Type 9 LSA — Intra-Area-Prefix LSA

Практическая работа №4.

Динамическая маршрутизация. Обзор протоколов.

Принцип работы протокола OSPF. Отличие OSPF от RIP.

Цель работы. Изучить принцип работы протокола OSPF. Выяснить алгоритм заполнения таблицы маршрутизации. Научиться расшифровывать ключевые термины. Изучить иерархическую структуру маршрутизаторов OSPF. Совершенствовать навыки в проектировании сетей с помощью программы Cisco Packet Tracer.

Практическое задание. Ответить на ключевые вопросы. Разобраться в алгоритме работы протокола.

Ключевые вопросы.

1. Протокол OSPF. Расшифровать аббревиатуру и перевести название.

2. Отличие протоколов RIPv2 и OSPF.

3. На основе какого алгоритма построен протокол?

4. Иерархия маршрутизаторов в OSPF. Назвать их разновидности.

5. Термин «Метрика». Перечислить применяемые метрики в OSPF.

6. Термин «Автономная система AS».

7. Типы OSPF-пакетов. Перечислить.

8. Термин «Соседи» в маршрутизации.

9. Термин «Идентификатор маршрутизатора Router ID».

OSPF(англ. Open Shortest Path First) — протокол динамической маршрутизации, основанный на технологии отслеживания состояния канала (link-state technology) и использующий для нахождения кратчайшего пути алгоритм Дейкстры.

Протокол OSPF был разработан IETF в 1988 году. Последняя версия протокола представлена в RFC 2328. Протокол OSPF представляет собой протокол внутреннего шлюза (Interior Gateway Protocol — IGP). Протокол OSPF распространяет информацию о доступных маршрутах между маршрутизаторамиодной автономной системы.

OSPF имеет следующие преимущества:

· Высокая скорость сходимости по сравнению с дистанционно-векторными протоколами маршрутизации;

· Поддержка сетевых масок переменной длины (VLSM);

· Оптимальное использование пропускной способности с построением дерева кратчайших путей;

Содержание

· 1 Терминология протокола OSPF

· 2 Описание работы протокола

· 3 Типы сетей, поддерживаемые протоколом OSPF

· 4 Выделенный маршрутизатор (DR) и резервный выделенный маршрутизатор (BDR)

· 5 Таймеры протокола

· 6 Типы маршрутизаторов

· 7 Типы объявлений о состоянии канала (LSA)

· 8 Типы зон

o 8.1 Магистральная зона (backbone area)

o 8.2 Стандартная зона (standard area)

o 8.3 Тупиковая зона (stub area)

o 8.4 Totally stubby area

o 8.5 Not-so-stubby area (NSSA)

· 9 Формат OSPF-пакетов

o 9.1 Заголовок пакета

o 9.2 Hello-пакет

o 9.3 Database Description

o 9.4 Link State Request

o 9.5 Link State Update

o 9.6 Link State Acknowledgment

· 10 Версии протокола OSPF

o 10.1 OSPF версия 1

o 10.2 OSPF версия 2

o 10.3 OSPF версия 3

· 11 Критика

· 12 См. также

· 13 Ссылки

· 14 Примечания

· 15 Литература

Терминология протокола OSPF

· Интерфейс (interface) — соединение маршрутизатора и одной из подключенных к нему сетей. При обсуждении OSPF термины интерфейс и канал (link) часто употребляются как синонимы.

· Объявление о состоянии канала (link-state advertisement, LSA) — объявление описывает все каналы маршрутизатора, все интерфейсы и состояние каналов.

· 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 обменивающихся маршрутной информацией через общий протокол маршрутизации.

· Зона (area) — совокупность сетей и маршрутизаторов, имеющих один и тот же идентификатор зоны.

· Соседи (neighbours) — два маршрутизатора, имеющие интерфейсы в общей сети.

· Состояние смежности (adjacency) — взаимосвязь между определёнными соседними маршрутизаторами установленная с целью обмена информацией маршрутизации.

