stringtranslate.com

Сначала откройте кратчайший путь

Open Shortest Path First ( OSPF ) — это протокол маршрутизации для сетей Интернет-протокола (IP). Он использует алгоритм маршрутизации состояния канала (LSR) и попадает в группу протоколов внутренних шлюзов (IGP), работающих в рамках единой автономной системы (AS).

OSPF собирает информацию о состоянии канала с доступных маршрутизаторов и создает карту топологии сети. Топология представлена ​​в виде таблицы маршрутизации на интернет-уровне для маршрутизации пакетов по IP-адресу назначения . OSPF поддерживает сети Интернет-протокола версии 4 (IPv4) и Интернет-протокола версии 6 (IPv6) и широко используется в сетях крупных предприятий . IS-IS , еще один протокол на основе LSR, чаще встречается в сетях крупных поставщиков услуг .

Версия 2 OSPF, первоначально разработанная в 1980-х годах, определена в RFC 2328 (1998). [1] Обновления для IPv6 указаны как OSPF версии 3 в RFC 5340 (2008). [2] OSPF поддерживает модель адресации бесклассовой междоменной маршрутизации (CIDR).

Концепции

OSPF — это протокол внутреннего шлюза (IGP) для маршрутизации пакетов Интернет-протокола (IP) в одном домене маршрутизации, например в автономной системе . Он собирает информацию о состоянии каналов с доступных маршрутизаторов и создает карту топологии сети. Топология представлена ​​в виде таблицы маршрутизации на уровне Интернета , которая маршрутизирует пакеты исключительно на основе их IP-адреса назначения .

OSPF обнаруживает изменения в топологии, например сбои каналов, и за считанные секунды переходит к новой структуре маршрутизации без петель. [3] Он вычисляет дерево кратчайшего пути для каждого маршрута, используя метод, основанный на алгоритме Дейкстры . Политики маршрутизации OSPF для построения таблицы маршрутизации управляются метриками каналов , связанными с каждым интерфейсом маршрутизации. Факторами стоимости могут быть расстояние до маршрутизатора ( время прохождения туда и обратно ), пропускная способность канала передачи данных или доступность и надежность канала, выраженные в виде простых безразмерных чисел. Это обеспечивает динамический процесс балансировки транспортной нагрузки между маршрутами равной стоимости.

OSPF делит сеть на области маршрутизации , чтобы упростить администрирование и оптимизировать использование трафика и ресурсов. Области идентифицируются 32-битными числами, выраженными либо просто в десятичном виде, либо часто в той же десятичной системе счисления на основе октетов, которая используется для адресов IPv4. По соглашению, область 0 (ноль) или 0.0.0.0 представляет базовую или магистральную область сети OSPF. Хотя идентификаторы других областей могут выбираться по желанию, администраторы часто выбирают IP-адрес главного маршрутизатора в области в качестве идентификатора области. Каждая дополнительная область должна иметь подключение к магистральной области OSPF. Такие соединения поддерживаются соединительным маршрутизатором, известным как пограничный маршрутизатор области (ABR). ABR поддерживает отдельные базы данных о состоянии каналов для каждой области, которую он обслуживает, и сохраняет сводные маршруты для всех областей сети.

OSPF работает через IPv4 и IPv6, но не использует транспортный протокол , такой как UDP или TCP . Он инкапсулирует свои данные непосредственно в IP-пакеты с номером протокола 89 . В этом отличие от других протоколов маршрутизации, таких как протокол информации о маршрутизации (RIP) и протокол пограничного шлюза (BGP). OSPF реализует собственные функции обнаружения и исправления транспортных ошибок. OSPF также использует многоадресную адресацию для распространения информации о маршрутах внутри широковещательного домена. Он резервирует адреса многоадресной рассылки 224.0.0.5 (IPv4) и ff02::5 (IPv6) для всех маршрутизаторов SPF/состояния канала (AllSPFRouters) и 224.0.0.6 (IPv4) и ff02::6 (IPv6) для всех назначенных маршрутизаторов (AllDRouters). ). [1] : 185  [2] : 57  Для нешироковещательных сетей специальные условия конфигурации облегчают обнаружение соседей. [1] Многоадресные IP-пакеты OSPF никогда не проходят через IP-маршрутизаторы и никогда не проходят более одного прыжка. Таким образом, протокол можно считать протоколом канального уровня, но его часто также относят к прикладному уровню в модели TCP/IP. Он имеет функцию виртуального соединения, которую можно использовать для создания туннеля смежности между несколькими переходами. OSPF поверх IPv4 может безопасно работать между маршрутизаторами, при необходимости используя различные методы аутентификации, чтобы разрешить участие в маршрутизации только доверенным маршрутизаторам. OSPFv3 (IPv6) опирается на стандартную безопасность протокола IPv6 ( IPsec ) и не имеет внутренних методов аутентификации.

Для маршрутизации многоадресного IP- трафика OSPF поддерживает протокол Multicast Open Shortest Path First (MOSPF). [4] Cisco не включает MOSPF в свои реализации OSPF. [5] Независимая от протокола многоадресная рассылка (PIM) в сочетании с OSPF или другими IGP широко распространена.

