Описание OSPF (Open Shortest Path First)

OSPF часто применяемый протокол маршрутизации внутри автономной системы.

Роутер хранит топологическую базу описывающую полную структуру сети. По базе роутер вычисляет shortest-path tree, с собой в качестве корня. Обращением дерева вычисляется таблица маршрутизаци. При изменениии состояния линков роутеры рассылает соседям Link State Advertise(LSA)-сообщения с информацией о состоянии линков. LSA так же рассылаются каждые 30 минут. После получения LSA роутер перестраивает топологическую базу.

Конкуренты протокола OSPF

RIP (routed) - не поддерживает сетевые маски, рассылает полную таблицу роутинга каждые 30 сек. Считает оптимальность пути только по числу хопов.

IGRP - поддерживает сетевые маски, работает по событию, хранит "веса" линков, не требует больших ресурсов, но реализован только на CISCO-роутерах.

Характеристики

Link-state протокол.
VLSM - Variable Length Subnet Mask. Классы - отменяются. Простая схема с сетями класса A,B,C недостаточно гибка, требуется чтобы протоколы роутинга умели поддерживать VSML. OSPF это делает.
Расчитан для работы в иерархических сетях.
Areas - группировка подсетей в "areas" - непересекающиеся зоны.
Умеет суммаризовать роутинг с поглощением.
Поддерживается роутерами большинства производителей.

* Концепции OSPF *

OSPF роутер ID.
LSA - Link State Advertisment.
Hello protocol
Распределение обязанностей между роутерами в multicast-сети
Types LSAs
Суммаризация роутинга
LSM
Диалекты разных производителей

OSPF router ID

Порядковый номер, под которым роутер известен в OSPF. Используется при работе протокола между роутерами для координации.

По умолчанию - старший IP-адрес на активном интерфейсе.

LSA - Link State Advertisment

LSA - оповещающее сообщение, посылается роутером на активный интерфейс. Содержит всю информацию о вызванном изменении роутинга.

Если LSA принес изменения, то они вносятся в топологическую базу, по SFP-алгоритму перестраивается таблица роутинга и LSA рассылается дальше.

Иначе LSA дальше не рассылается.

Посланный пакет распространяется далее всеми роутерами (если в этом есть необходимость)

Посылается только при изменении состояния линка

А так же посылается каждые 30 минут. (На всякий случай)

Пример:

Router# show ip ospf database
OSPF Router with id(192.168.239.66) (Autonomous system 300)
                Displaying Router Link States(Area 0.0.0.0)
  Link ID       ADV Router   Age       Seq#       Checksum  Link count
172.18.21.6   172.18.21.6    1731    0x80002CFB    0x69BC       8
172.18.21.5   172.18.21.5    1112    0x800009D2    0xA2B8       5
172.18.1.2    172.18.1.2     1662    0x80000A98    0x4CB6       9
172.18.1.1    172.18.1.1     1115    0x800009B6    0x5F2C       1
172.18.1.5    172.18.1.5     1691    0x80002BC     0x2A1A       5
                Displaying Net Link States(Area 0.0.0.0)
  Link ID       ADV Router   Age      Seq#        Checksum
172.18.1.3  192.20.239.66    1245    0x800000EC    0x82E
                Displaying Summary Net Link States(Area 0.0.0.0)
  Link ID       ADV Router   Age      Seq#        Checksum
172.18.240.0   172.18.241.5  1152    0x80000077    0x7A05
172.18.241.0   172.18.241.5  1152    0x80000070    0xAEB7
172.18.244.0   172.18.241.5  1152    0x80000071    0x95CB

Выводит листинг с временами последний обновлений LSA пакетов с соседних роутеров.

Типы сетей

Point-to-Point   -   сосед   определяется   однозначно   -  это
                     "тот-конец"

Multiaccess      -   соседи находятся по отклику на Hello protocol
(напр. ethernet,     выделяется Designate Router (за главного)
FDDI)

Nonbroadcast     -   соседей придется задавать явно при
Multiaccess          конфигурации OSPF
(напр. Frame relay,
X.25)

Выделенные DR роутеры в Multiaccess-сети

Рассылать в multicast-сети LSA-сообщения от каждого к каждому - слишком дорогое удовольствие. "Соседи" все свои LSA шлют только выделенному Designed Router'у(DR). DR рассылает аккумулированные LSA всем "соседям".

