GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN EIGRP -

9.3.1. Một số đặc điểm chính

1. EIGRP là một giao thức định tuyến do Cisco phát triển, chỉ chạy trên các sản phẩm của Cisco. Đây là điểm khác biệt của EIGRP so với các giao thức đã được đề cập ở trên. Các giao thức RIP và OSPF là các giao thức chuẩn, có thể chạy trên các router của nhiều hãng khác nhau.
2. EIGRP là một giao thức dạng Distance – vector được cải tiến (Advanced Distance vector). EIGRP không sử dụng thuật toán Bellman – Ford giống như RIP mà sử dụng một thuật toán riêng được phát triển bởi J.J. Garcia Luna Aceves là thuật toán DUAL (Diffusing Update Algorithym). Cách thức hoạt động của EIGRP cũng khác biệt so với RIP và vay mượn một số cấu trúc và khái niệm của hiện thực OSPF như: xây dựng quan hệ láng giềng, sử dụng bộ 3 bảng dữ liệu (bảng neighbor, bảng topology và bảng định tuyến). Chính vì điều này mà EIGRP thường được gọi là dạng giao thức lai ghép (hybrid). Tuy nhiên, về bản chất thì EIGRP thuần túy hoạt động theo kiểu Distance – vector: gửi thông tin định tuyến là các route cho láng giềng (chỉ gửi cho láng giềng) và tin tưởng tuyệt đối vào thông tin nhận được từ láng giềng.
3. Một đặc điểm nổi bật trong việc cải tiến hoạt động của EIGRP là không gửi cập nhật theo định kỳ mà chỉ gửi toàn bộ bảng định tuyến cho láng giềng trong lần đầu tiên thiết lập quan hệ láng giềng, sau đó chỉ gửi cập nhật khi có sự thay đổi. Phương thức này tiết kiệm rất nhiều tài nguyên mạng.
4. Việc sử dụng bảng topology và thuật toán DUAL khiến cho EIGRP có tốc độ hội tụ rất nhanh.
5. EIGRP sử dụng một công thức tính metric rất phức tạp dựa trên nhiều thông số: Bandwidth, delay, load và reliability và bộ tham số K tương ứng.
6. Chỉ số AD của EIGRP là 90 cho các route internal và 170 cho các route external.
7. EIGRP chạy trực tiếp trên nền IP và có số protocol – id là 88.

9.3.2. Hoạt động của EIGRP

9.3.2.1. Thiết lập quan hệ láng giềng

Ngay khi bật EIGRP trên một cổng, router sẽ gửi các gói tin hello ra khỏi cổng để thiết lập quan hệ láng giềng với router kết nối trực tiếp với mình. Các gói tin hello được gửi đến địa chỉ multicast dành riêng cho EIGRP là 224.0.0.10 với giá trị hello – timer (khoảng thời gian định kỳ gửi gói hello) là 5s.

Hình 9.28 – Các router gửi gói tin hello

Để quan hệ láng giềng thiết lập được giữa hai router, một số thông số được trao đổi qua các gói tin hello phải khớp với nhau giữa hai router, các thông số này bao gồm:

1. Giá trị AS được cấu hình trên mỗi router.
2. Các địa chỉ đấu nối giữa hai router phải cùng subnet.
3. Thỏa mãn điều kiện xác thực.
4. Cùng bộ tham số K.

Giá trị AS – Autonomous System:

Khi cấu hình EIGRP trên các router, người quản trị phải khai báo AS mà router này thuộc về. Giá trị này buộc phải khớp nhau giữa hai router kết nối trực tiếp với nhau để các router này có thể thiết lập được quan hệ láng giềng với nhau.

Về mặt cấu hình, giá trị AS này nằm ở vị trí trong câu lệnh rất giống với giá trị process – id khi so sánh với câu lệnh cấu hình OSPF. Tuy nhiên, giá trị process – id trong cấu hình OSPF chỉ có ý nghĩa local trên mỗi router và có thể khác nhau giữa các router nhưng giá trị AS trong cấu hình EIGRP bắt buộc phải giống nhau giữa các router thuộc cùng một routing domain. Câu lệnh để đi vào mode cấu hình EIGRP:

Lưu ý rằng khái niệm AS được dùng với EIGRP không phải là khái niệm AS được dùng trong giao thức định tuyến ngoài BGP.

