Слайд 2
Тема лекции: Протокол OSPF (Open Shortest Path First)
Слайд 3
Будут рассмотрены следующие темы:
Характеристики протокола OSPF
Базы данных OSPF
Типы
объявлений о состоянии канала
Состояния маршрутизаторов OSPF
Типы маршрутизаторов OSPF
Работа протокола
OSPF в различных каналах передачи данных
Сети с несколькими областями
Классы областей
Виртуальные каналы
Пакеты протокола OSPF
Слайд 4
Терминология протокола OSPF
Объявление о состоянии канала (link-state advertisement, LSA)
— объявление описывает все каналы маршрутизатора, все интерфейсы и
состояние каналов.
LSA содержит: IP-адрес, маску подсети, метрику, присвоенную каналу связи порта, статус канала связи
Состояние канала (link state) — состояние канала между двумя маршрутизаторами; обновления происходят при помощи пакетов LSA.
Метрика (metric) — условный показатель «стоимости» пересылки данных по каналу;
Автономная система (autonomous system) — группа маршрутизаторов, обменивающаяся маршрутизирующей информацией с помощью одного протокола маршрутизации.
Зона (area) — совокупность сетей и маршрутизаторов, имеющих один и тот же идентификатор зоны.
Соседи (neighbours) — два маршрутизатора, имеющие интерфейсы в общей сети.
Состояние соседства (adjacency) — взаимосвязь между определенными соседними маршрутизаторами установленная с целью обмена информацией маршрутизации.
Hello-пакеты (hello packets) — используются для поддержания соседских отношений.
База данных соседей (neighbours database) — список всех соседей.
База данных состояния каналов (link state database, LSDB) — список всех записей о состоянии каналов. Встречается также термин топологическая база данных (topological database), употребляется как синоним базы данных состояния каналов.
Слайд 5
Терминология протокола OSPF
Идентификатор маршрутизатора (router ID, RID) — уникальное
32-битовое число, которое уникально идентифицирует маршрутизатор в пределах одной
автономной системы.
Выделенный маршрутизатор (designated router, DR) — управляет процессом рассылки LSA в сети. Каждый маршрутизатор сети устанавливает отношения соседства с DR. Информация об изменениях в сети отправляется DR, маршрутизатором обнаружившим это изменение, а DR отвечает за то, чтобы эта информация была отправлена остальным маршрутизаторам сети.Недостатком в схеме работы с DR маршрутизатором является то, что при выходе его из строя должен быть выбран новый DR. Новые отношения соседства должны быть сформированы и, пока базы данных маршрутизаторов не синхронизируются с базой данных нового DR, сеть будет недоступна для пересылки пакетов. Для устранения этого недостатка выбирается BDR.
Резервный выделенный маршрутизатор (backup designated router, BDR). Каждый маршрутизатор сети устанавливает отношения соседства не только с DR, но и BDR. DR и BDR также устанавливают отношения соседства и между собой. При выходе из строя DR, BDR становится DR и выполняет все его функции. Так как маршрутизаторы сети установили отношения соседства с BDR, то время недоступности сети минимизируется.
Слайд 6
Таймеры протокола
HelloInterval — Интервал времени в секундах по истечению
которого маршрутизатор отправляет следующий hello-пакет с интерфейса. Для широковещательных
сетей и сетей точка-точка значение по умолчанию, как правило, 10 секунд. Для нешироковещательных сетей со множественным доступом значение по умолчанию 30 секунд.
RouterDeadInterval — Интервал времени в секундах по истечению которого сосед будет считаться «мертвым». Этот интервал должен быть кратным значению HelloInterval. Как правило, RouterDeadInterval равен 4 интервалам отправки hello-пакетов, то есть 40 секунд.
Wait Timer — Интервал времени в секундах по истечению которого маршрутизатор выберет DR в сети. Его значение равно значению интервала RouterDeadInterval.
RxmtInterval — Интервал времени в секундах по истечению которого маршрутизатор повторно отправит пакет на который не получил подтверждения о получении (например, Database Description пакет или Link State Request пакеты). Это интервал называется также Retransmit interval. Значение интервала 5 секунд.
