4 Khuôn dạng dữ liệu OSPF

Đồ án tốt nghiệp đại học



Chương III.Giao thức định tuyến OSPFv3



local, và các gói gửi tới các địa chỉ này có Hop Limit IPv6 của chúng thiết

lập là 1.

 A11SPFRouters. Địa chỉ multicast này được gán giá trị FF02::5. Tất

cả các router chạy OSPF đều được gán địa chỉ này. Các gói Hello

luôn luôn được gửi tới đích này. Các gói giao thức OSPF cũng được

gửi tới địa chỉ này trong suốt quá trình tràn lụt.

 A11DRouters. Địa chỉ multicast này được gán giá trị FF02::6. Cả DR

và BDR đều được gán địa chỉ này. Các gói giao thức OSPF được gửi

tới địa chỉ này trong suốt quá trình tràn lụt

• OSPF là giao thức IP 89. Con số này được chèn vào trường Next Header

của tiêu đề đóng gói IPv6.



3.4.2 Trường Options

Trường Options với 24 bit được giới thiệu trong các gói Hello, gói mô tả cơ sở dữ

liệu và trong các LSA (router-LSA, network-LSA, inter-area-LSA và link-LSA).

Trường Options cho phép các router OSPF hỗ trợ (hay không hỗ trợ) khả năng tùy

chọn, và truyền tải mức độ có thể của nó tới các router khác. Thông qua kỹ thuật này,

các router với những khả năng khác nhau có thể được trộn vào trong một miền định

tuyến OSPF.

Một tùy chọn không khớp giữa các router có thể gây ra những tác động khác nhau,

phụ thuộc vào từng tùy chọn riêng biệt. Một vài tùy chọn không khớp ngăn cản sự

hình thành quan hệ neighbor; sự không khớp này được khám phá thông qua quá trình

gửi và nhận các gói Hello. Một số tùy chọn không khớp ngăn cản các LSA tràn lụt qua

các adjacency; chúng được khám phá qua quá trình gửi và nhận các gói mô tả cơ sở dữ

liệu trạng thái liên kết. Một vài tùy chọn không khớp ngăn cản các router chứa một

hay nhiều tính toán định tuyến khác nhau bởi vì chức năng rút gọn của chúng; những

sự không khớp này được khám phá bởi các LSA xác định.

Sáu bit của trường Options đã được gán. Mỗi bit được mô tả ngắn gọn bên dưới.

Các router thiết lập lại các bit chưa xác định trong trường Options khi gửi các gói

Hello hay các gói mô tả cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết và khi khởi tạo các LSA.

Trường Option bao gồm 24 bit như hình sau:



Hình 3.2 Trường Options

Bit V6: Nếu bit này là clear, router hay link nên loại bỏ các tính toán định tuyến.

Nguyễn Mạnh Tùng D04VT2



60



Đồ án tốt nghiệp đại học



Chương III.Giao thức định tuyến OSPFv3



Bit E: bit này mô tả cách các AS-external-LSA được tràn lụt.

Bit MC: bit này mô kỹ thuật vận chuyển các gói dữ liệu multicast.

Bit N: bit này mô tả quá trình xử lý các LSA loại 7.

Bit R (Bit Router): bit này biểu thị vật khởi tạo là một router hoạt động. Nếu bit

Route là clear thì những tuyến vận chuyển node quảng cáo không thể được tính toán.

Việc xóa bit router sẽ thích hợp cho nhiều host gốc muốn tham gia định tuyến, nhưng

không muốn vận chuyển các gói được đánh địa chỉ không xác định.

Bit DC: bit này mô tả quá trình xử lý các kênh yêu cầu của router.



3.4.3 Các khuôn dạng gói OSPF

Có 5 loại gói OSPF riêng biệt. Tất cả các gói OSPF đều bắt đầu với 16 byte header

tiêu chuẩn. Header này được mô tả trước tiên. Mỗi loại gói sẽ được mô tả sau:



3.4.3.1 Tiêu đề gói OSPF

Mỗi gói OSPF bắt đầu với 16 byte header tiêu chuẩn (như hình 3.3). Cùng với các

header đóng gói IPv6, header OSPF bao gồm tất cả các thông tin cần thiết để xác định

xem liệu gói được chấp nhận để xử lý thêm không.



