OSPF là gì? Khám phá nguyên tắc hoạt động cơ bản và chuẩn xác của giao thức định tuyến

OSPF là gì? Giao thức định tuyến sở hữu khả năng lưu trữ thông tin hiệu quả cho các doanh nghiệp. Chính vì điều này mà OSPF luôn được các chuyên gia quan tâm và áp dụng trên hệ thống mạng. Nếu bạn đang muốn tìm hiểu cách hoạt động của giao thức thì hãy theo dõi FPT Shop với những chia sẻ dưới đây!

Giới thiệu OSPF là gì?

OSPF (Open Shortest Path First) là một giao thức định tuyến trong mạng máy tính và thường sử dụng trong môi trường mạng lớn. Được phát triển như một phần của dự án giao thức TCP/IP, OSPF cho phép các thiết bị mạng trao đổi thông tin định tuyến để xác định đường đi tốt nhất đến các mạng đích.

Những điểm đáng chú ý trong OSPF bao gồm việc sử dụng thuật toán đường đi ngắn nhất (shortest path algorithm) để tính toán các đường đi tốt nhất, khả năng chia nhỏ mạng thành các khu vực (area) để giảm bớt tải cho các thiết bị định tuyến. Bên cạnh đó, nền tảng có khả năng chọn lựa đường đi dự phòng (redundant) để tăng tính sẵn sàng cho mạng.

OSPF sử dụng gói tin hello để phát hiện và duy trì kết nối với các thiết bị khác trong mạng. Sau đó nó sẽ sử dụng giao thức trao đổi thông tin liên quan đến định tuyến thông qua giao thức trao đổi trạng thái liên kết (link state advertisement - LSA). Thông qua các thông điệp này, OSPF xây dựng cơ sở dữ liệu định tuyến (Routing Table) để quyết định đường đi tối ưu.

Cách OSPF hoạt động như thế nào?

OSPF (Open Shortest Path First) hoạt động dựa trên mô hình thuật toán định tuyến shortest path và sử dụng các giao thức trao đổi thông tin định tuyến để xây dựng, duy trì bảng định tuyến. Dưới đây là quá trình hoạt động cơ bản của OSPF:

Phát hiện các thiết bị

OSPF sử dụng gói tin "hello" để phát hiện và duy trì kết nối với các thiết bị định tuyến khác trong mạng. Gói tin "hello" này cho phép các thiết bị xác định lẫn nhau và thiết lập các liên kết định tuyến.

Xác định các đường đi tốt

Các thiết bị OSPF sẽ trao đổi thông tin liên quan đến định tuyến thông qua các giao thức trao đổi trạng thái liên kết (LSA). Thông tin này bao gồm các liên kết mạng và trạng thái của chúng. Dựa trên thông tin này, OSPF xây dựng cơ sở dữ liệu định tuyến để tính toán các đường đi tốt nhất đến các mạng đích.

Tạo bảng định tuyến

Dựa trên thông tin thu thập được từ các giao thức trao đổi trạng thái liên kết mà OSPF sẽ xây dựng bảng định tuyến (Routing Table). Mục đích nhằm đưa raq quyết định về đường đi tối ưu đến các mạng đích.

Phân khu vực (Area)

OSPF cho phép chia mạng thành các khu vực (area) khác nhau. Đây là cách giảm tải cho các thiết bị định tuyến và cải thiện hiệu suất của mạng.

Đánh giá ưu và nhược điểm của OSPF

Ưu điểm 

• Hiệu suất cao: OSPF sử dụng thuật toán đường ngắn nhất và có khả năng thích nghi với môi trường mạng lớn, cho phép phát hiện và chọn đường đi tối ưu nhanh chóng.
• Linh hoạt: OSPF cho phép chia mạng thành các khu vực, giúp giảm tải cho thiết bị định tuyến và cải thiện quản lý mạng.
• Hỗ trợ đa đường: OSPF có khả năng chọn lựa đường đi dự phòng để tăng tính sẵn sàng cho mạng khi có sự cố xảy ra.
• Sự độc lập về giao thức: OSPF hoạt động độc lập với địa chỉ IP, giúp tạo điều kiện thuận lợi cho việc triển khai mạng.

Nhược điểm 

• Phức tạp khi triển khai: Cấu hình OSPF có thể phức tạp đối với người quản trị mạng không có kinh nghiệm, đặc biệt trong môi trường mạng lớn.
• Tính chuyên biệt: OSPF thích hợp cho việc triển khai trong môi trường mạng lớn và phức tạp. Nền tảng không phải lựa chọn tốt để ứng dụng cho mạng nhỏ hoặc đơn giản.
• Tốn kém tài nguyên: OSPF đòi hỏi tài nguyên về bộ nhớ và xử lý, đặc biệt khi sử dụng trong môi trường mạng lớn.