Với định tuyến ngoài, mỗi AS là một tập hợp các router thuộc về một doanh nghiệp nào đó cùng chung một sự quản lý về kỹ thuật, sở hữu, chính sách định tuyến và sẽ được cấp một giá trị định danh cho AS gọi là ASN – Autonomous System Number từ tổ chức quản lý địa chỉ Internet và số hiệu mạng quốc tế (IANA – Internet Assigned Numbers Authority). Thường các AS này là các ISP hoặc các doanh nghiệp có nhiều đường đi Internet và muốn chạy BGP với các ISP.

EIGRP là một giao thức định tuyến trong (IGP), chạy bên trong một AS đã đề cập ở trên. Kiến trúc của EIGRP cho phép tạo nhiều process – domain khác nhau trong một AS: một số router sẽ được gán vào một process – domain này và một số router khác lại được gán vào một process – domain khác. Các router sẽ chỉ trao đổi thông tin EIGRP với các router thuộc cùng process – domain với mình. Để các router EIGRP thuộc các process – domain khác nhau có thể biết được thông tin định tuyến của nhau, router biên giữa hai domain phải thực hiện redistribute thông tin định tuyến giữa hai domain. Kỹ thuật Redistribution không được đề cập trong chương trình CCNA mà được phân tích chi tiết trong khóa học Route của chương trình CCNP.

Xét sơ đồ ví dụ trong hình 9.29. Có hai AS 100 và 200 chạy định tuyến ngoài BGP với nhau. Bên trong AS 100, doanh nghiệp chạy giao thức định tuyến trong EIGRP và chia thành hai process – domain là 100 và 200. Router biên đứng giữa process – domain 100 và 200 sẽ redistribute thông tin giữa hai domain để các router trên hai domain này thấy được thông tin về các subnet của nhau.

Các giáo trình CCNA của Cisco đều gọi process – domain của EIGRP là AS – Autonomous System. Cần lưu ý và phân biệt khái niệm này với khái niệm AS – Autonomous System được dùng trong BGP.

Hình 9.29 – AS của BGP và AS của EIGRP

Các địa chỉ đấu nối:

Để hai router thiết lập được quan hệ láng giềng với nhau, hai địa chỉ đấu nối giữa hai router phải cùng subnet.

Thỏa mãn các điều kiện xác thực:

Như với các giao thức khác, để tăng cường tính an ninh trong hoạt động trao đổi thông tin định tuyến, trên router có thể thực hiện cấu hình password để xác thực thông tin định tuyến nhận được từ các router khác. Hai router nếu có cấu hình xác thực thì phải thống nhất với nhau về password đã cấu hình thì mới có thể thiết lập quan hệ láng giềng với nhau.

Cùng bộ tham số K:

EIGRP sử dụng một công thức tính metric phức tạp, là một hàm của bốn biến số: bandwidth, delay, load, reliability:

Metric = f (bandwidth, delay, load, reliability)

Các biến số này lại có thể được gắn với các trọng số để tăng cường hoặc giảm bớt ảnh hưởng của chúng gọi là các tham số K gồm 5 giá trị K1, K2, K3, K4 và K5. Các router chạy EIGRP bắt buộc phải thống nhất với nhau về bộ tham số K được sử dụng để có thể thiết lập quan hệ láng giềng với nhau.

Lưu ý rằng không giống như với OSPF, EIGRP không yêu cầu phải thống nhất với nhau về cặp giá trị Hello – timer và Dead – timer (EIGRP gọi khái niệm này là Hold – timer) giữa hai neighbor. Các giá trị Hello timer và Hold timer mặc định của EIGRP là 5s và 15s.

9.3.2.2. Bảng Topology, FD, AD, Successor và Feasible Successor

Sau khi đã thiết lập xong quan hệ láng giềng, các router lập tức gửi cho các láng giềng EIGRP toàn bộ bảng định tuyến của chúng. Khác với RIP, toàn bộ bảng định tuyến chỉ được gửi lần đầu tiên khi mới xây dựng xong quan hệ láng giềng, sau đó, các router sẽ chỉ gửi đi các cập nhật khi có sự thay đổi xảy ra tương ứng với sự thay đổi ấy.

Một điểm khác biệt nữa khi so sánh với RIP là khi một router nhận được nhiều route từ nhiều láng giềng cho cùng một đích đến, thì giống như RIP, nó sẽ chọn route nào tốt nhất đưa vào bảng định tuyến để sử dụng nhưng khác với RIP là các route còn lại router không loại bỏ mà lưu vào một “kho chứa” để sử dụng cho mục đích dự phòng đường đi. “Kho chứa” này được gọi là bảng Topology. Vậy bảng Topology trên một router EIGRP là bảng lưu mọi route có thể có từ nó đến mọi đích đến trong mạng và bảng định tuyến là bảng sẽ lấy và sử dụng các route tốt nhất từ bảng Topology này.