DR выбирается по протоколу Hello. Hello использует сетевые multicast сообщения по 224.0.0.5.

Выбирается так же Backup Designate Routera (BDR) - запасной. Он автоматически заменит DR если от того не придет ни одного LSA дольше определенного времени. Став DR он проинициирует выборы нового BDR.

Вновь включенный router отдает свой LSA DR'у (точнее DR+BDR) посылая multicast по 224.0.0.6

DR рассылает свои LSA всем "своим" посылая multicast по 224.0.0.5

Пример:

Router# debug ip osfp events
Router (config-if)# shutdown
! интерфейс "упал"

    Листинг этой команды покажет список рассылаемых LSA


Router (config-if)# no shutdown
! интерфейс "ожил"

    Листинг этой команды покажет список рассылаемых LSA

Топология OSPF

Пространство адресов в OSPF организуеся по иерархическому принципу, распадаясь на непересекающиеся area (зоны?)

Классификация OSPF роутеров

Area Border Router (ABR) - имеет интерфейсы, подключенные сразу к нескольким area. Для каждого из таких интерфейсов выполняет свою копию алгоритма роутинга.
Internal router - все интерфейсы подключены к сетям, расположенным в одной и той же area. Исполняет одну копию алгоритма роутинга.
Backbone router - имеет интерфейс к бэкбону
Autonomous System Boundary router - обменивается информацией с роутерами, принадлежащими разным автономным системам

* Конфигурирование OSPF *

Запуск процесса роутинга OSPF


Router# router ospf process-id



process-id       Внутренний номер - уникальное значение для
                 каждого процесса роутинга. OSPF процессы на
                 "дружественных" роутерах запускаются с одним и тем же
                 process-id

Определить, какие интерфейсы исполняют OSPF

Router# network netaddress wildcard-mask area area-id


netaddress       Адрес напрямую подключенных сетей или подсетей

wildcard-mask    Обращенная маска для сравнения заданного адреса
                 с адресами интерфейсов (чтоб выяснить - исполнять
                 ли OSPF на данном интерфейсе)

area-id          Задает, какой area принядлежат адреса

Пример 1

router ospf 63
network  1.0.0.0  0.255.255.255  area  0


Пример 2. Внутренний роутер

interface  e  0
ip address  131.108.25.1  255.255.255.0
interface  e  1
ip address  131.108.2.26  255.255.255.0
interface  e  2
ip address  131.108.3.7   255.255.255.0
interface loopback  0
ip address  3.3.3.3       255.0.0.0


Вариант 1
Разрешаем в OSPF только перечисленные интерфейсы

router ospf 63
network  131.108.25.1  0.0.0.0  area  0
network  131.108.3.7   0.0.0.0  area  0
network  131.108.2.26  0.0.0.0  area  0

Вариант 2
Разрешаем в OSPF все, что попадет в маску

router ospf 63
network  131.108.0.0   0.0.255.255  area  0

Вариант 3
Разрешаем в OSPF все, в т.ч. адреса на loopback-интерфейсе

router ospf 63
network  0.0.0.0   255.255.255.255  area  0

Пример 3. Конфигурирование Area Border Router



network  131.108.25.1  0.0.0.255    area  0
network  131.108.0.0   0.0.255.255  area  34


     В  примере  интерфейсы (e0) и (е1 + е3) "смотрят" в разные
area.   Хотя  131.108.25.1  попадает  внутрь  131.108.0.0,   но
преимущество имеет более точный роутинг.

Типы Link State Andvertisement

Router LSA
           Посылается внутри-area роутерами
           Вызывают перерасчет SPF дерева
           "O" (OSPF derived router)
Summary LSA
           Посылается Area Border роутером
           "IA" (Inter Area routes)




Roter# show ip ospf
Routing Process "ospf 201" with ID 192.168.110.200
Supports only single TOS(TOS0) route
It is an area border and autonomous system boundary router
Summary Link update interval is 0:30:00 and the update due in 0:16:26
External Link update interval is 0:30:00 and the update due in 0:16:27
Redistributing External Routes from,
     igrp 200 with metric mapped to 2, includes subnets in redistribution
     rip with metric mapped to 2
     igrp 2 with metric mapped to 100
     igrp 32 with metric mapped to 1
Number of areas in this access server is 3
Area 192.168.110.0
     Number of interfaces in this area is 1
     Area has simple password authentication
     SPF algorithm executed 6 times
     Area ranges are
     Link State Update Interval is 0:30:00 and due in 0:16:55
     Link State Age Interval is 0:20:00 and due in 0:06:55