OSPF версии 3 вносит изменения в реализацию протокола IPv4. [2] За исключением виртуальных каналов, все соседние станции используют исключительно локальную адресацию канала IPv6. Протокол IPv6 работает по каждому каналу, а не на основе подсети . Вся информация префикса IP была удалена из объявлений о состоянии канала и из пакета приветствия обнаружения, что сделало OSPFv3 практически независимым от протокола. Несмотря на расширение IP-адресации до 128 бит в IPv6, идентификация области и маршрутизатора по-прежнему основана на 32-битных числах.

Отношения маршрутизатора

OSPF поддерживает сложные сети с несколькими маршрутизаторами, включая резервные маршрутизаторы, для балансировки нагрузки трафика на нескольких каналах с другими подсетями. Соседние маршрутизаторы в одном широковещательном домене или на каждом конце канала «точка-точка» взаимодействуют друг с другом через протокол OSPF. Маршрутизаторы образуют смежности , когда они обнаружили друг друга. Это обнаружение инициируется, когда маршрутизатор идентифицирует себя в пакете протокола приветствия . После подтверждения это устанавливает двустороннее состояние и самые основные отношения. Маршрутизаторы в сети Ethernet или Frame Relay выбирают назначенный маршрутизатор (DR) и резервный назначенный маршрутизатор (BDR), которые действуют как концентратор для уменьшения трафика между маршрутизаторами. OSPF использует как одноадресный , так и многоадресный режимы передачи для отправки пакетов «привет» и обновлений состояния канала.

Являясь протоколом маршрутизации по состоянию канала, OSPF устанавливает и поддерживает отношения соседства для обмена обновлениями маршрутизации с другими маршрутизаторами. Таблица отношений соседства называется базой данных смежности . Два маршрутизатора OSPF являются соседями, если они являются членами одной подсети и имеют одинаковый идентификатор области, маску подсети, таймеры и аутентификацию. По сути, соседство OSPF — это отношения между двумя маршрутизаторами, которые позволяют им видеть и понимать друг друга, но не более того. Соседи OSPF не обмениваются какой-либо информацией о маршрутизации — единственные пакеты, которыми они обмениваются, — это пакеты приветствия. Смежности OSPF формируются между выбранными соседями и позволяют им обмениваться информацией о маршрутизации. Два маршрутизатора сначала должны быть соседями, и только потом они могут стать соседними. Два маршрутизатора становятся смежными, если хотя бы один из них является назначенным маршрутизатором или резервным назначенным маршрутизатором (в сетях с множественным доступом), или они соединены между собой сетью типа «точка-точка» или «точка-множество точек». Для формирования отношений соседства интерфейсы, используемые для формирования отношений, должны находиться в одной и той же области OSPF. Хотя интерфейс может быть настроен на принадлежность к нескольким областям, обычно это не практикуется. При настройке во второй области интерфейс должен быть настроен как вторичный интерфейс.

Режимы работы

OSPF может иметь разные режимы работы при следующих настройках интерфейса или сети:

Косвенные связи

Виртуальное соединение через механизм маршрутизации. Виртуальные каналы, туннелирование и фиктивные каналы представляют собой форму соединений, которые проходят через механизм маршрутизации и не являются прямым соединением с удаленным хостом.

Государственный автомат смежности

Каждый маршрутизатор OSPF в сети взаимодействует с другими соседними маршрутизаторами на каждом соединительном интерфейсе, чтобы установить состояния всех смежностей. Каждая такая последовательность связи представляет собой отдельный диалог , идентифицируемый парой идентификаторов маршрутизаторов взаимодействующих соседей. RFC 2328 определяет протокол для инициирования этих диалогов ( Hello Protocol ) и для установления полной смежности ( пакеты описания базы данных , пакеты запроса состояния канала ). В ходе каждого сеанса связи с маршрутизатором происходит максимум восемь состояний, определяемых конечным автоматом: [1] [11]

Изменения состояния соседей

Изменения состояния соседей (протокол Hello)
  1. Неактивно: состояние «неактивно» представляет собой начальное состояние диалога, когда никакая информация не обменивалась и не сохранялась между маршрутизаторами с протоколом Hello.
  2. Попытка: состояние попытки аналогично состоянию «выключено» , за исключением того, что маршрутизатор пытается установить соединение с другим маршрутизатором, но используется только в нешироковещательных сетях множественного доступа (NBMA).
  3. Init: Состояние инициализации указывает, что пакет приветствия был получен от соседа, но маршрутизатор не установил двусторонний разговор.
  4. Двусторонний: состояние двусторонней связи указывает на установление двунаправленного разговора между двумя маршрутизаторами. Это состояние непосредственно предшествует установлению смежности. Это самое низкое состояние маршрутизатора, которое можно рассматривать как DR.

Обмен базами данных

Изменение состояния соседей (обмен базами данных)
  1. Начало обмена (exstart): Состояние exstart — это первый шаг смежности двух маршрутизаторов.
  2. Обмен: в состоянии обмена маршрутизатор отправляет информацию из своей базы данных о состоянии каналов соседнему соседу. В этом состоянии маршрутизатор может обмениваться всеми пакетами протокола маршрутизации OSPF.
  3. Загрузка. В состоянии загрузки маршрутизатор запрашивает самые последние объявления о состоянии канала (LSA) у своего соседа, обнаруженного в предыдущем состоянии.
  4. Полный: полное состояние завершает диалог, когда маршрутизаторы полностью смежны, и это состояние отображается во всех маршрутизаторах и сетевых LSA. Базы данных состояний каналов соседей полностью синхронизированы.

