Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технологии пакетной коммутации глобальных сетей. Учебное пособие
.pdf
31
1. Тип 1. Пакет приветствия (Hello).
Заголовок
кадра
Заголовок
IP-пакета
Заголовок
пакета OSPF
Данные пакета OSPF
Пакет OSPF
Номер версии
Тип
Длина пакета
Идентификатор маршрутизатора
Идентификатор области
Контрольная сумма
Тип аутентификации
Данные аутентификации
2. Тип 2. Пакет описания базы данных (DataBase Description – DBD).
3. Тип 3. Пакет запроса о состоянии каналов (Link-State Request – LSR).
4. Тип 4. Пакет обновлений состояния каналов (Link-State Update – LSU).
5. Тип 5. Пакет подтверждения получения обновлений о состоянии
каналов (Link-State Acknowledgment – LSAck).
Заголовок пакета OSPF размещается сразу за заголовком IP-пакета. На
рис. 2.2 показан общий формат пакета OSPF, данные которого зависят от его
типа.
Рис. 2.2. Формат пакета OSPF
Формат заголовка одинаков для всех пакетов OSPF. Он содержит
24 байта (6 слов по 32 бита), что показано на рис. 2.3.
Рис. 2.3. Заголовок пакета OSPF
Поле номера версии протокола OSPF для сетей IPv4 в настоящее
время имеет номер 2 (OSPFv2).
Длина пакета (поле 16 бит) задается в байтах, включая заголовок и
данные.
Идентификатор маршрутизатора (Router ID), создавшего пакет OSPF
(поле 32 бита), по форме, является адресом IPv4, который может быть задан
администратором. Например, идентификатор 1.1.1.1 задается по команде:
Router(config)#router ospf 1
Router(config-router)#router-id 1.1.1.1
32
Если идентификатор не задан администратором, то протокол OSPF
Заголовок кадра
Заголовок IP-пакета
Пакет OSPF
Заголовок OSPF
База данных
01-00-5Е-00-00-05
224.0.0.5
Идентификаторы
Данные пакета
автоматически в качестве ID выбирает IP-адрес одного из своих
интерфейсов с наибольшим значением. Причем, если на маршрутизаторе
сформированы виртуальные логические интерфейсы loopback, то OSPF
использует IP-адрес интерфейса loopback с наибольшим значением, как ID
маршрутизатора, независимо от значения адресов физических интерфейсов.
Идентификатор области длиной 32 бита (Area ID) определяет
область, откуда передан пакет OSPF. В зоне area 0 идентификатор 0.0.0.0.
Контрольная сумма позволяет оценить целостность принятого пакета.
Тип аутентификации (поле 16 бит). OSPF поддерживает разные типы
аутентификации, например, аутентификация может отсутствовать, могут
использоваться пароли, может использоваться аутентификация Message
Digest 5 (MD5), когда маршрутизаторы обмениваются зашифрованными
сообщениями с одинаковыми предварительно заданными паролями.
Данные аутентификации размещаются в поле длиной 64 бита (2
слова по 32 бита), используются процедурой аутентификации.
При передаче сообщения OSPF в сетях Ethernet в заголовке кадра в
качестве адреса назначения задают групповой МАС-адрес 01-00-5Е-00-00-05
или 01-00-5Е-00-00-06 (рис. 2.4) и одноадресный МАС-адрес источника.
Заголовок IP-пакета содержит групповой адрес назначения (224.0.0.5 или
224.0.0.6), а также IP-адрес источника. В поле протокола заголовка IP-пакета
задается значение 89, что говорит об использовании OSPF.
Рис. 2.4. Размещение полей пакета OSPF
приведен формат пакета Hello-приветствия (пакет Типа 1). Пакеты
приветствия Hello маршрутизатор OSPF отправляет из всех своих
интерфейсов, чтобы обнаружить соседние устройства и установить с ними
отношение смежности (adjacency). В отличие от других пакетов, Hello-
пакеты рассылаются периодически и довольно часто, чтобы непрерывно
отслеживать работоспособность соседних устройств. В широковещательных
Информация поля данных пакета OSPF зависит от его типа. На рис. 2.5
33
сетях с множественным доступом (Ethernet) Hello-пакеты рассылаются
Заголовок
пакета
Версия
Тип 1
Длина пакета
Идентификатор маршрутизатора
Идентификатор области
Контрольная сумма
Тип аутентификации
Аутентификация
Аутентификация
OSPF-пакет
Hello
Маска сети
Интервал приветствия
Параметр
Приоритет
Интервал простоя
Назначенный маршрутизатор (DR)
Резервный назначенный маршрутизатор (BDR)
Список соседних устройств
(Идентифитор 1-го соседа)
…
(Идентифитор n-го соседа)
каждые 10 сек. В нешироковещательных сетях с множественным доступом
(Frame Relay, ATM) Hello-пакеты рассылаются каждые 30 сек.
