Динамический протокол маршрутизации OSPF

1.

Динамический протокол маршрутизации
OSPF
Институт Информационных Технологий
Челябинский Государственный Университет

2.

OSPF
Начало настройки
<Huawei> sys
Cisco> en
[Huawei] ospf 1 router-id 6.6.6.6
Cisco# conf t
[Huawei-ospf-1]
Cisco(config)# router ospf 1
Опционально указывается Process ID в диапазоне 1-65535
Cisco(config-router)#
и 32-битное значение router-id
Выбор router-id (уникальный ID маршрутизатора в автономной системе):
• Если настроен вручную, используется указанный id
• Если нет, используется наибольший IP адрес на loopback интерфейсах
• Если нет loopback интерфейсов – наибольший IP на физическом
интерфейсе

3.

OSPF
network
[Huawei-ospf-1] area 0
[Huawei-ospf-1-area-0.0.0.0] network 192.168.0.0 0.0.3.255
Router(config-router)# network 192.168.0.0 0.0.3.255 area 0
Для снижения нагрузки на сеть и маршрутизаторы сеть может быть
разделена на зоны. Зона 0.0.0.0 – магистральная (backbone) зона
В команде network указывается обратная (wildcard) маска. Обратная
маска не обязана содержать подряд идущие единицы или нули.

4.

OSPF
LSDB
Все маршрутизаторы одной
area имеют идентичную
LSDB (Link State Database),
состоящую из записей LSA
(Link State Advertisement).
Всего есть не менее 9 типов
LSA
В этой сети в LSDB есть 3 LSA:
(Type1)Router 7.7.7.7
(Type1)Router 6.6.6.6
(Type2)Network 192.168.0.1
Type
: Router
Type
: Network
Ls id : 7.7.7.7
Ls id : 192.168.0.1
Link count: 2
Net mask : 255.255.255.252
* Link ID: 192.168.0.1
Attached Router 6.6.6.6
Data : 192.168.0.2
Attached Router 7.7.7.7
* Link ID: 192.168.2.33
Data : 255.255.255.255

5.

OSPF
Broadcast
Point-to-Point
Non-Broadcast Multi-Access (NBMA)
Point-to-Multipoint
Router
Switch
Поддерживаемые типы сетей
Broadcast сеть – сеть с множественным
доступом и возможностью
широковещательной рассылки, например
Ethernet.
Два маршрутизатора, соединенные
кабелем через Ethernet порты – также по
умолчанию broadcast.
Router
Router
Router
Router

6.

OSPF
Broadcast
Point-to-Point
Non-Broadcast Multi-Access (NBMA)
Point-to-Multipoint
Поддерживаемые типы сетей
Point-to-Point сеть – сеть соединяющая
ровно два устройства. Примеры
протоколов канального уровня –
PPP(Point-to-Point Protocol), HDLC (HighLevel Data Link Control)
Router
Router

7.

OSPF
Broadcast
Point-to-Point
Non-Broadcast Multi-Access (NBMA)
Point-to-Multipoint
Поддерживаемые типы сетей
NBMA сеть – сеть имитирует Broadcast,
но реальной широковещательной
рассылки нет. Вместо этого рассылается
unicast каждому устройству. NBMA
автоматически выбирается для Frame
Relay
Router
Router
Frame Relay
192.168.0.2
192.168.0.1
Router
192.168.0.3

8.

OSPF
Broadcast
Point-to-Point
Non-Broadcast Multi-Access (NBMA)
Point-to-Multipoint
Поддерживаемые типы сетей
Point-to-Multipoint – физический
интерфейс подключен к нескольким
устройствам, виртуальный канал
работает как Point-to-Point, устройства
находятся в разных сегментах сети
Router
Router
Frame Relay
192.168.0.2
192.168.0.1
192.168.1.1
Router
192.168.1.2

9.

OSPF
Обнаружение соседей
Маршрутизаторы отправляют Hello пакеты
для:
• Обнаружения соседних маршрутизаторов
(возможно не для всех типов сетей)
• Поддержания связи
Период отправки (Hello timer):
10 секунд – Broadcast, Point-to-Point
30 секунд – NBMA, Point to Multi-Point
Как долго Hello пакет действителен
(dead interval):
40 секунд – Broadcast, Point-to-Point
120 секунд – NBMA, Point to Multi-Point
Hello
Router1
Router2
Hello

10.

OSPF
Выбор DR и BDR
• Для Broadcast и NBMA сегментов сети маршрутизаторы
выбирают Designated Router (DR) и Backup Designated
Router (BDR)
• DR – центральная точка связи для всех других
маршрутизаторов
• BDR – на случай отказа DR
• DROther – маршрутизатор, который не выбран DR или BDR
DR
DROther
BDR
DROther
DROther
Использование DR и BDR
позволяет уменьшить
трафик OSFP в сети
(DROther между собой
LSDB не синхронизируют)
Выбор DR (BDR):
• Маршрутизатор с наибольшим priority на
этом интерфейсе (1-255, по умолчанию 1, 0
– не участвует в выборах)
• Если priority равны – по наибольшему
router-id

11.

OSPF
Состояния связи между двумя
маршрутизаторами
• Между DROther и DROther устанавливается связь Neighbor
(знают о существовании соседа)
• Между DR или BDR с любым другим маршрутизатором
устанавливается связь Adjacent (синхронизируют LSDB)
DR
DROther
BDR
DROther
DROther
Черные – Neighbor
Красные –Adjacent

12.

OSPF
Состояния связи между двумя
маршрутизаторами
Down
нет связи, сосед
не присылает
Hello
Attempt
Только для
NBMA. Нет связи
с соседом,
периодически
отправляем Hello
Init
Сосед жив,
присылает Hello,
но про нас пока
не знает
2-Way
Сосед про нас знает.
Это состояние
соответствует связи
Neighbor
ExStart
Между
маршрутизаторами
устанавливаются
отношения masterslave. Мастером
выбирается с
большим router-id
Exchange
Обмен заголовками
LSA
Loading
Обмен
недостающими/уста
ревшими LSA
Full
соответствует связи
Adjacent

13.

OSPF
Типы пакетов OSPF
Hello
DD (Database Descriptor) – содержит только заголовки LSA
LSR (Link State Request) – запрос недостающих устаревших LSA
LSU (Link State Update) – содержит записи LSA
LS ack (Link State Acknowledgement) подтверждает получение LSU
• В состоянии ExStart мастер придумывает начальное значение
sequence number
• Значение sequence number используется в пакетах DD
• Slave использует значение sequence number, полученное от Master в
последнем пакете
• Только мастер может увеличивать значение sequence number

14.

OSPF AREA
Большая сеть может быть разделена на зоны (area). Причины разделения сети на зоны:
• Снизить нагрузку маршрутизаторы
• Уменьшить размер таблиц маршрутизации
• Уменьшить трафик

15.

Зоны OSPF
Типы маршрутизаторов:
• Внутренний маршрутизатор (internal router) — маршрутизатор, все
интерфейсы которого принадлежат одной зоне
• Пограничный маршрутизатор (area border router, ABR) — соединяет
одну или несколько зон с магистральной
• Пограничный маршрутизатор автономной системы (AS boundary
router, ASBR) — соединяет зону OSPF с частью сети, использующей
другой внутренний протокол
• Магистральный маршрутизатор (backbone router) — хотя бы один
интерфейс принадлежит магистральной зоне.

16.

Зоны OSPF
Основные типы зон:
• Магистральная зона (backbone area). Нулевая зона. Отвечает за распространение
информации между немагистральными зонами
• Стандартная зона (standard area). Должна быть подключена к магистральной
• Тупиковая зона (stub area). Не принимает информацию о внешних маршрутах для
автономной системы. Для достижения сетей за границей автономной системы
используется маршрут по умолчанию. В тупиковой зоне не может находиться ASBR.
• Полностью тупиковая зона (totally stubby area). Не принимает никакие маршруты за
пределами зоны. Для достижения сетей за границей зоны используется маршрут по
умолчанию
• Not-so-stubby area (NSSA) В отличие от тупиковой зоны в NSSA может находиться
ASBR.

17.

Зоны OSPF
Основные типы LSA:
• Type 1. Router LSA — Содержит описание каналов маршрутизатора и стоимость (cost)
каждого канала.
• Type 2. Network LSA — Сеть со множественным доступом. Содержит описание всех
маршрутизаторов присоединенных к сети.
• Type 3. Network Summary LSA — Описывает маршруты к сетям вне зоны. Пограничный
маршрутизатор отправляет отдельное объявление для каждой известной ему сети.
• Type 4. ASBR Summary LSA — Информация о пограничном маршрутизаторе
автономной системы (соединяет зону OSPF с частью сети, использующей другой
внутренний протокол, например RIP)
• Type 5. AS External LSA — Информация о внешних каналах автономной системы.
Распространяется в пределах всей автономной системы.
• Type 7. AS External LSA for NSSA — Информация о состоянии внешних каналов
автономной системы в NSSA зоне. На границе зоны преобразуется в type 5 LSA.

18.

OSPF SUM-NET
AR1
AR2
AR3
ospf 1 router-id 1.1.1.1
area 0.0.0.0
network 192.168.0.0 0.0.0.255
ospf 1 router-id 2.2.2.2
area 0.0.0.0
network 192.168.0.0 0.0.0.255
area 0.0.0.1
network 192.168.1.0 0.0.0.255
ospf 1 router-id 3.3.3.3
area 0.0.0.1
network 192.168.1.0 0.0.0.255
area 0.0.0.2
network 192.168.2.0 0.0.0.255
AR4
ospf 1 router-id 4.4.4.4
area 0.0.0.2
network 10.0.0.0 0.0.0.255
network 192.168.2.0 0.0.0.255

19.

OSPF SUM-NET
Area: 0.0.0.0
Type
LinkState ID AdvRouter
Router
2.2.2.2
2.2.2.2
Router
1.1.1.1
1.1.1.1
Network 192.168.0.1 1.1.1.1
Sum-Net 192.168.1.0 2.2.2.2
Area: 0.0.0.2
Type
LinkState ID AdvRouter
Router 4.4.4.4
4.4.4.4
Router 3.3.3.3
3.3.3.3
Network 192.168.2.2 4.4.4.4
Area: 0.0.0.1
Type
LinkState ID AdvRouter
Router
2.2.2.2
2.2.2.2
Router
3.3.3.3
3.3.3.3
Network 192.168.1.2 3.3.3.3
Sum-Net 192.168.0.0 2.2.2.2
Записи типа Router
описывают только
каналы из своей зоны
• AR1 – внутренний магистральный
• AR2 – ABR (area border router)

20.

OSPF VIRTUAL LINK
AR2
AR3
ospf 1 router-id 2.2.2.2
area 0.0.0.0
network 192.168.0.0 0.0.0.255
area 0.0.0.1
network 192.168.1.0 0.0.0.255
vlink-peer 3.3.3.3
ospf 1 router-id 3.3.3.3
area 0.0.0.1
network 192.168.1.0 0.0.0.255
vlink-peer 2.2.2.2
area 0.0.0.2
network 192.168.2.0 0.0.0.255
OSPF Virtual Link
позволяет установить
связь между зонами, даже
если они не имеют общих
маршрутизаторов

21.

OSPF VIRTUAL LINK
Area: 0.0.0.0
Type
LinkState ID AdvRouter
Router
2.2.2.2
2.2.2.2
Router
1.1.1.1
1.1.1.1
Router
3.3.3.3
3.3.3.3
Network 192.168.0.1 1.1.1.1
Sum-Net 10.0.0.0
3.3.3.3
Sum-Net 192.168.2.0 3.3.3.3
Sum-Net 192.168.1.0 2.2.2.2
Sum-Net 192.168.1.0 3.3.3.3
Area: 0.0.0.1
Type
LinkState ID
Router
2.2.2.2
Router
3.3.3.3
Network 192.168.1.2
Sum-Net 10.0.0.0
Sum-Net 192.168.2.0
Sum-Net 192.168.0.0
AdvRouter
2.2.2.2
3.3.3.3
3.3.3.3
3.3.3.3
3.3.3.3
2.2.2.2
Area: 0.0.0.2
Type
LinkState ID AdvRouter
Router
4.4.4.4
4.4.4.4
Router
3.3.3.3
3.3.3.3
Network 192.168.2.2 4.4.4.4
Sum-Net 192.168.1.0 3.3.3.3
Sum-Net 192.168.0.0 3.3.3.3

22.

OSPF EXTERNAL
AR3
ospf 1 router-id 3.3.3.3
import-route rip 1
area 0.0.0.1
network 192.168.1.0 0.0.0.255

23.

OSPF EXTERNAL
Area: 0.0.0.7
Type
LinkState ID AdvRouter
Router
1.1.1.1
1.1.1.1
Router
5.5.5.5
5.5.5.5
Network
192.168.7.2 5.5.5.5
Sum-Net 192.168.1.0 1.1.1.1
Sum-Net 192.168.0.0 1.1.1.1
Sum-Asbr 3.3.3.3
1.1.1.1
Area: 0.0.0.0
Type
LinkState ID AdvRouter
Router
2.2.2.2
2.2.2.2
Router
1.1.1.1
1.1.1.1
Network
192.168.0.2 2.2.2.2
Sum-Net 192.168.1.0 2.2.2.2
Sum-Net 192.168.7.0 1.1.1.1
Sum-Asbr 3.3.3.3
2.2.2.2
AS External Database
Type
LinkState ID AdvRouter
External 10.0.0.0
3.3.3.3
External 192.168.2.0 3.3.3.3

24.

OSPF EXTERNAL
AR5:
Destination/Mask
10.0.0.0/24
192.168.0.0/24
192.168.1.0/24
192.168.2.0/24
192.168.7.0/24
Proto
Pre
O_ASE 150
OSPF 10
OSPF 10
O_ASE 150
Direct 0
Cost
NextHop
Interface
1
2
3
1
0
192.168.7.1
192.168.7.1
192.168.7.1
192.168.7.1
192.168.7.2
GigabitEthernet0/0/2
GigabitEthernet0/0/2
GigabitEthernet0/0/2
GigabitEthernet0/0/2
GigabitEthernet0/0/2

25.

OSPF STUB
AR5
AR1
ospf 1 router-id 5.5.5.5
area 0.0.0.7
network 192.168.7.0 0.0.0.255
stub
ospf 1 router-id 1.1.1.1
area 0.0.0.0
network 192.168.0.0 0.0.0.255
area 0.0.0.7
network 192.168.7.0 0.0.0.255
stub

26.

OSPF STUB
Area: 0.0.0.7
Type
LinkState ID AdvRouter
Router
1.1.1.1
1.1.1.1
Router
5.5.5.5
5.5.5.5
Network 192.168.7.2 5.5.5.5
Sum-Net 0.0.0.0
1.1.1.1
Sum-Net 192.168.1.0 1.1.1.1
Sum-Net 192.168.0.0 1.1.1.1
У маршрутизатора AR5 отсутствует
AS External Database

27.

OSPF STUB
AR5:
Destination/Mask
0.0.0.0/0
192.168.0.0/24
192.168.1.0/24
192.168.7.0/24
Proto
OSPF
OSPF
OSPF
Direct
Pre
10
10
10
0
Cost
2
2
3
0
NextHop
192.168.7.1
192.168.7.1
192.168.7.1
192.168.7.2
Interface
GigabitEthernet0/0/2
GigabitEthernet0/0/2
GigabitEthernet0/0/2
GigabitEthernet0/0/2

28.

OSPF TOTALLY STUBBY
AR5
AR1
ospf 1 router-id 5.5.5.5
area 0.0.0.7
network 192.168.7.0 0.0.0.255
stub no-summary
ospf 1 router-id 1.1.1.1
area 0.0.0.0
network 192.168.0.0 0.0.0.255
area 0.0.0.7
network 192.168.7.0 0.0.0.255
stub no-summary
Totally stubby area –
Проприетарный тип зоны

29.

OSPF TOTALLY STUBBY
Area: 0.0.0.7
Type
LinkState ID AdvRouter
Router
1.1.1.1
1.1.1.1
Router
5.5.5.5
5.5.5.5
Network 192.168.7.2 5.5.5.5
Sum-Net 0.0.0.0
1.1.1.1
У маршрутизатора AR5 отсутствует
AS External Database

30.

OSPF TOTALLY STUBBY
AR5:
Destination/Mask
0.0.0.0/0
192.168.7.0/24
Proto Pre
OSPF 10
Direct 0
Cost
2
0
NextHop
192.168.7.1
192.168.7.2
Interface
GigabitEthernet0/0/2
GigabitEthernet0/0/2

31.

OSPF NSSA
AR2
AR3
ospf 1 router-id 2.2.2.2
area 0.0.0.0
network 192.168.0.0 0.0.0.255
area 0.0.0.1
network 192.168.1.0 0.0.0.255
nssa
ospf 1 router-id 3.3.3.3
import-route rip 1
area 0.0.0.1
network 192.168.1.0 0.0.0.255
nssa

32.

OSPF NSSA
AS External Database
Type LinkState ID AdvRouter
External 10.0.0.0
2.2.2.2
External 192.168.2.0 2.2.2.2
У маршрутизатора AR3
отсутствует
AS External Database
Area: 0.0.0.1
Type LinkState ID AdvRouter
Router 2.2.2.2
2.2.2.2
Router 3.3.3.3
3.3.3.3
Network 192.168.1.2 3.3.3.3
Sum-Net 192.168.0.0 2.2.2.2
Sum-Net 192.168.7.0 2.2.2.2
NSSA
10.0.0.0
3.3.3.3
NSSA
192.168.2.0 3.3.3.3
NSSA
0.0.0.0
2.2.2.2
Area: 0.0.0.7
Type LinkState ID AdvRouter
Router
1.1.1.1
1.1.1.1
Router
5.5.5.5
5.5.5.5
Network 192.168.7.2 5.5.5.5
Sum-Net 192.168.1.0 1.1.1.1
Sum-Net 192.168.0.0 1.1.1.1
Sum-Asbr 2.2.2.2
1.1.1.1

33.

OSPF NSSA
AR2:
Destination/Mask
10.0.0.0/24
192.168.0.0/24
192.168.1.0/24
192.168.2.0/24
192.168.7.0/24
Proto
O_NSSA
Direct
Direct
O_NSSA
OSPF
Pre
150
0
0
150
10
Cost
1
0
0
1
2
NextHop
192.168.1.2
192.168.0.2
192.168.1.1
192.168.1.2
192.168.0.1
Interface
GigabitEthernet0/0/1
GigabitEthernet0/0/0
GigabitEthernet0/0/1
GigabitEthernet0/0/1
GigabitEthernet0/0/0