Сети вещания

В широковещательных сетях с множественным доступом соседство соседей формируется динамически с использованием многоадресных пакетов приветствия на адрес 224.0.0.5 .

IP 192.0.2.1 > 224.0.0.5: OSPFv2, приветIP 192.0.2.2 > 224.0.0.5: OSPFv2, приветIP 192.0.2.1 > 192.0.2.2: OSPFv2, описание базы данныхIP 192.0.2.2 > 192.0.2.1: OSPFv2, описание базы данных

Пассивная сеть

Сеть, в которой OSPF объявляет сеть, но OSPF не запускает соединение с соседями.

Невещательные сети

В сети с нешироковещательным множественным доступом (NBMA) соседство соседей формируется путем отправки одноадресных пакетов на другой маршрутизатор. Нешироковещательная сеть может иметь более двух маршрутизаторов, но широковещательная передача не поддерживается.

IP 192.0.2.1 > 192.0.2.2: OSPFv2, приветIP 192.0.2.2 > 192.0.2.1: OSPFv2, приветIP 192.0.2.1 > 192.0.2.2: OSPFv2, описание базы данныхIP 192.0.2.2 > 192.0.2.1: OSPFv2, описание базы данных

Примеры невещательных сетей:


OSPF-области

Сеть разделена на области OSPF , которые представляют собой логические группы хостов и сетей. Область включает в себя соединительный маршрутизатор, имеющий интерфейс для каждого подключенного сетевого канала. Каждый маршрутизатор поддерживает отдельную базу данных о состоянии каналов для своей области, информация которой может суммироваться с остальной частью сети подключающимся маршрутизатором. Таким образом, топология области неизвестна за ее пределами. Это уменьшает маршрутизацию трафика между частями автономной системы.

OSPF может обслуживать тысячи маршрутизаторов, уделяя больше внимания достижению емкости таблицы базы информации о пересылке (FIB), когда сеть содержит множество маршрутов и устройств более низкого уровня. [12] Современные маршрутизаторы начального уровня имеют полный гигабайт оперативной памяти, [13] что позволяет им обслуживать множество маршрутизаторов в области 0. Многие ресурсы [14] ссылаются на руководства OSPF, выпущенные более 20 лет назад, где было впечатляюще иметь 64 МБ ОЗУ.

Области однозначно идентифицируются 32-битными числами. Идентификаторы областей обычно записываются в десятичном формате, знакомом по IPv4-адресации. Однако они не являются IP-адресами и могут без конфликта дублировать любой адрес IPv4. Идентификаторы областей для реализаций IPv6 (OSPFv3) также используют 32-битные идентификаторы, записанные в той же нотации. Когда точечное форматирование опущено, большинство реализаций расширяют область 1 до идентификатора области 0.0.0.1 , но известно, что некоторые расширяют ее до 1.0.0.0 . [ нужна цитата ]

Некоторые поставщики (Cisco, Allied Telesis, Juniper, Alcatel-Lucent, Huawei, Quagga) реализуют полностью короткие области и полностью короткие области NSSA для тупиковых и не очень коротких областей. Хотя они и не охвачены стандартами RFC, многие считают их стандартными функциями реализаций OSPF.

OSPF определяет несколько типов областей:

Магистральная область

Пример магистральной сети, зона 0 с двумя маршрутизаторами, R1 и R2.
Пример магистральной сети, зона 0 с двумя маршрутизаторами, R1 и R2.

Магистральная область (также известная как область 0 или область 0.0.0.0 ) образует ядро ​​сети OSPF. Все остальные области подключены к нему либо напрямую, либо через другие маршрутизаторы. OSPF требует этого для предотвращения петель маршрутизации . [15] Межзональная маршрутизация осуществляется через маршрутизаторы, подключенные к магистральной зоне и к связанным с ними областям. Это логическая и физическая структура «домена OSPF», которая прикрепляется ко всем ненулевым областям в домене OSPF. В OSPF термин « пограничный маршрутизатор автономной системы» (ASBR) является историческим, в том смысле, что многие домены OSPF могут сосуществовать в одной видимой из Интернета автономной системе, RFC 1996. [16] [17]

Все области OSPF должны подключаться к магистральной области. Однако это соединение может осуществляться через виртуальную ссылку. Например, предположим, что область 0.0.0.1 имеет физическое соединение с областью 0.0.0.0. Далее предположим, что область 0.0.0.2 не имеет прямого соединения с магистральной сетью, но имеет соединение с областью 0.0.0.1. Область 0.0.0.2 может использовать виртуальный канал через транзитную область 0.0.0.1 для достижения магистральной сети. Чтобы быть транзитной областью, она должна иметь атрибут транзита, поэтому она ни в коем случае не может быть тупиковой.

Обычная зона

На рисунке показаны 3 маршрутизатора с 2 областями, областью 0 и областью 122, совместно использующие один маршрутизатор.
На рисунке показаны 3 маршрутизатора с 2 областями, областью 0 и областью 122, совместно использующие один маршрутизатор.

Обычная область — это просто немагистральная (ненулевая) область без конкретной функции, генерирующая и получающая сводные и внешние LSA. Магистральная область представляет собой особый тип такой области.

