bị. Các giao thức định tuyến sẽ định kỳ gửi các bản cập nhật tới các láng giềng của chúng để đảm bảo rằng tất cả các thông tin định tuyến đều được cập nhật. Nếu xảy ra lỗi mạng, trong đó bộ định tuyến có thể mất kết nối với một trong các giao diện của nó, thì bản cập nhật giao thức định tuyến sẽ được kích hoạt, trong đó bộ định tuyến cục bộ sẽ thông báo cho các nước láng giềng rằng nó không thể kết nối với mạng cụ thể đó nữa. Thông tin này gợn sóng trong cấu trúc liên kết cho đến khi tất cả các bộ định tuyến nhận thức được sự thay đổi. Quá trình trao đổi thông tin định tuyến này cho đến khi tất cả các bảng định tuyến của bộ định tuyến được cập nhật được gọi là hội tụ. Nếu được định cấu hình chính xác, ứng dụng của các giao thức định tuyến có khả năng mở rộng hơn nhiều so với định tuyến tĩnh và có thể thay đổi động, cho phép các tuyến thay thế tới đích, nếu chúng khả dụng, trong trường hợp xảy ra lỗi ở một khu vực của mạng. Một số ví dụ về giao thức định tuyến động Các giao thức định tuyến được chia thành ba loại chính dựa trên cách chúng hoạt động: Các giao thức định tuyến trạng thái liên kết (Link state routing protocols) – Các giao thức này cho phép mỗi nút tạo một bản đồ hoàn chỉnh về cấu trúc liên kết và các mạng mà tất cả các nút được kết nối. OSPF và IS-IS là hai giao thức định tuyến trạng thái liên kết phổ biến. Giao thức định tuyến vectơ khoảng cách (Distance vector routing protocols) – Các giao thức này đánh giá đường đi tốt nhất dựa trên khoảng cách đến đích. Không giống như các giao thức trạng thái liên kết, các giao thức vectơ khoảng cách không tạo ra một bản đồ đầy đủ về cấu trúc liên kết, nhưng duy trì thông tin khoảng cách đến từng đích. RIP và EIGRP là hai giao thức định tuyến trạng thái liên kết phổ biến. Giao thức định tuyến đường dẫn vector (Path-vector routing protocols) – Các giao thức này duy trì thông tin đường dẫn đến từng đích. BGP là một giao thức định tuyến theo vectơ đường dẫn và là giao thức định tuyến tiêu chuẩn trên thực tế được sử dụng trên internet. Mục đích của các giao thức định tuyến Các giao thức định tuyến đóng vai trò then chốt trong hoạt động hiệu quả của mạng máy tính bằng cách cho phép liên lạc giữa các thiết bị và đảm bảo đường dẫn tối ưu để truyền dữ liệu. Chúng mang lại khả năng mở rộng, dễ triển khai cũng như dự phòng trong các mạng IP lớn. Nhiều loại giao thức được sử dụng trong các tình huống khác nhau, nhưng đối với bất kỳ mạng lớn nào, việc triển khai giao thức định tuyến là điều bắt buộc.