Рис. 2.5. Формат пакета приветствия (Hello)
Если параметры Hello-пакетов принимаются соседями и соответствуют
их требованиям, то между соседними устройствами устанавливаются и
поддерживаются отношения смежности (adjacency) и формируются таблицы
соседних устройств.
Для формирования смежности необходимо, чтобы маршрутизаторы
работали в сети одного типа, и у соседних устройств были одинаковы:
1. Период времени обмена Hello-пакетами (Hello Interval).
2. Период времени простоя (Dead Interval), по истечению которого связь
считается потерянной, если за это время не было получено ни одного
Hello-пакета. Период простоя по умолчанию в 4 раза превышает Hello
Interval.
Кроме того, пакет приветствия Hello включает (рис. 2.5):
умолчанию равен 1) и используется при выборе DR/BDR;
соседних маршрутизаторов;
- маску сети или подсети отправляющего интерфейса;
- приоритет маршрутизатора, который может изменяться от 0 до 255 (по
- список соседних устройств, содержащий идентификаторы всех
34
- идентификаторы назначенного (главного, определяющего)
Заголовок
пакета
Версия
Тип 4
Длина пакета
Идентификатор маршрутизатора
Идентификатор области
Контрольная сумма
Тип аутентификации
Аутентификация
Аутентификация
OSPF-пакет
LSU
Число извещений о состоянии канала
Извещение (LSA) о состоянии канала 1
Извещение (LSA) о состоянии канала 2
…
Извещение (LSA) о состоянии канала n
маршрутизатора (Designated Router - DR) и запасного назначенного
маршрутизатора (Backup Designated Router - BDR) данной области.
Поле «Параметр» (или Опции) является не обязательным. Задание в этом
поле разряда T = 1 означает, что маршрутизатор поддерживает разные типы
услуг (Type of Service – ToS) и требуемое качество обслуживания. При Т = 0
маршрутизатор не поддерживает ToS. Для того, чтобы маршрутизатор был
способен обрабатывать информацию из внешних автономных систем, в поле
опций устанавливают разряд Е-bit.
Пакеты типа 2 передают описание базы данных (DataBase Description –
DBD) передающего маршрутизатора, но не ее содержимое. Это позволяет
принимающему маршрутизатору синхронизировать свою информацию о
топологии сети с передающим маршрутизатором.
Обмен маршрутной информацией между маршрутизаторами для
формирования базы данных о состоянии каналов LSDB производится либо на
начальном этапе формирования сети, либо по запросу. Запрос производится
с помощью пакета типа 3 – (Link State Request – LSR).
Для формирования и обновления базы данных о состоянии каналов
(LSDB) и создания таблицы топологии (topology table) маршрутизаторы
OSPF обмениваются пакетами 4-го типа (рис. 2.6) – обновлений состояния
каналов (Link State Update – LSU).
Рис. 2.6. Формат пакета LSU
35
Пакеты LSU включают извещения (уведомления) различного типа
(Link State Advertisement – LSA). Извещения LSA лавинообразно передаются
всем соседним маршрутизаторам на начальном этапе формирования сети, а
затем только при изменениях топологии сети, что экономит сетевые и
вычислительные ресурсы.
Пакеты протокола OSPF 5-го типа (Link-State Acknowledgment –
LSAck) подтверждают получение обновлений о состоянии каналов.
Состояние канала (соединения) – это описание, которое включает IP
адрес интерфейса, маску подсети, тип сети и другие параметры. Полученные
пакеты LSA позволяют протоколу OSPF сформировать на маршрутизаторе
базу данных о состоянии каналов LSDB. Каждый пакет LSA отображает
отдельную запись базы данных LSDB, с информацией о какой-то сети
области OSPF. Совокупность этих записей отображает полную топологию
области OSPF.
Существует несколько (11) типов пакетов LSA, определяющих каналы
маршрутизатора. Описание некоторых из них приведено ниже.
1. Пакеты LSA типа 1 создаются всеми маршрутизаторами и рассылаются
внутри области. Они содержат список префиксов непосредственно
присоединенных сетей, типы и состояние каналов. Идентификатор
маршрутизатора используется в качестве идентификатора LSA типа 1.