Заглушка

В пакетах приветствия E-флаг невысокий , что указывает на «Внешняя маршрутизация: невозможна».

Тупиковая область — это область, которая не получает объявлений о маршрутах, внешних по отношению к AS, а маршрутизация внутри области полностью основана на маршруте по умолчанию. ABR удаляет LSA типа 4 и 5 с внутренних маршрутизаторов, отправляет им маршрут по умолчанию 0.0.0.0 и превращается в шлюз по умолчанию. Это уменьшает размер LSDB и таблицы маршрутизации для внутренних маршрутизаторов.

Поставщики систем внесли изменения в базовую концепцию тупиковой области, такие как полностью тупиковая область (TSA) и не очень тупиковая область (NSSA), которые являются расширением оборудования маршрутизации Cisco Systems .

Совершенно тупая зона

Полностью тупая область аналогична тупиковой области. Однако эта область не допускает суммарных маршрутов, а также не имеет внешних маршрутов, то есть межобластные (IA) маршруты не суммируются в полностью короткие области. Единственный способ маршрутизации трафика за пределы области — это маршрут по умолчанию, который является единственным LSA типа 3, объявленным в этой области. Когда из области имеется только один маршрут, процессору маршрутов приходится принимать меньше решений по маршрутизации, что снижает использование системных ресурсов.

Иногда говорят, что TSA может иметь только один ABR. [18]

Не такой уж и тупой участок

В пакетах приветствия N-флаг установлен на высокий уровень , что указывает на «NSSA: поддерживается».

Не -очень тупиковая область (NSSA) — это тип тупиковой области, которая может импортировать внешние маршруты автономной системы и отправлять их в другие области, но при этом не может получать внешние маршруты AS из других областей. [19]

NSSA — это расширение функции тупиковой области, которое позволяет ограниченным образом внедрять внешние маршруты в тупиковую область. В тематическом исследовании моделируется решение NSSA проблемы тупиковой области, связанной с невозможностью импорта внешних адресов. Он визуализирует следующие действия: ASBR импортирует внешние адреса с LSA типа 7, ABR преобразует LSA типа 7 в тип 5 и рассылает его в другие области, ABR действует как ASBR для других областей. ASBR не принимают LSA типа 5, а затем преобразуются в LSA типа 7 для данной области.

Совершенно не тупой район

В дополнение к стандартной функциональности NSSA, полностью укороченная NSSA представляет собой NSSA, которая принимает атрибуты TSA, а это означает, что сводные маршруты типа 3 и 4 не передаются в этот тип области. Также можно объявить область как полностью короткой, так и не очень короткой, что означает, что область будет получать только маршрут по умолчанию из области 0.0.0.0, но также может содержать граничный маршрутизатор автономной системы (ASBR), который принимает внешние информацию о маршрутизации и вводит ее в локальную область и из локальной области в область 0.0.0.0.

Перераспределение в зону NSSA создает особый тип LSA, известный как тип 7, который может существовать только в зоне NSSA. ASBR NSSA генерирует этот LSA, а маршрутизатор NSSA ABR преобразует его в LSA типа 5, который распространяется в домен OSPF.

Недавно приобретенная дочерняя компания является одним из примеров того, когда может оказаться целесообразным, чтобы область была одновременно не очень короткой и полностью короткой, если практическое место для размещения ASBR находится на краю полностью короткой области. В таком случае ASBR отправляет внешние устройства в полностью тупиковую область, и они доступны динамикам OSPF в этой области. В реализации Cisco внешние маршруты можно суммировать, прежде чем вводить их в полностью тупиковую область. В общем, ASBR не должен объявлять о дефолте в TSA-NSSA, хотя это может работать при чрезвычайно тщательном проектировании и эксплуатации для ограниченных особых случаев, в которых такое объявление имеет смысл.

Если объявить полностью тупиковую область как NSSA, никакие внешние маршруты из магистральной сети, за исключением маршрута по умолчанию, не попадут в обсуждаемую область. Внешние устройства достигают области 0.0.0.0 через TSA-NSSA, но никакие маршруты, кроме маршрута по умолчанию, не входят в TSA-NSSA. Маршрутизаторы в TSA-NSSA отправляют весь трафик в ABR, за исключением маршрутов, объявленных ASBR.

Типы маршрутизаторов

OSPF определяет следующие перекрывающиеся категории маршрутизаторов:

Внутренний маршрутизатор (ИК)
У внутреннего маршрутизатора все интерфейсы принадлежат одной области.
Пограничный маршрутизатор области (ABR)
Граничный маршрутизатор области — это маршрутизатор, который соединяет одну или несколько областей с основной магистральной сетью. Он считается членом всех областей, с которыми он связан. ABR хранит в памяти несколько экземпляров базы данных о состоянии каналов, по одному для каждой области, к которой подключен этот маршрутизатор.
Магистральный маршрутизатор (BR)
Магистральный маршрутизатор имеет интерфейс с магистральной областью. Магистральные маршрутизаторы также могут быть маршрутизаторами области, но это не обязательно.
Граничный маршрутизатор автономной системы (ASBR)
Граничный маршрутизатор автономной системы — это маршрутизатор, который подключен с использованием более одного протокола маршрутизации и обменивается информацией о маршрутизации с автономными системами маршрутизаторов. ASBR обычно также используют протокол внешней маршрутизации (например, BGP ), или используют статические маршруты, или и то, и другое. ASBR используется для распределения маршрутов, полученных от других внешних AS, по собственной автономной системе. ASBR создает внешние LSA для внешних адресов и рассылает их во все области через ABR. Маршрутизаторы в других регионах используют ABR в качестве следующих переходов для доступа к внешним адресам. Затем ABR пересылают пакеты в ASBR, который объявляет внешние адреса.