Слайд 7
Характеристики протокола OSPF (1988 год)
(1 версия – RFC
1247, 2 версия – RFC 1247)
Групповая рассылка
Быстрая сходимость
Бесклассовая маршрутизация
Поддержка
интегрированной метрики
Качество обслуживания (Quality of Service – QoS)
Аутентификация
Использование маршрутов с одинаковой и различной стоимостью
Домены маршрутизации (зоны, области)
Слайд 8
Групповая рассылка
OSPF поддерживает два групповых адреса:
224.0.0.5 –
все маршрутизаторы OSPF. Маршрутизатор, на котором активизирован протокол OSPF,
автоматически становится членом групповой рассылки
224.0.0.6 – назначенный (DR – Designated Router) и резервный (BDR – Backup Designated Router) маршрутизаторы
Слайд 9
Быстрая сходимость обеспечивается:
Инициированными сообщениями о корректировках
Лавинной рассылкой сообщений
Слайд 10
Стоимость маршрута OSPF может включать одну или несколько
метрик:
Пропускная способность канала (используется по умолчанию)
Надежность канала – характеризуется
количеством потерянных датаграмм
Нагрузка канала
Задержка (мкс) – время, необходимое маршрутизатору OSPF для обработки, постановки в очередь и передачи датаграммы через интерфейс.
Слайд 11
Качество обслуживания
Маршрутизаторы OSPF могут передавать датаграммы, основываясь на
уровне обслуживания, который установлен администратором или приложением.
Маршрутизатор OSPF сохраняет
в МТ по одному маршруту с разным качеством обслуживания. Если существует маршрут с запрашиваемым качеством обслуживания, то датаграмма отправляется по этому маршруту, иначе – по маршруту с наименьшей стоимостью
Слайд 12
Аутентификация
При включении режима аутентификации обмен пакетами могут осуществлять
только маршрутизаторами OSPF, имеющими один и тот же пароль.
Пересылка
пароля может выполняться открытым текстом или в зашифрованном виде, в зависимости от выбора администратора.
Слайд 13
Балансировка нагрузки
Если имеются маршруты с одинаковой стоимостью, то
маршрутизаторы OSPF могут использовать для передачи датаграммы эти маршруты,
балансируя нагрузку.
Маршрутизаторы OSPF помещают в таблицу все маршруты с одинаковой стоимостью.
Балансировка трафика по двум каналам с равной стоимостью происходит автоматически.
Балансировка трафика по двум каналам с разной стоимостью для протокола OSPF требует ручной настройки.
Слайд 14
Базы данных OSPF
Смежная база данных (таблица соседей)
База данных
состояния каналов (топологическая карта сети)
База передачи данных (таблица маршрутизации)
Слайд 16
Пример таблицы OSPF маршрутизатора
Слайд 17
Области OSPF
Стержневая зона или магистральная зона (backbone area)
Стандартная
зона (standard area)
Тупиковая зона (stub area)
Частично тупиковая область (Not-so-stubby
area (NSSA))
Полностью тупиковая зона (totally stubby area)
Слайд 18
Частично тупиковая область (Not-so-stubby area (NSSA))
Слайд 19
Типы маршрутизаторов
Внутренний маршрутизатор (internal router) — маршрутизатор, все интерфейсы
которого принадлежат одной зоне. У таких маршрутизаторов только одна
база данных состояния каналов.
Пограничный маршрутизатор (area border router, ABR) — соединяет одну или больше зон с магистральной зоной и выполняет функции шлюза для межзонального трафика. У пограничного маршрутизатора всегда хотя бы один интерфейс принадлежит магистральной зоне. Для каждой присоединенной зоны маршрутизатор поддерживает отдельную базу данных состояния каналов.
Магистральный маршрутизатор (backbone router) — маршрутизатор, у которого всегда хотя бы один интерфейс принадлежит магистральной зоне. Определение похоже на пограничный маршрутизатор, однако магистральный маршрутизатор не всегда является пограничным. Внутренний маршрутизатор интерфейсы которого принадлежат нулевой зоне, также является магистральным.
Пограничный маршрутизатор автономной системы (AS boundary router, ASBR) — обменивается информацией с маршрутизаторами, принадлежащими другим автономным системам или не-OSPF маршрутизаторами. Пограничный маршрутизатор автономной системы может находиться в любом месте автономной системы и быть внутренним, пограничным или магистральным маршрутизатором.