2. Пакеты LSA типа 2 используются в сетях Frame Relay, ATM, которые
относятся к не широковещательным сетям с множественным доступом
(NBMA). Создаются только маршрутизатором DR и рассылаются
внутри области. Далее в настоящем курсе не рассматриваются.
3. Пакеты LSA типа 3 рассылаются граничными маршрутизаторами ABR
из одной области в другую. Они содержат сетевые адреса, которые
рассылались в пакетах LSA типа 1 внутри области и хранились в базе
данных LSDB. Для каждой сети требуется пакет LSA типа 3.
Объявляемые в пакетах маршруты добавляются в таблицу
маршрутизации (или удаляются из нее). При этом алгоритм SPF не
запускается.
4. Пакеты LSA типа 4 используются для объявления маршрутизатора
ASBR в домене OSPF. Пакеты LSA типа 4 создаются маршрутизатором
ABR в области, где есть ASBR. Эти пакеты транслируются
36
граничными маршрутизаторами ABR во все области. Идентификатор
Область 20Область 0Область 1
ABR1 ABR2
Интернет
ASBR
DR
DR
LSA тип 3 LSA тип 1 LSA тип 3
маршрутизатора ASBR является идентификатором состояния канала.
5. Пакеты LSA типа 5 используются для объявления маршрутов внешних
сетей вне автономной системы OSPF, т.е. это сообщения о внешних
маршрутах. Пакеты LSA типа 5 формируются и рассылаются
маршрутизатором ASBR. Рассылка идет по всему домену OSPF. Адрес
внешней сети является идентификатором состояния канала.
На рис. 2.7 приведен пример обмена пакетами LSA разных типов в областях
домена OSPF при изменении топологии в Области 20.
сетях Ethernet протокол OSPF осуществляет обмен маршрутной
информацией каждого маршрутизатора с каждым. То же самое происходит
при изменении в сети (рис. 2.8а). Даже в пределах одной области лавинная
рассылка LSA-извещений перегружает сеть. Поэтому в широковещательных
сетях Ethernet выбирают назначенный (определяющий, выделенный)
маршрутизатор (Designated – DR) и запасной (Backup) назначенный
маршрутизатор (BDR). Другие маршрутизаторы обозначаются Drother.
маршрутизатор, первым обнаруживший изменение в сети, посылает
информацию об изменениях только маршрутизаторам DR и BDR, по адресу
224.0.0.6. В свою очередь, DR рассылает LSA всем другим OSPF
маршрутизаторам области (рис. 2.8б), по адресу групповой рассылки
224.0.0.5. Это сокращает количество обменов модификациями LSA в сети.
Если маршрутизатор DR выходит из строя, то его функции начинает
Рис. 2.7. Пример обмена пакетами LSA разных типов
На этапе установления отношений смежности в широковещательных
Если в сети выбран назначенный маршрутизатор области (DR), то
37
выполнять запасной назначенный маршрутизатор области сети BDR. Пока
R4
R1
R2
R3
LSA
LSA
LSA
LSA
Изменение
топологии
R4
R1
R2
R3
LSA
LSA
Изменение
топологии
DR
LSA
функционирует DR запасной BDR пассивен. На рис. 2.8б запасной
назначенный маршрутизатор BDR не показан.
а) б)
Рис. 2.8. Рассылки LSA в сети без DR (а) и с DR (б)
Выбор DR и BDR происходит на основе сравнения приоритетов
маршрутизаторов. По умолчанию приоритет всех маршрутизаторов равен 1.
Значение приоритета может быть любым от 0 до 255. Маршрутизатор с
приоритетом 0 не может быть избранным DR или BDR. Маршрутизатор с
самым высоким OSPF приоритетом будет отобран как DR маршрутизатор.
Маршрутизатор со вторым приоритетом будет BDR.
Когда не задано никаких дополнительных параметров и приоритет
одинаков, выбор DR и BDR происходит на основе идентификаторов (ID)
маршрутизаторов.
Идентификатор маршрутизатора (ID) может быть задан
администратором по команде:
Router(config)#router ospf № процесса
Router(config-router)#router-id ip-адрес
У данной команды наивысший приоритет назначения идентификатора
маршрутизатора. Маршрутизатор с высшим значением идентификатора ID
становится DR. Маршрутизатор со вторым наибольшим значением
идентификатора ID становится BDR.
Если идентификатор не задан администратором, то протокол OSPF
автоматически выбирает в качестве ID адрес одного из интерфейсов с
наибольшим значением.