Тип маршрутизатора является атрибутом процесса OSPF. Данный физический маршрутизатор может иметь один или несколько процессов OSPF. Например, маршрутизатор, который подключен к более чем одной области и который получает маршруты от процесса BGP, подключенного к другой AS, является одновременно граничным маршрутизатором области и граничным маршрутизатором автономной системы.

Каждый маршрутизатор имеет идентификатор IP-адреса, обычно записываемый в десятичном формате с точками (например, 1.2.3.4). Этот идентификатор должен быть установлен в каждом экземпляре OSPF. Если это не настроено явно, самый высокий логический IP-адрес будет дублироваться в качестве идентификатора маршрутизатора. Однако, поскольку идентификатор маршрутизатора не является IP-адресом, он не обязательно должен быть частью какой-либо маршрутизируемой подсети в сети и часто не является таковым во избежание путаницы.

Сеть без двухточечного соединения

Сеть OSPF типа 2-LSA figur.drawio
Сеть OSPF типа 2-LSA figur.drawio

В сетях (той же подсети) с типом сети:

Система назначенного маршрутизатора (DR) и резервного назначенного маршрутизатора (BDR) используется для сокращения сетевого трафика путем предоставления источника обновлений маршрутизации. Это делается с помощью групповых адресов:

DR и BDR поддерживают полную таблицу топологии сети и отправляют обновления другим маршрутизаторам посредством многоадресной рассылки. Все маршрутизаторы в сегменте сети с множественным доступом будут формировать отношения лидер/последователь с DR и BDR. Они будут примыкать только к ДР и БДР. Каждый раз, когда маршрутизатор отправляет обновление, он отправляет его на DR и BDR по многоадресному адресу 224.0.0.6 . Затем DR отправит обновление всем остальным маршрутизаторам в этом районе по многоадресному адресу 224.0.0.5 . Таким образом, всем маршрутизаторам не придется постоянно обновлять друг друга, и они смогут получать все обновления из одного источника. Использование многоадресной рассылки еще больше снижает нагрузку на сеть. DR и BDR всегда настраиваются/выбираются в широковещательных сетях OSPF. DR также можно выбрать в сетях NBMA (нешироковещательный множественный доступ), таких как Frame Relay или ATM. DR или BDR не выбираются в каналах «точка-точка» (например, в соединении WAN «точка-точка»), поскольку два маршрутизатора по обе стороны канала должны стать полностью смежными, и полосу пропускания между ними невозможно оптимизировать дальше. Маршрутизаторы с DR и без DR развиваются от двусторонних отношений к отношениям полной смежности путем обмена DD, запросами и обновлениями.

Назначенный маршрутизатор

Назначенный маршрутизатор (DR) — это интерфейс маршрутизатора, выбранный среди всех маршрутизаторов в определенном сегменте сети с множественным доступом, который обычно считается широковещательным с множественным доступом. Для поддержки функции аварийного восстановления на носителях с нешироковещательным множественным доступом (NBMA) могут потребоваться специальные методы, часто зависящие от поставщика. Обычно разумно настроить отдельные виртуальные каналы подсети NBMA как отдельные линии «точка-точка»; используемые методы зависят от реализации.

Резервный назначенный маршрутизатор

Резервный назначенный маршрутизатор (BDR) — это маршрутизатор, который становится назначенным маршрутизатором, если текущий назначенный маршрутизатор имеет проблемы или выходит из строя. BDR — это маршрутизатор OSPF со вторым по величине приоритетом на момент последних выборов.

Данный маршрутизатор может иметь некоторые интерфейсы, назначенные (DR), другие интерфейсы, назначенные для резервного копирования (BDR), а также неназначенные интерфейсы. Если ни один маршрутизатор не является DR или BDR в данной подсети, сначала выбирается BDR, а затем проводятся вторые выборы для DR. [1] : 75 

ДР Другое

Маршрутизатор, который не был выбран в качестве назначенного маршрутизатора (DR) или резервного назначенного маршрутизатора (BDR). Маршрутизатор образует смежность как с назначенным маршрутизатором (DR), так и с резервным назначенным маршрутизатором (BDR).

Для других, не (B)DR, смежность останавливается на уровне 2-стороннего состояния.

Выборы назначенного маршрутизатора

DR выбирается на основе следующих критериев по умолчанию:

Порядок обновления маршрутизации

Когда DR имеет обновление маршрутизации

  1. DR отправляет LSU на 224.0.0.5
  2. BDR отправляет LSUack на адрес 224.0.0.5.
  3. DR Other отправляет LSUack на адрес 224.0.0.6.

Когда в BDR есть обновление маршрутизации

  1. BDR отправляет LSU на адрес 224.0.0.5.
  2. BDR отправляет LSUack на адрес 224.0.0.5.
  3. DR Other отправляет LSUack на адрес 224.0.0.6.

