Dynamic Routing Protocols là gì? Tổng quan giao thức định tuyến động
Bài trước, chúng ta đã tìm hiểu về Static Routing và cách router tìm đường đến mạng từ xa. Bài này sẽ cho cái nhìn tổng quan về Dynamic Routing Protocols — định nghĩa, phân loại, ưu nhược điểm, cũng như các khái niệm quan trọng như Administrative Distance và Metric.
Tổng quan
Hãy tưởng tượng một mạng lớn gồm hàng chục router. Việc cấu hình thủ công toàn bộ static route trên từng thiết bị sẽ tiêu tốn rất nhiều công sức của người quản trị. Sẽ tiện hơn nhiều nếu chỉ cần "dạy" các router cách tự tìm đường đến nhau — đó chính là vai trò của Dynamic Routing Protocols.
Trong thực tế, hầu hết các mạng đều sử dụng kết hợp cả static route lẫn dynamic routing protocol. Khóa học này sẽ tập trung vào ba giao thức: EIGRP, OSPFv2 và OSPFv3.
Định nghĩa
Routing protocol là tập hợp các tiến trình, thông điệp và thuật toán mà các router sử dụng để trao đổi thông tin định tuyến với nhau. Chúng cho phép router tự động học về các mạng từ xa, sau đó cập nhật thông tin đó vào bảng định tuyến để làm cơ sở chuyển tiếp gói tin.
Phân loại các giao thức định tuyến động
Dynamic routing protocols được phân loại theo ba tiêu chí chính:
- Interior và Exterior gateway routing protocols — phân loại theo phạm vi tự trị
- Distance vector, Path vector và Link state — phân loại theo cơ chế hoạt động
- Classful và Classless — phân loại theo hỗ trợ subnet mask
Trong khóa học CCNA/CCENT này, chúng ta sẽ tập trung vào ba giao thức sau:
| Tên viết tắt | Tên đầy đủ | Chuẩn | Năm ra đời | RFC |
|---|---|---|---|---|
| EIGRP | Enhanced Interior Gateway Routing Protocol | Cisco | 1992 | N/A |
| OSPFv2 | Open Shortest Path First version 2 | Open | 1991 | 5709 |
| OSPFv3 | Open Shortest Path First version 3 | Open | 1999 | 5838 |
Cơ chế hoạt động của Routing Protocols
Routing protocol hoạt động thông qua ba chức năng cốt lõi: khám phá mạng từ xa, duy trì thông tin định tuyến cập nhật và xác định đường đi tốt nhất.
Ba thành phần cấu tạo nên một routing protocol:
- Data structures (Cấu trúc dữ liệu): Thông tin về các mạng từ xa, thường lưu trong RAM dưới dạng neighbor table, topology table v.v.
- Algorithm (Thuật toán): Chuỗi các bước xử lý để xác định đường đi tốt nhất đến một mạng cụ thể.
- Routing protocol messages (Thông điệp): Các bản tin dùng để duy trì thông tin định tuyến cập nhật, ví dụ: hello message, update message.
Nhìn chung, các router thực hiện các bước sau khi chạy routing protocol:
- Trao đổi thông tin trên các interface để phát hiện router láng giềng
- Trao đổi các route đã được quảng bá
- Chạy thuật toán để xác định đường đi tốt nhất
- Thêm đường đi tốt nhất vào bảng định tuyến
- Phát hiện thay đổi topology và cập nhật bảng định tuyến tương ứng
Ưu và nhược điểm
Ưu điểm
- Tự động cập nhật thông tin định tuyến khi topology thay đổi
- Ít overhead quản trị hơn so với static route phải cấu hình thủ công
- Ít xảy ra lỗi do con người hơn static routing
- Khả năng mở rộng tốt (scalability) nhờ giảm công việc quản trị
Nhược điểm
- Yêu cầu người quản trị có kiến thức sâu hơn, không đơn giản như static route
- Tiêu tốn nhiều tài nguyên thiết bị hơn, đặc biệt là CPU và RAM
EGP và IGP
Dựa trên khái niệm Autonomous System (AS) — tập hợp các router thuộc cùng một đơn vị quản lý — routing protocol được chia thành hai loại:
- IGP (Interior Gateway Protocol): Dùng cho định tuyến bên trong một autonomous system
- EGP (Exterior Gateway Protocol): Dùng cho định tuyến giữa các autonomous system với nhau
Ví dụ thực tế: Công ty XYZ có trụ sở và một chi nhánh kết nối qua leased line. Toàn bộ mạng nội bộ của XYZ là một AS (AS 100), còn hạ tầng của ISP là một AS khác (AS 650). Định tuyến giữa trụ sở và chi nhánh XYZ dùng IGP; định tuyến giữa XYZ và ISP dùng EGP.