Hình 3.3 Tiêu đề gói OSPF

Version #: Là số phiên bản OSPF. Được ghi là 3.

Type: Các loại gói OSPF được chỉ ra như sau:

Loại

1

2

3

4

5



Chi tiết

Gói Hello

Gói mô tả cơ sở dữ liệu trạng thái

liên kết

Gói yêu cầu trạng thái liên kết

Gói cấp nhật trạng thái liên kết

Gói xác nhận trạng thái liên kết

Hình 3.4 Các loại gói OSPF



Nguyễn Mạnh Tùng D04VT2



61



Đồ án tốt nghiệp đại học



Chương III.Giao thức định tuyến OSPFv3



Packet Length: kích thước của gói giao thức OSPF tính theo byte. Kích thước này

bao gồm cả tiêu đề gói chuẩn.

Router ID: Router ID của gói gốc.

Area ID: Có 32 bit, dùng để định dạng area chứa gói. Tất cả các gói OSPF được

kết nối tới một area đơn. Hầu hết chỉ vận chuyển một hop đơn. Các gói vận chuyển

trên một virtual link được gán nhãn với backbone Area ID là 0.

Checksum: OSPF sử dụng tính toán checksum chuẩn của các ứng dụng IPv6, có 16

bit.

Instance ID: Cho phép nhiều thực thể OSPF hoạt động trên một liên kết đơn. Mỗi

thực thể giao thức sẽ được gán một Instance ID riêng biệt; Instance ID chỉ có giá trị

local link. Các gói nhận mà Instance ID của nó không bằng Instance ID của giao diện

nhận bị loại bỏ.

0x00: Trường này được dự trữ. Chúng được thiết lập là 0.



3.4.3.2 Gói Hello

Các gói Hello là gói OSPF loại 1. Những gói này được gửi định kỳ tới tất cả giao

diện để thiết lập và duy trì quan hệ neighbor. Hơn nữa, các gói Hello truyền multicast

trên các link có khả năng multicast hay broadcast, cho phép khám phá các router

neighbor động.

Tất cả các router kết nối tới một liên kết chung phải chấp nhận các tham số (Hello

Interval và Router Dead Interval). Các tham số này được chứa trong các gói Hello, sự

khác nhau của các tham số có thể ngăn chặn sự hình thành các quan hệ neighbor. Gói

Hello cũng bao gồm các trường sử dụng trong bình bầu DR (DR ID và BDR ID).

Khuôn dạng gói Hello được chỉ ra như hình sau:



Nguyễn Mạnh Tùng D04VT2



62



Đồ án tốt nghiệp đại học



Chương III.Giao thức định tuyến OSPFv3



32 Bits

8

Verson = 3



8

Type = 1



8



8

Packet Length



Router ID

Area ID

Checksum



Instance ID



0



Interface ID

Router Priority



Options



Hello Interval



Router Dead Interval



Designated Router

Backup Designated Router

Neighbor ID

....

Neighbor ID

Hình 3.5 Khuôn dạng gói Hello

Interface ID: gồm 32 bit, định dạng duy nhất giao diện trong một tập các giao diện

của router.

Router Priority của router, sử dụng trong bình bầu DR hoặc BDR. Nếu nó được xác

lập là 0, router sẽ không đủ khả năng để trở thành DR hoặc BDR.

Options: Những khả năng tùy chọn hỗ trợ bởi router.

Hello Interval: Thời gian giữa các gói Hello của router, tính bằng giây.

Router Dead Interval: Thời gian trước khi router ngừng hoạt động, tính bằng giây.

Desginated Router ID: Xác định DR cho mạng. DR được xác định bởi Router ID,

được xác lập là 0.0.0.0 nếu không có DR.

Backup Designated Router ID: xác định BDR cho mạng. BDR được định dạng bởi

Router ID của nó, được xác lập là 0.0.0.0 nếu không có BDR.

Neighbor ID: Router ID của mỗi router từ các gói Hello có giá trị được thấy gần

nhất trên mạng. Gần nhất có nghĩa là trong thời gian Router Dead Interval cuối cùng.