Когда у DR Other есть обновление маршрутизации

  1. DR Other отправляет LSU на адрес 224.0.0.6.
  2. BDR отправляет LSA на адрес 224.0.0.5.
  3. BDR отправляет LSUack на адрес 224.0.0.5.
  4. Маршрутизаторы, не являющиеся источником, DR Other отправляет LSUack на адрес 224.0.0.6.

Протокольные сообщения

В отличие от других протоколов маршрутизации, OSPF не передает данные через транспортный протокол, такой как протокол пользовательских дейтаграмм (UDP) или протокол управления передачей (TCP). Вместо этого OSPF формирует IP-дейтаграммы напрямую, упаковывая их с использованием номера протокола 89 для поля IP Protocol . OSPF определяет пять различных типов сообщений для различных типов связи. В одном кадре может быть отправлено несколько пакетов.

OSPF использует следующие пакеты 5-го типа:

Привет пакет

Сообщения OSPF Hello используются как форма приветствия, позволяющая маршрутизатору обнаруживать другие соседние маршрутизаторы в своих локальных каналах и сетях. Сообщения устанавливают отношения между соседними устройствами (так называемые смежности) и передают ключевые параметры того, как OSPF будет использоваться в автономной системе или области. Во время нормальной работы маршрутизаторы отправляют сообщения приветствия своим соседям через регулярные промежутки времени ( интервал приветствия ); Если маршрутизатор перестанет получать сообщения приветствия от соседа, по истечении установленного периода ( интервала простоя ) маршрутизатор предположит, что сосед вышел из строя.

Описание базы данных (DBD)

Сообщения описания базы данных содержат описания топологии автономной системы или области. Они передают содержимое базы данных состояния каналов (LSDB) для области от одного маршрутизатора к другому. Для связи с большой LSDB может потребоваться отправка нескольких сообщений, если отправляющее устройство будет назначено в качестве ведущего устройства и будет отправлять сообщения последовательно, а ведомый (получатель информации LSDB) будет отвечать подтверждениями.

Пакеты состояния связи

Запрос состояния канала ( LSR )
Сообщения запроса состояния канала используются одним маршрутизатором для запроса обновленной информации о части LSDB от другого маршрутизатора. В сообщении указывается ссылка(и), по которой запрашивающее устройство хочет получить более актуальную информацию.
Обновление состояния канала ( LSU )
Сообщения об обновлении состояния ссылок содержат обновленную информацию о состоянии определенных ссылок в LSDB. Они отправляются в ответ на сообщение с запросом состояния канала, а также регулярно транслируются или группируются маршрутизаторами. Их содержимое используется для обновления информации в базах данных LSDB маршрутизаторов, которые их получают.
Подтверждение состояния канала ( LSAck )
Сообщения подтверждения состояния канала обеспечивают надежность процесса обмена состоянием канала путем явного подтверждения получения сообщения обновления состояния канала.

Типы областей OSPF v2 и принятые LSA

Не все типы областей используют все LSA. Ниже приведена матрица принятых LSA.

Метрики маршрутизации

OSPF использует стоимость пути в качестве базовой метрики маршрутизации, которая, по определению стандарта, не соответствует какому-либо стандартному значению, например скорости, поэтому проектировщик сети может выбрать метрику, важную для проекта. На практике это определяется путем сравнения скорости интерфейса с эталонной пропускной способностью процесса OSPF. Стоимость определяется путем деления эталонной полосы пропускания на скорость интерфейса (хотя стоимость для любого интерфейса можно изменить вручную). Если эталонная полоса пропускания установлена ​​на «10 000», то стоимость канала 10 Гбит/с будет равна 1. Любые скорости меньше 1 округляются до 1. [23] Вот пример таблицы, в которой показаны метрики маршрутизации или «расчет стоимости» на интерфейсе.

OSPF — это протокол третьего уровня. Если между двумя устройствами, на которых работает OSPF, находится коммутатор уровня 2, одна сторона может согласовать скорость, отличную от другой. Это может создать асимметричную маршрутизацию на канале (от маршрутизатора 1 до маршрутизатора 2 может стоить «1», а обратный путь может стоить «10»), что может привести к непредвиденным последствиям.

Однако показатели напрямую сопоставимы только в том случае, если они относятся к одному и тому же типу. Распознаются четыре типа показателей. В порядке уменьшения предпочтения (например, внутриобластной маршрут всегда предпочтительнее внешнего маршрута, независимо от метрики), эти типы:

  1. Внутриобластной
  2. Межзональный
  3. Внешний тип 1, который включает в себя как стоимость внешнего пути, так и сумму затрат внутреннего пути к ASBR, который объявляет маршрут, [25]
  4. Внешний тип 2, значение которого соответствует исключительно стоимости внешнего пути,

ОСПФ v3

OSPF версии 3 вносит изменения в реализацию протокола IPv4. [2] Несмотря на расширение адресов в IPv6 до 128 бит, идентификаторы области и маршрутизатора по-прежнему представляют собой 32-битные числа.

Изменения высокого уровня

Изменения, внесенные в OSPF v3, затем перенесенные поставщиками в v2.