Типы роутинга

"O"  - OSPF derived router (Router LSA)
"IA" - Inter Area routes   (Summary LSA)
"E1" - Type-1 External Routes
"E2" - Type-2 External Routes

Метрика типа E1 сумирует внутренние и внешние метрики

Метрика типа E2 сумирует только  внешние метрики
                (т.е. не учитывает метрику при прохождении
                одной и той же area

Конфигурирование в nonbroadcast сетях

     Если  сеть не имеет broadcast'а (напр. frame-relay, X.25),
"соседей" по OSPF придется задавать в явном виде

Пример:

router ospf

 neighbor 172.16.3.4 priority 1 poll-interval 180


 * СУММАРИЗАЦИЯ РОУТИНГА * 

         

Таблицы роутинга для B

131.108.4.0   255.255.252.0
131.108.8.0   255.255.252.0
131.108.12.0  255.255.252.0
 ~~~~~~~~~
131.108.16.0  255.255.252.0
. . .
131.108.28.0  255.255.252.0
 ~~~~~~~~~
   ||
   \/
131.108.16.0  255.255.240.0


Суммаризация  роутинга  сокращает  количество  строк  в таблице
роутинга, при этом расширяется (виртуальная)  сетевая  маска  -
включающая в себя настоящие сетевые маски.

Суммаризация   роутинга   может   порождать  фантомный  роутинг
(несуществующих сетей)

 ~~~~~~~~~
131.108.12.0  255.255.252.0
 ~~~~~~~~~
   ||
   \/
131.108.12.0  255.255.240.0

При  этом  131.108.8.0  255.255.252.0 выпадает по такой сетевой
маске в 0-ю подсетку.



Конфигурация суммаризации роутинга


Route# area area-id range address mask


         



router ospf 63
network  1.0.0.0  0.255.255.255  area  0
network  2.0.0.0  0.255.255.255  area  2
area     0  range  1.0.0.0  255.0.0.0
area     2  range  2.0.0.0  255.0.0.0
                              router ospf 63
                              network  1.0.0.0  0.255.255.255  area  0
                              network  3.0.0.0  0.255.255.255  area  3
                              area     0  range  1.0.0.0  255.0.0.0
                              area     3  range  3.0.0.0  255.0.0.0




     Для    корректной    суммаризации    роутинга    требуется
распределение адресов непрерывными кусками

Мониторинг OSPF


Route# show ip protocols
 . . .
Routing Protocol is "ospf 109"
  Sending updates every ?? seconds, next due in ?? seconds
  Invalid after ??? seconds, hold down 280, flushed after 630

 . . .



Поддержка вариаций OSPF разных производителей

 CISCO-router     ----- >   non-CISCO-router


Router (config-if)# ip ospf cost cost


     При  вычислении  пути  Cisco-роутеры  для оценки стоимости
интерфейса используют ширину линка (bandwidth). Реализации OSPF
других  производителе  могут  использовать для определения цены
другие алгоритмы.  Для  согласования  стоимость  линка  в  этом
случае придется задавать вручную командой ip osf cost

 * КРАТКИЙ СПИСОК OSPF КОМАНД * 

     area authentication
     area virtual-link
     default-information originate (OSPF)
     default-metric (BGP, EGP, OSPF, and RIP)
     ip ospf authentication-key
     ip ospf cost
     ip ospf dead-interval
     ip ospf hello-interval
     ip ospf message-digest-key
     ip ospf network
     ip ospf priority
     ip ospf retransmit-interval
     ip ospf transmit-delay
     ip ospf-name-lookup
     match route-type
     network area
     neighbor (OSPF)
     ospf auto-cost-determination
     router ospf
     redistribute
     set metric-type
     show ip ospf
     show ip ospf border-routers
     show ip ospf database
     show ip ospf interface
     show ip ospf neighbor
     show ip ospf virtual-links