Nguyễn Mạnh Tùng D04VT2



63



Đồ án tốt nghiệp đại học



Chương III.Giao thức định tuyến OSPFv3



3.3.4.3 Gói mô tả cơ sở dữ liệu

Các gói mô tả cơ sở dữ liệu là các gói OSPF loại 2. Các gói này được trao đổi khi

một adjacency được khởi tạo. Chúng mô tả các thành phần trong cơ sở dữ liệu trạng

thái liên kết. Nhiều gói có thể được sử dụng để mô tả cơ sở dữ liệu. Một trong các

router được gán là Master, một trong các router khác là Slave. Maste gửi các gói mô tả

cơ sở dữ liệu (poll) mà đã được xác nhận bởi các gói mô tả cơ sở dữ liệu gửi bởi slave

(response). Các response được kết nối tới các poll qua dãy số DD của gói. Khuôn dạng

gói như sau:



Hình 3.6 Gói mô tả cơ sở dữ liệu

Khuôn dạng gói mô tả cơ sở dữ liệu cũng giống như các gói yêu cầu trạng thái liên

kết và xác nhận trạng thái liên kết. Phần chính của cả ba là một danh sách các trường

dữ liệu, mỗi trường mô tả một phần của cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết.

Options: Các khả năng tùy chọn hỗ trợ bởi router.

Giao diện MTU: Kích thước gói dữ liệu lớn nhất tính theo byte mà có thể được gửi

ra ngoài giao diện kết hợp, không phân mảnh. Giao diện MTU được thiết lập là 0 trong

các gói mô tả cơ sở dữ liệu gửi trên các virtual link.

Bit I: Bit Init, khi thiết lập là 1, đây là gói đầu tiên trong dãy các gói mô tả cơ sở dữ

liệu.

Bit M: Bit More, khi xác lập là 1, nó biểu thị nhiều gói mô tả cơ sở dữ liệu hơn

theo sau, có nghĩa đây không phải là gói cuối cùng.

Nguyễn Mạnh Tùng D04VT2



64



Đồ án tốt nghiệp đại học



Chương III.Giao thức định tuyến OSPFv3



Bit MS: Bit Master/Slave. Khi xác lập là 1, nó cho biết router là master trong suốt

quá trình trao đổi cơ sở dữ liệu. Nếu không thì router là slave.

DD sequence number: Sử dụng để lập thành dãy các tập hợp gói mô tả cơ sở dữ

liệu. Giá trị ban đầu là duy nhất. Dãy số DD sau đó sẽ tăng lên cho tới khi hoàn thành

mô tả cơ sở dữ liệu đã được gửi.

Phần còn lại của gói bao gồm một tập các thành phần của cơ sở dữ liệu trạng thái

liên kết. Mỗi LSA trong cơ sở dữ liệu được mô tả bởi header của nó. Header LSA bao

gồm tất cả các thông tin yêu cầu định dạng duy nhất LSA và thực thể hiện tại của

LSA.



3.3.4.4 Gói yêu cầu trạng thái liên kết

Các gói yêu cầu trạng thái liên kết là gói OSPF loại 3, có khuôn dạng như hình 3.7.

Sau khi trao đổi các gói mô tả cơ sở dữ liệu với router hàng xóm, một router có thể

nhận ra rằng những phần cơ sở dữ liệu của nó đã cũ. Gói yêu cầu trạng thái liên kết

được dùng để yêu cầu các thành phần cơ sở dữ liệu mới hơn của neighbor. Nhiều gói

yêu cầu trạng thái liên kết cần được sử dụng.

Một router gửi một gói yêu cầu trạng thái liên kết có thực thể của các thành phần

cơ sở dữ liệu mà nó yêu cầu. Mỗi thực thể được định nghĩa bởi LS sequence number,

LS checksum, và LS age của nó, mặc dù các trường này không được xác định trong

gói yêu cầu trạng thái liên kết.



Nguyễn Mạnh Tùng D04VT2



65



Đồ án tốt nghiệp đại học



Chương III.Giao thức định tuyến OSPFv3



32 Bits

8

Version = 3



8

Type = 3



8



8

Packet Length



Router ID

Area ID

Checksum



Instance ID



0



0



LS type

Link State ID

Advertising Router

…

Hình 3.7 Gói yêu cầu trạng thái liên kết



Mỗi LSA yêu cầu được định dạng bởi LS type, Link State ID, và Advertising

Router của nó. Điều này định dạng duy nhất LSA, các gói yêu cầu trạng thái liên kết

được nhận biết để yêu cầu thực thể mới nhất.



3.3.4.5 Gói cập nhật trạng thái liên kết

Các gói cập nhật trạng thái liên kết là các gói OSPF loại 4. Những gói này thực

hiện tràn lụt các LSA. Mỗi gói cập nhật trạng thái liên kết truyền tải một tập các LSA

từ nguồn của chúng.

Các gói cập nhật trạng thái liên kết truyền multicast trong các mạng vật lý hỗ trợ

multicast/broadcast. Để tạo ra quá trình tràn lụt tin cậy, các LSA tràn lụt được xác

nhận trong các gói cập nhật trạng thái liên kết. Nếu việc truyền dẫn lại các LSA là cần

thiết, các LSA được truyền dẫn lại luôn luôn được truyền tải bởi các gói cập nhật trạng

thái liên kết unicast. Khuôn dạng gói như sau:



Nguyễn Mạnh Tùng D04VT2



66



Đồ án tốt nghiệp đại học



Chương III.Giao thức định tuyến OSPFv3



32 Bits

8

Version = 3



8

Type = 4



8



8

Packet Length



Router ID

Area ID

Checksum



Instance ID



0



0



LS type

# LSAs

LSAs

…

Hình 3.8 Gói cập nhật trạng thái liên kết



# LSAs: số lượng các LSA bao gồm trong gói update.

Khung của gói cập nhật trạng thái liên kết bao gồm một danh sách các LSA. Mỗi

LSA bắt đầu với một header 20 byte chung.



3.3.4.6 Gói xác nhận trạng thái liên kết

Các gói xác nhận trạng thái liên kết là gói OSPF loại 5. Để tạo ra quá trình tràn lụt

các LSA tin cậy, các LSA tràn lụt được xác nhận rõ ràng. Sự xác nhận này được thực

hiện qua quá trình gửi và nhận các gói xác nhận trạng thái liên kết.

Nhiều LSA có thể được xác nhận trong một gói xác nhận trạng thái liên kết đơn.

Phụ thuộc vào trạng thái giao diện gửi và router gửi của gói cập nhật trạng thái liên

kết, một gói xác nhận trạng thái liên kết được gửi tới địa chỉ multicast A11SPFRouter,

tới địa chỉ multicast A11DRouter hoặc tới một địa chỉ unicast.

Khuôn dạng gói này giống như gói mô tả cơ sở dữ liệu, được chỉ ra như hình 3.9.

Khung của gói đơn giản là một danh sách các header LSA.



Nguyễn Mạnh Tùng D04VT2



67



Đồ án tốt nghiệp đại học



Chương III.Giao thức định tuyến OSPFv3



32 Bits

8

Version = 3



8

Type = 5



8



8

Packet Length



Router ID

Area ID

Checksum



Instance ID



0



0



LS type

LSA header

…



Hình 3.9 Gói xác nhận trạng thái liên kết

Mỗi LSA đã xác nhận được mô tả bởi header LSA của nó. Nó bao gồm tất cả thông

tin yêu cầu định dạng duy nhất LSA và các thưc thể hiện tại của LSA.



3.4.4 Khuôn dạng LSA

Mỗi LSA bắt đầu với 20 byte header chuẩn. Mỗi LSA mô tả một thành phần miền

định tuyến OSPF. Mỗi router khởi tạo một router-LSA. Một network LSA được quảng

cáo cho mỗi link bởi DR của nó. Các địa chỉ link-local của router được quảng cáo cho

các neighbor trong các link-LSA của nó. Các tiền tố IPv6 được quảng cáo trong các

intra-area-prefix-LSA, inter-area-prefix-LSA và AS-external-LSA. Vị trí của các

router riêng biệt có thể được quảng cáo dọc theo biên area trong inter-area-routerLSA. Tất cả các LSA được tràn lụt thông qua miền định tuyến OSPF. Thuật toán tràn

lụt là tin cậy, đảm bảo rằng tất cả các router có tập LSA như nhau. Tập các LSA này

được gọi là cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết.