Các thông số kỹ thuật cần nắm vững khi khảo sát bảng topology của EIGRP: FD, AD, Successor và Feasible Successor.

Xem xét sơ đồ ví dụ trong hình 9.30:

Hình 9.30 – Các đường đi từ router R đến mạng 192.168.4.0/24

Các router trên sơ đồ hình 3.40 đang chạy định tuyến EIGRP. Router được xem xét là router R. Từ router R đi đến mạng 192.168.4.0/24 của R4 có tổng cộng ba đường: đường số 1 đi qua láng giềng là router R1, đường số 2 đi qua láng giềng là router R2 và đường số 3 đi qua láng giềng là router R3. Trên hình 3.40 cũng chỉ ra các giá trị metric cho mỗi tuyến đường:

• Đường số 1: metric từ router đang xét đến mạng 192.168.4.0/24 là 1000, metric từ láng giềng R1 đến 192.168.4.0/24 là 900.
• Đường số 2: metric từ router đang xét đến mạng 192.168.4.0/24 là 2000, metric từ láng giềng R2 đến 192.168.4.0/24 là 1200.
• Đường số 3: metric từ router đang xét đến mạng 192.168.4.0/24 là 3000, metric từ láng giềng R3 đến 192.168.4.0/24 là 800.

Các khái niệm về metric trên mỗi đường đi:

• Với mỗi đường đi, giá trị metric từ router đang xét đi đến mạng đích được gọi là FD – Feasible Distance.
• Cũng với đường đi ấy, giá trị metric từ router láng giềng (next hop) đi đến mạng đích được gọi là AD – Advertised Distance. Một số tài liệu gọi khái niệm này bằng một tên khác là RD – Reported Distance. Cần lưu ý không nhầm lẫn khái niệm AD này với khái niệm AD – Administrative Distance dùng trong việc so sánh độ ưu tiên giữa các giao thức định tuyến.

Các giá trị FD và AD rút ra từ sơ đồ hình 3.40 với router R:

• Đường số 1: FD1 = 1000, AD1 = 900.
• Đường số 2: FD2 = 2000, AD2 = 1200.
• Đường số 3: FD3 = 3000, AD3 = 800.

Tất cả các thông tin này sẽ đều được lưu vào trong bảng Topology của router R.

Các khái niệm successor và feasible successor của bảng Topology:

• Successor: Trong tất cả các đường cùng đi đến một đích đến, đường nào có FD nhỏ nhất, đường đó sẽ được bầu chọn làm successor, router láng giềng trên đường này được gọi là successor router (hoặc cũng được gọi một cách ngắn gọn là successor). Đường successor sẽ được đưa vào bảng định tuyến để sử dụng chính thức làm đường đi đến đích.
• Feasible successor: Trong tất cả các đường còn lại có FD > FD của successor, đường nào có AD < FD của successor, đường đó sẽ được chọn là feasible successor và được sử dụng để làm dự phòng cho successor.

Trong ví dụ ở trên, đường số 1 là đường có FD nhỏ nhất trong 03 đường, vậy đường số 1 sẽ được bầu chọn làm successor. Hai đường còn lại đều có FD > FD1 (FD2 = 2000, FD3 = 3000) nhưng chỉ đường số 3 mới có AD < FD của successor (AD3 = 800 < FD1 = 1000) nên chỉ có đường số 3 mới được bầu chọn làm feasible successor. Đường số 1 – successor sẽ được đưa vào bảng định tuyến để sử dụng làm đường đi chính thức tới mạng 192.168.4.0/24 và đường số 3 sẽ được sử dụng để làm dự phòng cho đường đi chính thức này. Nếu đường số 1 down, router sẽ ngay lập tức đưa đường số 3 vào sử dụng.

Lý do của luật chọn feasible successor phải có AD < FD của successor là để chống loop. Với thuật toán DUAL nếu feasible successor được chọn ra theo yêu cầu vừa nêu, không bao giờ xảy ra loop với feasible successor.

Cũng lưu ý rằng successor là loại route duy nhất vừa nằm trong bảng định tuyến vừa nằm trong bảng Topology.