Изменения формата пакета

Изменения формата LSA

OSPF через MPLS VPN

Клиент может использовать OSPF через MPLS VPN, где поставщик услуг использует BGP или RIP в качестве протокола внутреннего шлюза . [8] При использовании OSPF поверх MPLS VPN магистральная сеть VPN становится частью базовой области 0 OSPF. Во всех областях выполняются изолированные копии IGP.

Преимущества :

Для этого используется модифицированное перераспределение OSPF-BGP. Все маршруты OSPF сохраняют тип и метрику исходного LSA. [28] [29] Чтобы предотвратить образование петель, дополнительный бит DN [30] устанавливается поставщиком услуг в сообщениях LSA от оборудования поставщика, чтобы указать, что маршрут уже отправлен на оборудование клиента.

Расширения OSPF

Дорожная инженерия

OSPF-TE — это расширение OSPF, расширяющее возможности выразительности, позволяющие управлять трафиком и использовать его в сетях, отличных от IP. [31] Используя OSPF-TE, можно обмениваться дополнительной информацией о топологии с использованием непрозрачных LSA, несущих элементы тип-длина-значение . Эти расширения позволяют OSPF-TE работать полностью вне полосы сети плоскости данных. Это означает, что его также можно использовать в сетях, отличных от IP, например в оптических сетях.

OSPF-TE используется в сетях GMPLS как средство описания топологии, в которой могут быть установлены пути GMPLS. GMPLS использует свои собственные протоколы настройки пути и пересылки, как только у него есть полная карта сети.

В протоколе резервирования ресурсов (RSVP) OSPF-TE используется для записи и лавинной рассылки сигналов резервирования полосы пропускания RSVP для путей с коммутацией меток в базе данных состояния канала.

Оптическая маршрутизация

Документы RFC  3717 работают в области оптической маршрутизации для IP на основе расширений OSPF и IS-IS. [32]

Многоадресная рассылка сначала открывает кратчайший путь

Протокол Multicast Open Shortest Path First (MOSPF) является расширением OSPF для поддержки многоадресной маршрутизации. MOSPF позволяет маршрутизаторам обмениваться информацией о членстве в группах.

Известные реализации

Приложения

OSPF — это широко распространенный протокол маршрутизации, который может объединить сеть за несколько секунд и гарантировать пути без петель. Он имеет множество функций, которые позволяют налагать политики распространения маршрутов, которые может оказаться целесообразным оставить локальными, для распределения нагрузки и для выборочного импорта маршрутов. IS-IS, напротив, можно настроить для снижения накладных расходов в стабильной сети, которая более распространена в интернет-провайдерах, чем в корпоративных сетях. Есть несколько исторических случайностей, которые сделали IS-IS предпочтительным протоколом IGP для интернет-провайдеров, но сегодня интернет-провайдеры вполне могут решить использовать функции ныне эффективных реализаций OSPF [33] после предварительного рассмотрения плюсов и минусов IS-IS в среды поставщиков услуг. [34]