Cách hình thành mạng liên quan Router

Trước khi bộ định tuyến chọn một ID bộ định tuyến, chúng sẽ chia sẻ thông tin HELLO để phát hiện và xác định lẫn nhau trong mạng. Sau khi thiết lập kết nối, chúng sẽ ở trạng thái hai chiều và trở thành "neighbor" của nhau. 

Khi hai bộ định tuyến thuộc cùng một mạng con, cùng cấu hình thời gian, subnet mask và khu vực ID, chúng sẽ trở thành neighbor và sẵn sàng trao đổi thông tin về định tuyến.

Quá trình này là một phần quan trọng trong việc xây dựng và duy trì mạng OSPF, đặc biệt nhất là khi thiết lập kết nối bằng liên kết point-to-point. Điều này đảm bảo rằng các bộ định tuyến trong mạng có thể tương tác và trao đổi thông tin để xây dựng bảng định tuyến. Sau đó tiếp tục duy trì đường đi tối ưu đến các mạng đích.

Những loại liên kết trong OSPF

Các loại liên kết dưới đây cung cấp cấu trúc và khả năng linh hoạt trong việc quản lý mạng OSPF. Đồng thời, công nghệ còn tự động hóa quá trình kết nối và tái kết nối trong trường hợp sự cố xảy ra.

Point-to-Point Link

Đây là kiểu liên kết trực tiếp giữa hai bộ định tuyến. Mỗi liên kết point-to-point chỉ kết nối hai bộ định tuyến. Khi sử dụng liên kết point-to-point thì OSPF không cần phải chọn "Designated Router" hay "Backup Designated Router".

Broadcast Link

Broadcast Link ảnh nối nhiều bộ định tuyến và có thể là Ethernet, Frame Relay hoặc các giao thức liên kết đa điểm khác. Trên một liên kết broadcast link, OSPF sử dụng "Designated Router" và "Backup Designated Router" để quản lý quá trình trao đổi thông tin về định tuyến OSPF.

• Cấu trúc liên kết không thực tế: Khi tất cả các bộ định tuyến trong mạng được kết nối với nhau mà không có bộ định tuyến được chỉ định, chúng được gọi là cấu trúc liên kết không thực tế.
• Cấu trúc liên kết thực tế: Khi một số định tuyến được chỉ định tồn tại trong hệ thống mạng, đây là cấu trúc liên kết thực tế. Trong cấu trúc liên kết thực tế, các bộ định tuyến được chỉ định là tất cả những bộ định tuyến được kết nối với nhau.

Stub Link

Đây là một mạng chỉ được kết nối duy nhất với một bộ định tuyến. Dữ liệu đi và rời khỏi mạng thông qua bộ định tuyến duy nhất này.

Virtual link

Nếu có sự cố xảy ra giữa hai bộ định tuyến trong mạng, quản trị viên có thể tạo ra một đường dẫn ảo (virtual link) giữa hai bộ định tuyến đó để giúp khôi phục đường dẫn đến mạng.

Mỗi loại liên kết đều có các cấu hình và cách hoạt động riêng biệt trong OSPF. Nếu hiểu rõ cách thức hoạt động của chúng sẽ người dùng giúp tối ưu hóa quản lý mạng và đảm bảo hiệu suất của định tuyến OSPF.

Phân tích những trạng thái của OSPF

Trong OSPF, có một số trạng thái quan trọng mà các thiết bị OSPF có thể trải qua. Dưới đây là một phân tích chi tiết về những trạng thái chính trong OSPF:

Down State

Khi một liên kết OSPF không còn hoạt động hoặc không nhận được thông tin từ thiết bị lân cận thì nó sẽ chuyển sang trạng thái "Down". Trong trạng thái này, liên kết không thể chuyển dẫn dữ liệu OSPF.

Attempt State

Trạng thái "Attempt" xảy ra khi một thiết bị OSPF đang cố gắng thiết lập một liên kết với một thiết bị lân cận. Với trạng thái này, thiết bị đang thử gửi các gói tin "hello" để thiết lập kết nối.

Init State

Khi một thiết bị OSPF đã gửi gói tin "hello" và nhận phản hồi từ thiết bị lân cận, nó sẽ chuyển sang trạng thái "Init". Ở trạng thái này, thiết bị đang chờ xác nhận từ thiết bị lân cận để hoàn tất việc thiết lập kết nối.

2-Way State

Trạng thái "2-Way" xảy ra khi cả hai thiết bị OSPF đã xác nhận việc thiết lập kết nối với nhau. Trong trạng thái này, các thiết bị đã cùng nhau xác nhận và chấp nhận liên kết OSPF.

Exstart State

Trạng thái "Exstart" là trạng thái bắt đầu quá trình trao đổi thông tin trạng thái liên kết (LSA) giữa các thiết bị OSPF. Ở trạng thái này, các thiết bị sẽ bắt đầu thỏa thuận về việc truyền LSA với nhau.

Exchange State

Sau khi kết thúc trạng thái "Exstart", các thiết bị OSPF chuyển sang trạng thái "Exchange" để trao đổi các thông tin trạng thái liên kết (LSA).

Full State

Trạng thái "Full" là trạng thái cuối cùng trong quá trình thiết lập kết nối OSPF. Khi các thiết bị đạt đến trạng thái "Full", chúng đã hoàn tất việc thiết lập kết nối và có thể truyền dữ liệu OSPF với nhau.

Xác định cấu hình định tuyến của OSPF

Đây là quá trình thiết lập và cấu hình OSPF trên các thiết bị định tuyến. Mục đích nhằm cho phép phương tiện trao đổi thông tin định tuyến và xác định đường đi tối ưu dựa trên thuật toán OSPF. 

Quá trình diễn ra với các hoạt động như kích hoạt OSPF trên thiết bị, xác định các mạng mà OSPF sẽ quản lý, định tuyến qua các giao diện mạng cụ thể. Nền tảng tùy chỉnh các tính năng và cấu hình bổ sung khác liên quan đến OSPF như authentication, summarization, filtering và các thuộc tính khác.

Cách tìm hiểu cấu hình OSPF thường được thực hiện thông qua giao diện dòng lệnh trên thiết bị định tuyến với các lệnh và cú pháp cụ thể tùy thuộc vào nhà sản xuất và loại thiết bị định tuyến sử dụng. Đối với mỗi thiết bị và hãng sản xuất sẽ dùng các phương pháp cấu hình khác nhau nhưng mục tiêu cuối cùng vẫn là kích hoạt OSPF để quản lý định tuyến trong mạng.

Những lưu ý cần biết khi ứng dụng OSPF là gì?

Khi triển khai OSPF trong mạng, có một số điều bạn nên lưu ý để đảm bảo hiệu suất và tính ổn định của hệ thống:

• Đối với mạng lớn, nên xem xét việc phân chia thành các khu vực (areas) để giảm tải cho các thiết bị định tuyến và giảm sự phức tạp của đường đi. Sử dụng kết nối Backbone Area (Area 0) để kết nối các khu vực mạng con với nhau.
• Cân nhắc tối ưu hóa các thiết lập đường đi để đảm bảo rằng OSPF chọn được đường đi tối ưu cho dữ liệu.
• Cấu hình các tính năng bảo mật như authentication để đảm bảo tính riêng tư và an toàn cho thông tin định tuyến.
• Cần thiết lập công cụ giám sát để theo dõi hiệu suất của OSPF và các thiết bị định tuyến, đồng thời thực hiện các biện pháp quản lý để đảm bảo tính ổn định của hệ thống.
• Đảm bảo rằng cấu hình OSPF trên tất cả các thiết bị định tuyến được thiết lập đồng nhất và chính xác để tránh các vấn đề do không nhất quán cấu hình.
• Nếu kế hoạch mạng tương lai của bạn có thể phát triển, hãy kế hoạch triển khai OSPF một cách linh hoạt và có thể mở rộng được.
• Đào tạo nhân viên kỹ thuật về cách triển khai và quản lý OSPF. Hỗ trợ kỹ thuật thường xuyên từ nhà sản xuất hoặc từ các chuyên gia về mạng.

Tạm kết

Qua bài viết trên, FPT Shop đã giúp bạn đọc hiểu OSPF là gì? Giao thức định tuyến link - state mạnh mẽ và có khả năng hội tụ nhanh trên các hệ thống mạng lớn. Mong rằng bạn đã hiểu rõ về cách áp dụng OSPF để ứng dụng thực tiễn thật hiệu quả. 

Xem thêm: 

• ARPU là gì? Phương pháp cải thiện và thay đổi chỉ số ARPU chuẩn xác cho doanh nghiệp
• Google Lighthouse là gì? Hướng dẫn cách sử dụng Google Lighthouse chuẩn xác nhất

Bên cạnh đó, FPT Shop còn cung cấp nhiều dòng máy tính, điện thoại chính hãng với chất lượng tốt nhất. Khách hàng ghé thăm cửa hàng sẽ nhận được sản phẩm giá tốt với nhiều chương trình ưu đãi tuyệt vời. 

• Điện thoại iPhone