Chức năng của Bộ định tuyến
Bộ định tuyến có hai chức năng quan trọng sau:
• Xác định đường dẫn: Các bộ định tuyến sử dụng bảng định tuyến của chúng để xác định cách chuyển tiếp các gói tin. Mỗi bộ định tuyến phải duy trì bảng định tuyến cục bộ của riêng mình, bảng này chứa danh sách tất cả các điểm đến mà bộ định tuyến đã biết và thông tin về cách truy cập các điểm đến đó. Khi một bộ định tuyến nhận được một gói đến, nó sẽ kiểm tra địa chỉ IP đích trong gói và tìm kiếm sự phù hợp nhất giữa địa chỉ đích và các địa chỉ mạng trong bảng định tuyến. Một mục nhập phù hợp có thể chỉ ra rằng đích đến được kết nối trực tiếp với bộ định tuyến hoặc có thể đạt được nó qua bộ định tuyến khác. Bộ định tuyến này được gọi là next-hop router bước và nằm trên đường dẫn đến đích cuối cùng. Nếu không có mục nhập phù hợp, router sẽ gửi gói tin đến tuyến đường mặc định (default route). Nếu không có default route, bộ định tuyến sẽ bỏ gói tin.
• Chuyển tiếp gói: Sau khi một router xác định đường dẫn thích hợp cho một packet, nó sẽ chuyển packet qua giao diện mạng đến mạng đích. Các bộ định tuyến có thể có nhiều loại giao diện khác nhau. Khi chuyển tiếp một packet, các bộ định tuyến thực hiện đóng gói theo giao thức OSI Lớp 2 được thực hiện tại giao diện thoát. Hình bên cho thấy Router A, có hai interface là FastEthernet và một Serial. Khi Router A nhận được một frame Ethernet, nó sẽ tách nó ra, kiểm tra nó và xác định giao diện thoát. Nếu Router cần chuyển tiếp gói tin ra khỏi giao diện nối tiếp, Router sẽ đóng gói khung theo giao thức Lớp 2 được sử dụng trên liên kết Serial. Hình cũng cho thấy một bảng định tuyến khái niệm liệt kê các mạng đích mà Router đã biết cùng với giao diện lối ra tương ứng hoặc next-hop address của nó. Nếu có một giao diện trên Router có địa chỉ IPv4 trong mạng đích, mạng đích được coi là "kết nối trực tiếp" với Router. Ví dụ, giả sử rằng Router A nhận được một gói tin trên giao diện Serial0 / 0/0 của nó được dành cho một máy chủ lưu trữ trên mạng 10.1.1.0. Bởi vì bảng định tuyến chỉ ra rằng mạng 10.1.1.0 được kết nối trực tiếp, Router A chuyển tiếp gói tin ra khỏi giao diện FastEthernet 0/1 của nó và các công tắc trên phân đoạn xử lý gói tin đến máy chủ. Nếu mạng đích trong bảng định tuyến không được kết nối trực tiếp, gói tin phải đến mạng đích thông qua next-hop router. Ví dụ, giả sử rằng Router A nhận một gói tin trên giao diện Serial0 / 0/0 của nó và địa chỉ máy chủ đích nằm trên mạng 10.1.3.0. Trong trường hợp này, nó phải chuyển tiếp gói tin tới giao diện Router B với địa chỉ IPv4 10.1.2.2.
Các bộ định tuyến lưu giữ kiến thức về cấu trúc liên kết mạng và chuyển tiếp các gói tin dựa trên các điểm đến, chọn đường dẫn tốt nhất qua cấu trúc liên kết. Kiến thức về cấu trúc liên kết này và những thay đổi trong cấu trúc liên kết có thể được duy trì tĩnh hoặc động. Trong các môi trường Khuôn viên Doanh nghiệp hoặc Trung tâm Dữ liệu lớn, bạn thường sẽ sử dụng một trong các giao thức định tuyến có sẵn để tính toán thông tin tuyến đường bằng các thuật toán định tuyến động.
Định tuyến là quá trình chọn một đường dẫn để chuyển tiếp dữ liệu bắt nguồn từ một mạng và được dành cho một mạng khác. Các bộ định tuyến thu thập và duy trì thông tin định tuyến để cho phép truyền và nhận các gói dữ liệu đó.
Về mặt khái niệm, thông tin định tuyến có dạng các mục nhập trong bảng định tuyến, với một mục nhập cho mỗi tuyến đường đã xác định. Bạn có thể định cấu hình thủ công các mục nhập trong bảng định tuyến hoặc router có thể sử dụng giao thức định tuyến để tạo và duy trì bảng định tuyến động để đáp ứng các thay đổi mạng khi chúng xảy ra.
Bộ định tuyến phải thực hiện các hành động này để định tuyến dữ liệu:
• Xác định đích của gói: Xác định địa chỉ mạng đích của gói cần được định tuyến bằng cách sử dụng subnet mask.
• Xác định các nguồn thông tin định tuyến: Xác định từ các nguồn nào mà một bộ định tuyến có thể tìm hiểu đường dẫn đến các đích mạng.