OSPF может обеспечить лучшее распределение нагрузки на внешних каналах, чем другие IGP. [ нужна цитация ] Когда маршрут по умолчанию к интернет-провайдеру вводится в OSPF из нескольких ASBR как внешний маршрут типа I и указана та же внешняя стоимость, другие маршрутизаторы перейдут к ASBR с наименьшей стоимостью пути от его местоположения. Это можно дополнительно настроить путем корректировки внешних затрат. Если в маршрут по умолчанию от разных интернет-провайдеров вводятся разные внешние затраты, как внешний маршрут типа II, то маршрут по умолчанию с более низкой стоимостью становится основным выходом, а маршрут с более высокой стоимостью становится только резервным.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abcde Дж. Мой (апрель 1998 г.). OSPF версии 2. Сетевая рабочая группа. дои : 10.17487/RFC2328 . СТД 54. RFC 2328. Интернет-стандарт 54. Устарел RFC 2178. Обновлен RFC 5709, 6549, 6845, 6860, 7474 и 8042.
  2. ^ abcd Р. Колтун; Д. Фергюсон; Дж. Мой (июль 2008 г.). А. Линдем (ред.). OSPF для IPv6. Сетевая рабочая группа. дои : 10.17487/RFC5340 . РФК 5340. Предлагаемый стандарт. Устаревший RFC 2740. Обновлен RFC 6845, 6860, 8362, 7503 и 9454.
  3. ^ Конвергенция OSPF, 6 августа 2009 г. , получено 13 июня 2016 г.
  4. ^ Дж. Мой (март 1994 г.). Расширения многоадресной рассылки для OSPF. Сетевая рабочая группа. дои : 10.17487/RFC1584 . РФК 1584. Исторический.
  5. ^ IP-маршрутизация: Руководство по настройке OSPF, Cisco Systems , получено 13 июня 2016 г. Маршрутизаторы Cisco не поддерживают многоадресную рассылку LSA Type 6 OSPF (MOSPF) и генерируют сообщения системного журнала, если получают такие пакеты.
  6. ^ «[Junos] Пример конфигурации GRE — Juniper Networks» . kb.juniper.net . Проверено 28 ноября 2021 г.
  7. ^ «Общая инкапсуляция маршрутизации (GRE) | Руководство пользователя интерфейсов для коммутаторов | Техническая библиотека Juniper Networks» . www.juniper.net . Проверено 28 ноября 2021 г.
  8. ^ аб Э. Розен; П. Псенак; П. Пилле-Эсно (июнь 2006 г.). OSPF в качестве пограничного протокола поставщика/клиента для виртуальных частных IP-сетей (VPN) BGP/MPLS. Сетевая рабочая группа. дои : 10.17487/RFC4577 . РФК 4577. Предлагаемый стандарт. Обновления RFC 4364.
  9. ^ «Соседи OSPF» . Циско . Проверено 28 октября 2018 г.
  10. ^ «Шоу 134 - Проектирование OSPF, часть 1 - Развенчание мифа о нескольких областях» . Пакетные толкатели.подкаст, разоблачающий совет 50-маршрутизатора по старой статье Cisco
  11. ^ Например, Mikrotik RB4011 имеет 1 ГБ ОЗУ, mikrotik.com, дата обращения 1 февраля 2021 г.
  12. ^ «Золотые правила дизайна тупиков» . Groupstudy.com. Архивировано из оригинала 31 августа 2000 года . Проверено 30 ноября 2011 г.64 МБ ОЗУ имели большое значение для OSPF в 2020 году.
  13. Дойл, Джефф (10 сентября 2007 г.). «Мой любимый вопрос на собеседовании». Сетевой мир . Проверено 28 декабря 2021 г.
  14. ^ (ASGuidelines 1996, стр. 25)
  15. ^ Дж. Хокинсон; Т. Бейтс (март 1996 г.). Рекомендации по созданию, выбору и регистрации автономной системы (АС). Сетевая рабочая группа. дои : 10.17487/RFC1930 . БКП 6. RFC 1930. Лучшая общая практика. Обновлено RFC 6996 и 7300.
  16. ^ «Золотые правила дизайна тупиков» . Groupstudy.com. Архивировано из оригинала 31 августа 2000 года . Проверено 30 ноября 2011 г.. Это не обязательно правда. Если имеется несколько ABR, что может потребоваться для обеспечения высокой доступности, маршрутизаторы внутри TSA будут отправлять трафик, не относящийся к внутренней области, к ABR с наименьшей внутриобластной метрикой (ближайший ABR ), но это требует специальной настройки.
  17. ^ П. Мерфи (январь 2001 г.). Опция OSPF Not-So-Stubby Area (NSSA). Сетевая рабочая группа. дои : 10.17487/RFC3101 . РФК 3101. Предлагаемый стандарт. Устаревший RFC 1587.
  18. ^ «IP-маршрутизация Cisco IOS: Справочник по командам OSPF» (PDF) . Сиско Системы . Апрель 2011 г. Архивировано из оригинала (PDF) 25 апреля 2012 г.
  19. ^ "Области настройки можжевельника" . Джунипер Нетворкс . 18 января 2021 г. . Проверено 23 октября 2021 г.
  20. ^ «Объяснение области OSPF» . Кодировщики пакетов . 23 января 2019 года . Проверено 23 октября 2021 г.
  21. ^ Корректировка затрат OSPF, OReilly.com
  22. ^ «Объявление маршрутизатора-заглушки OSPF» . Ietf Datatracker . Рабочая группа по интернет-инжинирингу. Июнь 2001 года . Проверено 23 октября 2021 г.
  23. ^ Основан ли внешний маршрут на LSA типа 5 или LSA типа 7 (NSSA), это не влияет на его предпочтения. См. RFC 3101, раздел 2.5.
  24. ^ «вторичный (протоколы OSPF) - TechLibrary - Juniper Networks» . www.juniper.net . Проверено 7 ноября 2021 г.
  25. ^ «Расширенные сообщества протокола пограничного шлюза (BGP)» . www.iana.org . Проверено 28 ноября 2021 г.
  26. ^ «Поддержка MPLS VPN OSPF PE и CE» . Циско . Проверено 28 ноября 2021 г.
  27. ^ Циско. «Использование OSPF в среде MPLS VPN» (PDF) . Архивировано (PDF) оригинала 10 октября 2022 г. Проверено 28 ноября 2021 г.
  28. ^ Э. Розен; П. Псенак; П. Пилле-Эсно (июнь 2006 г.). Использование бита опций объявления состояния канала (LSA) для предотвращения зацикливания в виртуальных частных IP-сетях (VPN) BGP/MPLS. Сетевая рабочая группа. дои : 10.17487/RFC4576 . РФК 4576. Предлагаемый стандарт.
  29. ^ Кац, Д; Д. Юнг (сентябрь 2003 г.). Расширения управления трафиком (TE) для OSPF версии 2. Интернет-сообщество. дои : 10.17487/RFC3630 . Расширения OSPF-TE . Проверено 28 сентября 2007 г.
  30. ^ Б. Раджагопалан; Дж. Лучани; Д. Авдуче (март 2004 г.). IP через оптические сети: основа. Рабочая группа по интернет-инжинирингу. дои : 10.17487/RFC3717 . РФК 3717.
  31. ^ Берковиц, Ховард (1999). OSPF Goodies для интернет-провайдеров. Североамериканская группа сетевых операторов НАНОГ 17. Монреаль. Архивировано из оригинала 12 июня 2016 года.
  32. ^ Кац, Дэйв (2000). OSPF и IS-IS: сравнительная анатомия. Североамериканская группа сетевых операторов NANOG 19. Альбукерке. Архивировано из оригинала 20 июня 2018 года.

дальнейшее чтение

Внешние ссылки