Vậy câu hỏi đặt ra là nếu trong các đường còn lại không có đường nào thỏa mãn điều kiện feasible successor thì sao? Trong trường hợp này, successor vẫn được đưa vào bảng định tuyến để sử dụng làm đường đi chính thức đến mạng đích nhưng nó không có đường backup. Trong trường hợp đường chính này down, router chạy EIGRP sẽ thực hiện một kỹ thuật gọi là Query: nó sẽ phát các gói tin truy vấn đến các láng giềng, hoạt động truy vấn sẽ tiếp tục được lan truyền cho đến khi tìm ra được đường đi về đích hoặc không còn đường đi nào có thể về đích được nữa. Hoạt động Query này không được giới thiệu trong chương trình CCNA mà được đề cập chi tiết trong khóa học Route của chương trình CCNP.

9.3.2.3. Tính toán metric với EIGRP

Metric của EIGRP được tính theo một công thức rất phức tạp với đầu vào là bốn tham số: Bandwidth min trên toàn tuyến, Delay tích lũy trên toàn tuyến (trong công thức sẽ ghi ngắn gọn là Delay), Load và Reliabily cùng với sự tham gia của các trọng số K:

 

 

Đơn vị sử dụng cho các tham số trong công thức ở trên:

Bandwidth: đơn vị là Kbps.

Delay: đơn vị là 10 microsecond.

Load và Reliability là các đại lượng vô hướng không có đơn vị.

Nếu K5 = 0, công thức trở thành:

 

 

Mặc định bộ tham số K được thiết lập là: K1 = K3 = 1; K2 = K4 = K5 = 0 nên công thức dạng đơn giản nhất ở mặc định sẽ là:

 

Một số giá trị mặc định trên các interface của router:

Bảng 9.4 – Các tham số tính metric EIGRP trên cổng

Loại cổng	Bandwidth mặc định (đơn vị: Kbps)	Delay mặc định (đơn vị: 10µs)
Ethernet	10000	100
Fast Ethernet	100000	10
Serial	1544	2000

 

Để hiểu rõ cách tính metric, xem xét ví dụ trên hình 9.31:

Hình 9.31 – Ví dụ về tính toán metric

Ví dụ này thực hiện tính metric để đi từ R1 đến mạng 192.168.3.0/24 của R3. Công thức tính metric trên mỗi router được đặt ở chế độ default (K1 = K3 = 1, K2 = K4 = K5 = 0).

Đầu tiên, cần phải xác định các cổng nào trên các router sẽ tham gia vào tiến trình tính toán metric với EIGRP. Để xác định điều này, thực hiện đi ngược từ đích 192.168.3.0/24 về router đang xét là router R1 và xác định các cổng tham gia theo quy tắc: đi vào cổng nào thì cổng ấy tham gia, các cổng còn lại không tham gia.

Hình 9.32 – Xác định các cổng tham gia tính toán metric với EIGRP

Quan sát hình 9.32 có thể xác định được các cổng tham gia vào tiến trình tính toán metric EIGRP gồm: cổng F0/0 của R3, cổng S0/0/0 của R2 và cổng F0/0 của R1. Các cổng này có các tham số Bandwidth (BW) và Delay như sau:

1. Cổng F0/0 của R3: BW = 100Mbps = 100000Kbps; Delay = 100 Microsecond = 10.10 Microsecond.
2. Cổng S0/0/0 của R2 có: BW = 1,544 Mbps = 1544Kbps; Delay = 20000 Micro second = 2000.10 Microsecond.
3. Cổng F0/0 của R1: BW = 100Mbps = 100000Kbps; Delay = 100 Microsecond = 10.10 Microsecond.

Từ đó có thể xác định được: Bandwidth min = 1544Kbps (nhỏ nhất trong số 3 cổng tham gia); Tổng Delay = 100 + 20000 + 100 = 20200 Microsecond = 2020.10 Microsecond. Thay các thông số này vào công thức tính metric default đã nêu ở trên và tính ra kết quả:

Lưu ý: với các phép chia có lẻ, phần thập phân được bỏ trong kết quả chia.

9.3.2.4. Cân bằng tải trên những đường không đều nhau

Một đặc điểm nổi trội của EIGRP là giao thức này cho phép cân bằng tải ngay cả trên những đường có metric không bằng nhau. Điều này giúp tận dụng tốt hơn các đường truyền nối đến router. Để thực hiện kỹ thuật vừa nêu, người quản trị có thể cấu hình một tham số có tên là variance trên router bằng lệnh:

Sau khi hiệu chỉnh xong, giá trị variance này sẽ được nhân với giá trị FD của successor. Kết quả nhận được nếu lớn hơn metric của đường nào thì router sẽ cân bằng tải luôn qua cả đường đó. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng, kỹ thuật cân bằng tải trên những đường không đều nhau của EIGRP chỉ có tác dụng giữa các successor và feasible successor.

Router chạy EIGRP cũng sẽ thực hiện một chiến lược cân bằng tải khôn ngoan giữa các đường không đều nhau: đường có metric tốt hơn sẽ gánh tải nhiều hơn đường có metric kém hơn theo tỉ lệ metric. Ví dụ: khi cân bằng tải giữa các đường có metric 1000 và 3000, đường 1000 sẽ phải gánh tải nhiều hơn gấp 3 lần so với đường 3000.

9.3.3. Cấu hình

Hình 9.33 – Sơ đồ ví dụ cấu hình

Để nắm rõ về cách thức cấu hình EIGRP, có thể xem xét ví dụ trên hình 9.33.

Yêu cầu của ví dụ này là cấu hình định tuyến EIGRP 100 đảm bảo mọi địa chỉ thấy nhau.

Để cấu hình định tuyến EIGRP, trên router sử dụng các lệnh:

Trên R1:

Trên R2:

Trên R3:

Tương tự như với các giao thức đã đề cập ở các mục trước, để cho một cổng nào đó của router tham gia định tuyến, thực hiện “network” dải IP có chứa subnet nằm trên cổng ấy. Trong cách cấu hình EIGRP, người quản trị có thể sử dụng hai kiểu cho cổng router tham gia định tuyến:

• Hoặc là “network” một major network có chứa subnet của cổng muốn cho tham gia giống như với cấu hình RIP.
• Hoặc là “network” chính xác subnet trên cổng bằng cách sử dụng thêm wildcard – mask giống như với cấu hình OSPF.

Trong các thao tác cấu hình ở trên, với các subnet loopback và các subnet trên các mạng LAN, người quản trị đã sử dụng kiểu “network major network” giống như RIP; với các subnet đấu nối giữa các router, người quản trị đã sử dụng kiểu “network” giống như với OSPF – sử dụng thêm wildcard mask.

Sau khi bật xong EIGRP trên các router, chúng thiết lập quan hệ láng giềng với các router kết nối trực tiếp. Khác với OSPF, các router chạy EIGRP chỉ có một loại trạng thái quan hệ láng giềng là “Adjacency”, không chia thành nhiều trạng thái neighbor như với OSPF. Việc thiết lập quan hệ láng giềng được chỉ rõ trên các router bằng các thông báo Syslog:

Trên R1:

Trên R2:

Trên R3:

Có thể kiểm tra bảng láng giềng trên các router bằng cách sử dụng lệnh “show ip eigrp neighbor”:

Trên R1:

Trên R2:

Trên R3:

Bảng định tuyến của các router:

Trên R1:

Trên R2 :

Trên R3:

Các route học từ EIGRP được ký hiệu bởi ký tự “D”.

Quan sát bảng định tuyến của các router, có thể nhận thấy rằng một số subnet không được quảng bá với đúng subnet của nó, ví dụ, trên bảng định tuyến của R3, subnet 192.168.12.0 có prefix length là 24 trong khi giá trị đúng phải là 30. Thêm nữa, các router đều không thấy các mạng loopback của nhau mà thay vào đó chúng lại thấy một route summary 172.16.0.0/16 chỉ đến Null0 – một loại interface luận lý của router. Điều này dẫn đến các router không thể đi được đến các loopback của nhau:

Các giao thức Distance – vector mặc định có chế độ “Auto – summary”: tự động chuyển các subnet về mạng major khi quảng bá qua biên giới của một major khác. Vì EIGRP là một giao thức Distance – vector nên điều này cũng xảy ra với EIGRP từ đó dẫn đến những sai lệch trong định tuyến và có thể khiến một số subnet không đi đến được. Để khắc phục, có thể sử dụng câu lệnh “no auto-summary” trên mỗi router:

Kết quả hiển thị bảng định tuyến cho thấy các route đã được học một cách đúng đắn và đầy đủ:

Lúc này, các router đã có thể đi đến được các loopback của nhau:

Đến đây, ví dụ đã được cấu hình hoàn tất.