Слайд 21
Группы объявлений о состоянии канала (LSA)
Внутризональные объявления (intra-area)
Межзональные
объявления (inter-area)
Внешние объявления (external)
Слайд 23
Объявление о состоянии канала LSA type 1
Объявление канала
маршрутизатора: “O” (OSPF):
Все маршрутизаторы посылают объявления LSA type 1
внутри зоны по групповому адресу 224.0.0.5
Слайд 24
Объявление о состоянии канала LSA type 2
Объявление сети:
“O” (OSPF):
Только маршрутизаторы DR посылают объявления LSA type
2 внутри зоны всем маршрутизаторам одного и того же сегмента по групповому адресу 224.0.0.6
Слайд 26
Объявление о состоянии канала LSA type 3
Итоговые объявления:
“IA” (Inter-Area):
Type3: рассылаются маршрутизаторами ABR в стрежневую зону
0; суммируют информацию о локальных областях
Type 4: используют для идентификации маршрутов к маршрутизаторам ASBR
Слайд 28
Объявление о состоянии канала LSA type 5
Внешние объявления
LSA: “E1 и E2” :
Рассылаются маршрутизаторами ASBR и
используются для идентификации маршрутов к внешним автономным сетям, не поддерживающих OSPF
Слайд 29
Объявление о состоянии канала LSA type 7
Внешние объявления
LSA: “E1 и E2” :
Рассылаются маршрутизаторами ASBR только
внутри NSSA с информацией о маршрутах внешних AS
Слайд 30
Состояние маршрутизаторов OSPF
Нерабочее (Down)
Инициализация (Init)
Двусторонний обмен данными (Two-Way)
Выборы
DR и BDR (Exstart)
Обмен (Exchange)
Загрузка (Loading)
Полная готовность (Full)
Слайд 31
Состояние маршрутизаторов OSPF:
Нерабочее (Down)
Полная готовность (Full)
Нерабочее состояние:
протокол OSPF
не поддерживается данным маршрутизатором;
интерфейс маршрутизатора не функционирует нормально.
Полная готовность:
построена
таблица маршрутизации;
маршрутизатор может активизировать процесс передачи пакетов.
Слайд 32
Инициализация (Init)
Маршрутизаторы посылают в сеть пакеты приветствия (hello
packets), в которых представляет себя и свои параметры всем
остальным маршрутизаторам.
Слайд 33
Двусторонний обмен данными (Two-Way)
Слайд 34
Двусторонний обмен данными (Two-Way)
Слайд 35
Выборы DR и BDR (Exstart)
Функция DR и BDR:
Сбор
всех объявлений о маршрутах от локальных маршрутизаторах.
Создание базы данных
состояния каналов (Link State database)
Распространения этой информации между всеми маршрутизаторами данного сегмента (только DR)
DR и BDR выбираются по:
ID приоритету
ID маршрутизатору
Слайд 36
Обмен (Exchange)
В каждом маршрутизаторе формируется полная топологическая карта
сети зоны
Слайд 37
Загрузка (Loading)
Маршрутизатор проходит этот этапе, если он получил
противоречивую информацию в процессе обмена с DR.
Маршрутизатор посылает сообщение
LSR с перечислением тех сетей, по которым он хочет получить дополнительную информацию. Пока маршрутизатор находится в ожидании ответа в виде LSU сообщений, он пребывает в состоянии Loading
Примечание:
LSR — пакеты, с помощью которых запрашивается полная информация об LSA, которых недостает в LSDB локального маршрутизатора
LSU — пакеты, которые передают полную информацию, которая содержится в LSA
Слайд 38
Полная готовность (Full)
В этом состоянии маршрутизатор создает таблицу
маршрутизации на основании топологической карты сети.
Слайд 39
Полная готовность (Full)
В этом состоянии маршрутизатор создает таблицу
маршрутизации на основании топологической карты сети.
Слайд 40
После того как маршрутизатор достиг состояния full, он
может находится в одном следующих состояний:
Обмен (Exchange)
Загрузка (Loading)
Полная готовность
(Full)
Слайд 41
Работа протокола OSPF в различных сетевых средах
Типы сетей,
поддерживаемые протоколом OSPF:
Широковещательные сети со множественным доступом (broadcast): Ethernet
, Token Ring, FDDI
Точка-точка (point-to-point): Туннели, T1, E1, PPP, HDLC, P-to-P
Нешироковещательные сети со множественным доступом (Non Broadcast Multiple Access, NBMA): Frame-Relay, ATM, X.25
Слайд 42
Широковещательные сети со множественным доступом (broadcast): Ethernet, Token
Ring, FDDI
Слайд 43
Точка-точка (point-to-point): туннели, T1, E1, PPP, HDLC, P-to-P
При
соединении «точка-точка» не требуются выбора DR и BDR. Настраивать
интерфейсы маршрутизаторов надо в ручную.
Слайд 44
Нешироковещательные сети со множественным доступом (Non Broadcast Multiple
Access, NBMA)
Коммутируемые сети не поддерживают шировещательный трафик. Требуется ручная
настройка маршрутизаторов с введением IP-адресов всех других маршрутизаторов для установления смежных отношений, выбора DR/BDR и обмена маршрутной информацией.