Distance Vector vs. Link State
IGP lại được chia thành hai loại chính dựa trên cách hoạt động:
Distance Vector Routing Protocols
Route được quảng bá theo hướng và khoảng cách. Giống như một du khách chỉ dựa vào biển chỉ đường ven đường — họ chỉ biết điểm kế tiếp cần đến, không biết toàn bộ bản đồ.
Distance vector phù hợp nhất khi:
- Mạng đơn giản, phẳng, không cần thiết kế phân cấp
- Người quản trị chưa đủ kiến thức để cấu hình link-state protocol
- Triển khai trên các kiểu mạng đặc thù như hub-and-spoke
- Thời gian hội tụ (convergence time) không phải ưu tiên hàng đầu
Link State Routing Protocols
Router có bức tranh đầy đủ về toàn bộ topology mạng. Giống như du khách cầm trên tay bản đồ chi tiết — biết tất cả các con đường, cả đường chính lẫn đường dự phòng. Link state dùng thuật toán Shortest Path First (SPF) để tìm đường đi tốt nhất.
Link state phù hợp nhất khi:
- Mạng được thiết kế theo cấu trúc phân cấp, thường là mạng lớn
- Người quản trị có kiến thức vững về giao thức đang triển khai
- Yêu cầu thời gian hội tụ nhanh
Classful và Classless
Classful Routing Protocols
Không bao gồm subnet mask trong các routing update. Được thiết kế trước khi có CIDR và VLSM, do đó không hoạt động được trong môi trường đã subnetted. RIPv1 là ví dụ điển hình.
Classless Routing Protocols
Bao gồm cả subnet mask kèm theo network address trong routing update, hỗ trợ đầy đủ VLSM và CIDR. Trong khóa học này, chúng ta sẽ tập trung vào classless routing protocols vì classful đã lỗi thời và hầu như không còn được dùng trong các mạng hiện đại.
Metric và Administrative Distance
Metric
Khi một router có nhiều hơn một đường đến cùng một mạng đích, nó cần cơ chế để chọn đường tốt nhất — đó là metric. Metric là giá trị mà routing protocol dùng để đánh giá chi phí để đến một mạng từ xa.
| Giao thức | Metric | Mô tả |
|---|---|---|
| RIPv1 | Hop count | Số router trung gian giữa nguồn và đích |
| RIPv2 | Hop count | Số router trung gian giữa nguồn và đích |
| EIGRP | Composite metric | Kết hợp nhiều giá trị (bandwidth, delay, v.v.) để xác định đường tốt nhất |
| OSPFv2 | Cost | Băng thông hoặc cost cấu hình từ router đến mạng đích |
| OSPFv3 | Cost | Băng thông hoặc cost cấu hình từ router đến mạng đích |
Administrative Distance (AD)
Khi một router chạy nhiều routing protocol cùng lúc và học được cùng một route từ các nguồn khác nhau, nó cần cơ chế để ưu tiên nguồn nào đáng tin hơn — đó là Administrative Distance.
AD là một giá trị từ 0 đến 255. Giá trị càng thấp thì nguồn route càng được ưu tiên. Route có AD = 255 sẽ không bao giờ được đưa vào bảng định tuyến.
Ví dụ: Nếu router học được cùng một route qua cả EIGRP và RIP, nó sẽ ưu tiên EIGRP vì AD của EIGRP thấp hơn.
| Giao thức / Nguồn | Administrative Distance |
|---|---|
| Static route | 1 |
| EIGRP | 90 |
| OSPF | 110 |
| RIP | 120 |
Lưu ý: Directly connected network có AD = 0, được ưu tiên cao nhất. Route có AD = 255 không bao giờ được tin dùng.
Kết luận
Trong bài này, chúng ta đã có cái nhìn tổng quan về Dynamic Routing Protocols: định nghĩa, phân loại theo EGP/IGP, Distance Vector/Link State, Classful/Classless, cũng như hai khái niệm quan trọng là Metric và Administrative Distance. Đây là nền tảng lý thuyết cần thiết để hiểu sâu hơn về từng giao thức cụ thể.
Ghi chú: Các khái niệm trong bài này thường xuất hiện trong cả hai kỳ thi ICND1, ICND2 và CCNA composite exam. Chúng cũng sẽ hữu ích ở cấp độ CCNP và CCIE.