· Hello-протокол (hello protocol) — используется 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.

· Идентификатор маршрутизатора (router ID, RID) — уникальное 32-битовое число, которое уникально идентифицирует маршрутизатор в пределах одной автономной системы.

Описание работы протокола

1. Маршрутизаторы обмениваются hello-пакетами через все интерфейсы, на которых активирован OSPF. Маршрутизаторы, разделяющие общий канал передачи данных, становятся соседями, когда они приходят к договоренности об определённых параметрах, указанных в их hello-пакетах.

2. На следующем этапе работы протокола маршрутизаторы будут пытаться перейти в состояние смежности со своими соседями. Переход в состояние смежности определяется типом маршрутизаторов, обменивающихся hello-пакетами, и типом сети, по которой передаются hello-пакеты. OSPF определяет несколько типов сетей и несколько типов маршрутизаторов. Пара маршрутизаторов, находящихся в состоянии смежности, синхронизирует между собой базу данных состояния каналов.

3. Каждый маршрутизатор посылает объявления о состоянии канала маршрутизаторам, с которыми он находится в состоянии смежности.

4. Каждый маршрутизатор, получивший объявление от смежного маршрутизатора, записывает передаваемую в нём информацию в базу данных состояния каналов маршрутизатора и рассылает копию объявления всем другим смежным с ним маршрутизаторам.

5. Рассылая объявления внутри одной OSPF-зоны, все маршрутизаторы строят идентичную базу данных состояния каналов маршрутизатора.

6. Когда база данных построена, каждый маршрутизатор использует алгоритм «кратчайший путь первым» для вычисления графа без петель, который будет описывать кратчайший путь к каждому известному пункту назначения с собой в качестве корня. Этот граф — дерево кратчайших путей.

7. Каждый маршрутизатор строит таблицу маршрутизации из своего дерева кратчайших путей.

Типы сетей, поддерживаемые протоколом OSPF

· Широковещательные сети со множественным доступом (Ethernet, Token Ring)

· Точка-точка (T1, E1, коммутируемый доступ)

· Нешироковещательные сети со множественным доступом (NBMA) (Frame relay)

Выделенный маршрутизатор (DR) и резервный выделенный маршрутизатор (BDR)

В сетях со множественным доступом отношения соседства устанавливаются между всеми маршрутизаторами. Если бы все маршрутизаторы в состоянии соседства обменивались топологической информацией, это привело бы к рассылке большого количество копий LSA. Если, к примеру, количество маршрутизаторов в сети со множественным доступом равно n, то будет установлено n(n-1)/2 отношений соседства. Каждый маршрутизатор будет рассылать n-1 LSA своим соседям, плюс одно LSA для сети, в результате сеть сгенерирует n² LSA.

Для предотвращения проблемы рассылки копий LSA в сетях со множественным доступом выбираются выделенный маршрутизатор (DR) и запасной выделенный маршрутизатор (BDR).

Выделенный маршрутизатор (designated router, DR) — управляет процессом рассылки LSA в сети. Каждый маршрутизатор сети устанавливает отношения смежности с DR. Информация об изменениях в сети отправляется маршрутизатором, обнаружившим это изменение, на выделенный маршрутизатор, а тот, в свою очередь, отвечает за то, чтобы эта информация была отправлена остальным маршрутизаторам сегмента множественного доступа.

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, время недоступности сети минимизируется.

Маршрутизатор, выбранный DR или BDR в одной присоединённой к нему сети множественного доступа, может не быть DR (BDR) в другой присоединённой сети множественного доступа. Роль DR (BDR) является свойством интерфейса, а не свойством всего маршрутизатора. Иными словами, в каждом сегменте множественного доступа (например, коммутационном сегменте Ethernet), в котором общаются два или более OSPF-маршрутизатора, процесс выбора и распределение ролей DR/BDR происходит независимо от других сегментов множественного доступа.