3.4.4.1 LSA header

Tất cả các LSA bắt đầu với 20 byte header chung. Header này bao gồm đủ các

thông tin để định dạng duy nhất LSA (LS type, link state ID, và Advertising Router).

Nhiều thực thể của LSA có thể tồn tại trong miền định tuyến cùng một thời điểm. Điều

đó là cần thiết để xác định thực thể mới hơn. Điều này được thực hiện bởi việc xác

định các trường LS age, LS sequence number và LS checksum mà cũng bao gồm trong

LSA header.



Nguyễn Mạnh Tùng D04VT2



68



Đồ án tốt nghiệp đại học



Chương III.Giao thức định tuyến OSPFv3



Hình 3.10 LSA Header

Như hình 3.10 ở trên, LSA header bao gồm các trường sau:

LS age: thời gian từ khi LSA được khởi tạo, tính bằng giây.

Link State ID: Cùng với LS type và Advertising Router, định dạng duy nhất LSA

trong cơ sở dữ liệu.

Advertising Router: Router ID của router khởi tạo LSA. Ví dụ như, trong các

Network-LSA trường này bằng Router ID của DR trong mạng.

LS sequence number: Dùng để phát hiện xem các LSA là cũ hay là bản sao. Các

thực thể liên tiếp của một LSA xác định liên tiếp các LS sequence number.

LS checksum: Tổng kiểm tra các thành phần đầy đủ của LSA, bao gồm LSA

header nhưng loại trừ trường LS age.

Length: Kích thước của LSA tính theo byte. Nó bao gồm 20 byte LSA header.

LS type: Trường LS type biểu thị chức năng thực hiện bởi LSA. Ba bit bậc cao của

LS type mã hóa các tham số chung của LSA, trong khi các bit còn lại biểu thị chức

năng riêng biệt của LSA. Khuôn dạng của LS type như sau:

U

1 bit



S2

1 bit



S1

1 bit



Mã chức năng LSA

13 bits



Hình 3.11 Khuôn dạng LS type

Bit U biểu thị cách LSA được xử lý bởi một router mà không nhận ra chức năng

mã hóa của LSA. Giá trị của nó là:



Bit U

0



Xử lý LSA

Xử lý LSA như thể nó có phạm vi tràn lụt link-local



Nguyễn Mạnh Tùng D04VT2



69



Đồ án tốt nghiệp đại học



Chương III.Giao thức định tuyến OSPFv3



1



Lưu trữ và tràn lụt LSA, như thể nó đã được nhận

biết

Hình 3.12 Chức năng của bit U



Các bit S1 và S2 biểu thị phạm vi tràn lụt LSA. Giá trị là:

S1

0



S2

0



0



1



1

1



Phạm vi tràn lụt

Phạm vi Link-local. Chỉ tràn lụt trên link mà nó

được khởi tạo

Phạm vi area. Tràn lụt tới tất cả router trong area

khởi tạo

Phạm vi AS. Tràn lụt tới tất cả router trong AS

Dự trữ



0

1



Hình 3.13 Phạm vi tràn lụt

Các mã chức năng LSA được định nghĩa như sau. Mỗi mã chức năng LSA cũng

đưa đến một thiết lập riêng biệt cho các bit U, S1 và S2 như sau:

Mã chức năng

LSA

1

2

3

4

5

6

7

8

9



LS type



Mô tả



0x2001

0x2002

0x2003

0x2004

0x2005

0x2006

0x2007

0x2008

0x2009



Router-LSA

Network-LSA

Inter-Area-Prefix-LSA

Inter-Area-Router-LSA

AS-External-LSA

Group-membership-LSA

Type-7-LSA

Link-LSA

Intra-Area-Prefix-LSA



Hình 3.14 Các loại LSA ứng với mã chức năng



3.4.4.2 Router -LSA

Các Router-LSA có LS type bằng 0x2001. Mỗi router trong một area khởi tạo một

hay nhiều Router-LSA. Tập hợp đầy đủ các Router-LSA được khởi tạo bởi router mô

tả trạng thái và cost của các giao diện của router tới area. Router-LSA được tràn lụt

thông qua một area đơn. Khuôn dạng Router-LSA như sau:



Nguyễn Mạnh Tùng D04VT2



70