• Xác định các tuyến: Xác định các nguồn mà từ đó một bộ định tuyến có thể tìm hiểu các đường dẫn đến các đích mạng.
• Chọn tuyến đường: Chọn con đường tốt nhất đến điểm đến đã định.
• Duy trì và xác minh thông tin định tuyến: Cập nhật các tuyến đường đã biết và tuyến đường đã chọn theo điều kiện mạng.
Nếu mạng đích được kết nối trực tiếp - nghĩa là nếu có một giao diện trên router mạng đó - router đã biết giao diện nào sẽ sử dụng khi chuyển tiếp gói tin. Nếu mạng đích không được gắn trực tiếp, router phải tìm hiểu tuyến đường nào sẽ sử dụng khi chuyển tiếp gói tin.
Thông tin điểm đến có thể được học theo hai cách:
• Bạn có thể nhập thông tin mạng đích theo cách thủ công, còn được gọi là đường dẫn tĩnh.(static route)
• Các bộ định tuyến có thể học thông tin mạng đích một cách động thông qua một quy trình giao thức định tuyến động đang chạy trên router.
Thông tin định tuyến mà bộ định tuyến học được sẽ được cung cấp cho bảng định tuyến. Bộ định tuyến dựa vào bảng này để cho nó biết giao diện nào sẽ sử dụng khi chuyển tiếp gói tin.
Một bảng định tuyến có thể chứa bốn loại mục nhập:
• Các mạng được kết nối trực tiếp
• Các tuyến đường động
• Các tuyến đường tĩnh
• Các tuyến đường mặc định
Tất cả các mạng được kết nối trực tiếp sẽ tự động được thêm vào bảng định tuyến. Một bộ định tuyến mới được triển khai, không có bất kỳ giao diện được định cấu hình nào, có một bảng định tuyến trống. Các tuyến kết nối trực tiếp được thêm vào sau khi bạn gán địa chỉ IP hợp lệ cho giao diện router, nó được bật và khi nhận được tín hiệu sóng mang từ một thiết bị khác (router, switch, thiết bị đầu cuối, v.v.). Nếu phần cứng bị lỗi hoặc bị tắt về mặt quản trị, mục nhập cho mạng đó sẽ bị xóa khỏi bảng định tuyến.
Các giao thức định tuyến động được sử dụng bởi các bộ định tuyến để chia sẻ thông tin về khả năng truy cập và trạng thái của các mạng từ xa. Giao thức định tuyến động cho phép các bộ định tuyến tự động tìm hiểu về các mạng từ xa từ các bộ định tuyến khác. Các mạng này và đường dẫn tốt nhất đến từng mạng này được thêm vào bảng định tuyến của bộ định tuyến và được xác định là mạng được học bởi một giao thức định tuyến động cụ thể. Router của Cisco có thể hỗ trợ nhiều giao thức định tuyến IPv4 và IPv6 động, chẳng hạn như Border Gateway Protocol (BGP), Open Shortest Path First (OSPF), Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP), Intermediate System-to-Intermediate System (IS- IS), Routing Information Protocol (RIP), v.v. Thông tin định tuyến được cập nhật khi các thay đổi trong mạng xảy ra. Các mạng lớn hơn yêu cầu định tuyến động vì thường có nhiều mạng con và thay đổi liên tục. Những thay đổi này yêu cầu cập nhật bảng định tuyến trên tất cả các bộ định tuyến trong mạng để tránh mất kết nối. Các giao thức định tuyến động đảm bảo rằng bảng định tuyến được cập nhật tự động để phản ánh những thay đổi trong mạng.
Các tuyến tĩnh là các mục nhập mà bạn nhập trực tiếp vào cấu hình của bộ định tuyến theo cách thủ công. Các tuyến tĩnh không được cập nhật tự động và phải được cấu hình lại theo cách thủ công nếu cấu trúc liên kết mạng thay đổi. Các tuyến tĩnh có thể hiệu quả đối với các mạng nhỏ, đơn giản, không thay đổi thường xuyên. Lợi ích của việc sử dụng các tuyến tĩnh bao gồm cải thiện an ninh và hiệu quả tài nguyên. Nhược điểm chính của việc sử dụng các tuyến tĩnh là thiếu cấu hình lại tự động nếu cấu trúc liên kết mạng thay đổi. Có hai loại tuyến tĩnh phổ biến trong bảng định tuyến - tuyến tĩnh đến một mạng cụ thể và tuyến tĩnh mặc định.
Định tuyến mặc định (default route) là một mục nhập tùy chọn, được sử dụng bởi router nếu một gói tin không khớp với bất kỳ gói nào khác, một tuyến cụ thể hơn trong bảng định tuyến. Định tuyến mặc định được sử dụng khi không xác định được lộ trình từ nguồn đến đích hoặc khi bộ định tuyến không thể duy trì nhiều tuyến trong bảng định tuyến của nó. Một tuyến đường mặc định có thể được học động hoặc cấu hình tĩnh.