Таймеры протокола

· HelloInterval — Интервал времени в секундах по истечении 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 истечении 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 истечении которого маршрутизатор выберет DR в сети. Его значение равно значению интервала RouterDeadInterval.

· RxmtInterval — Интервал времени в секундах по истечении которого маршрутизатор повторно отправит пакет на который не получил подтверждения о получении (например, Database Description пакет или Link State Request пакеты). Этот интервал называется также Retransmit interval. Значение интервала 5 секунд.

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. Пограничный маршрутизатор автономной системы может находиться в любом месте автономной системы и быть внутренним, пограничным или магистральным маршрутизатором.

Типы объявлений о состоянии канала (LSA)

Type 1 LSA — Router LSA — объявление о состоянии каналов маршрутизатора. Эти LSA распространяются всеми маршрутизаторами. В LSA содержится описание всех каналов маршрутизатора и стоимость (cost) каждого канала. Распространяются только в пределах одной зоны.

Type 2 LSA — Network LSA — объявление о состоянии каналов сети. Распространяется DR в сетях со множественным доступом. В LSA содержится описание всех маршрутизаторов присоединенных к сети, включая DR. Распространяются только в пределах одной зоны.

Type 3 LSA — Network Summary LSA — суммарное объявление о состоянии каналов сети. Объявление распространяется пограничными маршрутизаторами. Объявление описывает только маршруты к сетям вне зоны и не описывает маршруты внутри автономной системы. Пограничный маршрутизатор отправляет отдельное объявление для каждой известной ему сети.

Когда маршрутизатор получает Network Summary LSA от пограничного маршрутизатора он не запускает алгоритм вычисления кратчайшего пути. Маршрутизатор просто добавляет к стоимости маршрута указанного в LSA стоимость маршрута к пограничному маршрутизатору. Затем маршрут к сети через пограничный маршрутизатор помещается в таблицу маршрутизации.

Type 4 LSA — ASBR Summary LSA — суммарное объявление о состоянии каналов пограничного маршрутизатора автономной системы. Объявление распространяется пограничными маршрутизаторами. ASBR Summary LSA отличается от Network Summary LSA тем, что распространяется информация не о сети, а о пограничном маршрутизаторе автономной системы.

Type 5 LSA — AS External LSA — объявление о состоянии внешних каналов автономной системы. Объявление распространяется пограничным маршрутизатором автономной системы в пределах всей автономной системы. Объявление описывает маршруты, внешние для автономной системы OSPF, или маршруты по умолчанию (default route), внешние для автономной системы OSPF.

Type 6 LSA — Multicast OSPF LSA — специализированный LSA, который используют мультикаст OSPF приложения (Not implemented by CISCO).

Type 7 LSA — AS External LSA for NSSA — объявления о состоянии внешних каналов автономной системы в NSSA зоне. Это объявление может передаваться только в NSSA зоне. На границе зоны пограничный маршрутизатор преобразует type 7 LSA в type 5 LSA.

Type 8 LSA — Link LSA — анонсирует link-local адрес и префикс(ы) маршрутизатора всем маршрутизаторам разделяющим канал (link). Отправляется только если на канале присутствует более чем один маршрутизатор. Распространяются только в пределах канала (link).

Type 9 LSA — Intra-Area-Prefix LSA

Типы зон

При разделении автономной системы на зоны, маршрутизаторам принадлежащим к одной зоне не известна информация о детальной топологии других зон.

Разделение на зоны позволяет:

· Снизить нагрузку на ЦП маршрутизаторов за счёт уменьшения количества перерасчётов по алгоритму OSPF

· Уменьшить размер таблиц маршрутизации

· Уменьшить количество пакетов обновлений состояния канала

Каждой зоне присваивается идентификатор зоны (area ID). Идентификатор может быть указан в десятичном формате или в формате записи IP-адреса. Однако идентификаторы зон не являются IP-адресами и могут совпадать с любым назначенным IP-адресом.

Существует несколько типов зон:

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: