Open Shortest Path First Protocol (OSPF)
OSPF
•OSPF – Протокол Open Shortest Path First, протокол открытия кратчайшего пути первым.
•Протокол по состоянию канала; Interior Gateway Protocol (IGP) – протокол маршрутизации внутреннего шлюза.
•Протокол OSPF v.2 описан в RFC 2328 - OSPF Version 2
•Во время инициализации в сети или изменения топологии (маршрутной информации), маршрутизатор генерирует сообщение о состоянии канала, которое представляет собой список состояний каналов этого маршрутизатора.
•Алгоритм состояния канала:
1.Создаётся « Новая база данных топологии» рассылкой многоадресных сообщений.
2.После того, как база данных каждого маршрутизатора готова, каждый маршрутизатор строит своё дерево кратчайших маршрутов для всех подсетей с использованием алгоритма Dijkstra. Затем адреса подсетей, соответствующие стоимости маршрутов и адреса следующих маршрутизаторов на пути к подсетям назначения добавляются в таблицу IP-маршрутизации.
3.Если происходят какие-либо изменения в топологии, об этом сообщается в пакетах состояния канала, и алгоритм Dijkstra используется для пересчёта кратчайших путей опять.
OSPF Area – OSPF зона
•Топология зоны не « видна» снаружи зоны
•Маршрутизатор с несколькими интерфейсами может находиться в нескольких зонах
•Каждая зона характеризуется 32-х битным ID зоны (Area ID) и состоит из некоторого количества сетевых сегментов и маршрутизаторов. Магистралью является
Area 0.0.0.0
•Area ID – это не IP-адрес, несмотря на то что выглядит очень похоже
•Каждая зона имеет свою базу данных состояния каналов, состоящую из пакетов LSA, описывающих как маршрутизаторы и сегменты сети соединены между собой.
Типы зон OSPF
Магистральная зона (Area 0 )
Area 1 |
Area 2 |
•Магистральная зона также называется Зона 0 (Area 0)
•Все зоны должны быть подключены к Area 0 (исключением является виртуальный канал)
•Area 0 является точкой связи всех других зон
•Магистральная зона используется в качестве транзитной в сети
•Area 0 эквивалентна уровню ядра в сетевой топологии
Типы зон OSPF
Тупиковые зоны – STUB AREAS
|
ABR |
Area 0 |
Area 1 |
Магистраль |
Тупиковая |
ASBR
Суммарные LSA
Представляется Маршруты E1 или E2 маршрут по
умолчанию
Тупиковая зона
Замечание:
Маршрут по умолчанию
Default Route позволяет не использовать много внешних маршрутов
External Routes путём замены их на один по умолчанию
•Stub Area имеет только одну точку выхода, пакеты входят в зону и выходят из неё через ABR.
•Area 1 « видит» информацию о всех подсетях Area 0 в своей таблице маршрутизации, но не маршруты E из AS 100.
•Instead a ABR inserts a Default Route 0.0.0.0 into the Stub Area
•Маршрутизация из Stub Area во внешний мир осуществляется с использованием “Маршрута по умолчанию”, 0.0.0.0.
•Через тупиковые зоны не должны проходить виртуальные каналы.
•В тупиковых зонах не должно быть ASBR, они должны иметь только один
ABR.
Типы маршрутизаторов OSPF
Router
Router |
Router |
|
Router |
|
Router |
|
|
|
Router
Типы маршрутизаторов OSPF
Маршрутизаторы, которые имеют соединения больше, чем с одной зоной называются пограничными - Border Routers (BR). Пограничные маршрутизаторы выполняют функцию распространения необходимой маршрутной информации между зонами.
IR: Маршрутизатор, который всеми своими интерфейсами
« смотрит» в одну зону называется внутренним - Internal Router.
ABR: Маршрутизатор, к которому подключено несколько зон называется пограничным маршрутизатором зоны - Area Border Router.
ASBR: Маршрутизаторы, являющиеся шлюзами в другие сети (возможно использующие другие протоколы маршрутизации) называются пограничными маршрутизаторами автономной системы - Autonomous System Border Routers (ASBR).
Основные операции, выполняемые алгоритмом состояния канала
•Обмен маршрутной информацией
–Каждый маршрутизатор периодически высылает описание всех своих подключений к соседним маршрутизаторам.
–Маршрутизаторы являются соседними, если они подключены напрямую через одну сеть.
–Маршрутизатор посылает LSA каждому из своих соседей. LSA содержит список всех интерфейсов, заданную стоимость - “cost” каждого линка и заданную пару cost-TOS.
•Маршрутизируемая область
–LSA распространяются по всему домену маршрутизации (routing domain). Доменом маршрутизации может быть вся AS – Autonomous System (автономная система) или ограниченная зона внутри одной AS.
–Зоны конфигурируются заданием area_ID для каждого интерфейса маршрутизатора. Если area_ID одинаков для всех портов маршрутизатора, маршрутизатор находится в одной зоне.
Основные операции, выполняемые алгоритмом состояния канала
•База данных состояний каналов
–Каждый маршрутизатор в домене поддерживает идентичную, синхронизируемую копию базы данных, состоящую из информации о состоянии каналов.
–Маршрутизатор, находящийся в нескольких зонах, поддерживает отдельную базу данных для каждой зоны.
•Дерево кратчайших маршрутов
–Каждый маршрутизатор использует определённый алгоритм при обработке базы данных для создания дерева кратчайших маршрутов.
–Это дерево содержит кратчайшие маршруты к каждому маршрутизатору и каждой подсети, которые доступны другим маршрутизаторам в топологии. При расчёте дерева каждый маршрутизатор считает себя корнем топологии.
•Таблица маршрутизации
–Полученные таким образом деревья определяют суммарную стоимость маршрута к подсети назначения и следующему маршрутизатору. Эти деревья используются как основа для создания таблицы маршрутизации.
Виртуальные каналы
Router
Router
|
|
|
|
|
|
Router |
Router |
|
|
|
|
|
|
|
Router |
|||||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Router |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
•Если одна зона должна соединяться с другой не через Area 0, используется “VIRTUAL LINK” – виртуальный канал.
•Виртуальные каналы используются для создания логических соединений “Logical Link” между зонами, не подключённых напрямую к Area 0. В этом примере, Зоны 46,48 используются как транзитные (наподобие туннеля) между Зонами 11,45 и Area 0.
Виртуальные каналы используются в двух случаях:
(1)Для объединения зон, не имеющих прямого соединения с магистралью.
(2)Для создания магистрали, в случае потери связности в Area 0.
Виртуальный канал должен быть установлен между двумя ABR, которые находятся в одной зоне, причём один из них должен иметь подключение к магистрали.