38
Поскольку на интерфейсах используются разъемы, то они являются
ненадежными элементами сети. Для повышения надежности работы DR на
маршрутизаторах формируют виртуальные логические интерфейсы
loopback. OSPF использует адрес интерфейса loopback как ID
маршрутизатора, независимо от значения адресов других интерфейсов.
Маршрутизатор, на котором сформировано несколько интерфейсов loopback,
использует самое большое значение адреса интерфейса loopback в качестве
ID маршрутизатора. Таким образом, выбор DR и BDR происходит на основе
сравнения адресов интерфейсов loopback.
Создание интерфейса loopback производится по команде interface
loopback, например:
Router(config)#interface loopback 0
Router(config-if)#ip address 10.1.1.1 255.255.255.255
Интерфейс loopback должен формироваться с маской подсети на 32
бита – 255.255.255.255. Такая маска называется маской узла, потому что
маска определяет сеть одного узла.
После выбора DR и BDR сохраняют свои роли, даже если к сети
добавляются маршрутизаторы с более высоким приоритетом до тех пор, пока
маршрутизаторы не будут переконфигурированы. Остановить процесс OSPF
на маршрутизаторах, с целью последующего запуска и выбора новых DR и
BDR, можно по команде:
Router#clear ip ospf process
Изменение приоритета OSPF может производиться администратором по
команде ip ospf priority в режиме конфигурирования интерфейса:
Router(config-if)#ip ospf priority №
Значение приоритета (№) интерфейса может изменяться в пределах от 0
до 255. Приоритет можно посмотреть по команде:
Router#show ip ospf interface тип интерфейса
При изменении топологии сети, например, при подключении
маршрутизатора В к сети (рис. 2.9), протокол OSPF проходит
последовательно несколько стадий, чтобы достичь сходимости.
39
A
Сеть
192.168.10.0/24
G0/0
...
.2
B
.1
G0/1
Рис. 2.9. Подключение маршрутизатора к сети
На этапе установления отношения смежности происходит переход
интерфейса G0/1 маршрутизатора В из выключенного состояния Down в
состояние Init. Маршрутизатор В отправляет Hello-пакеты с
идентификатором, например 192.168.10.2, из всех своих интерфейсов по
групповому адресу 224.0.0.5. Получив Hello-пакет, соседний маршрутизатор
А устанавливает отношение смежности с В, добавив полученный
идентификатор в свою базу данных смежности и модифицировав таблицу
соседних устройств. При этом маршрутизатор А в режиме одноадресной
рассылки отправляет Hello-пакет маршрутизатору В. Пакет содержит
идентификатор самого устройства А, например 192.168.10.1, и список
соседей, подключенных к этому интерфейсу, т.е. идентификатор
192.168.10.2.
Получив Hello-пакет со своим собственным идентификатором,
маршрутизатор В добавляет устройство А в свою базу данных смежности и
формирует таблицу соседних устройств. Протокол OSPF переводит
маршрутизатор в состояние Two-Way.
После этого в сетях Ethernet проводятся выборы назначенного (DR) и
запасного (BDR). Если маршрутизаторы А и В (рис. 2.9) имеют одинаковый
приоритет, например 1, то в Ethernet-соединении между устройствами
наибольшее значение IP-адреса (192.168.10.2) имеет интерфейс G0/1.
Поэтому назначенным (DR) будет маршрутизатор В, резервным (BDR) –
станет маршрутизатор А.
40
На следующем этапе синхронизации баз данных в состоянии ExStart
устройство с боле высоким значением идентификатора (маршрутизатор В)
становится ведущим, которое начинает процесс обмена пакетами DBD с
ведомым (состояние Exchange). Получение пакетов DBD подтверждается
пакетами LSAck. Если информация в пакетах DBD показывает, что
требуются дополнительные данные, то используются пакты LSR и LSU
(состояние Loading, работает алгоритм SPF). Достижение маршрутизаторами
сходимости характеризуется состоянием Full.
После получения маршрутной информации запускается алгоритм SPF и
формируются таблицы маршрутизации.
После синхронизации баз данных пакеты LSU рассылаются только при
изменениях топологии сети или каждые 30 минут работы.
При отладке сети команда show ip protocols отображает номер
процесса OSPF, идентификатор маршрутизатора, адреса присоединенных
сетей, наличие пассивных интерфейсов, адреса источников, из которых
передаются обновления, значение административного расстояния.
Метрика протокола OSPF
Протокол маршрутизации OSPF в качестве метрики использует
стоимость (cost). Метрика протокола OSPF базируются на пропускной
способности соединения bandwidth. Алгоритм протокола рассчитывает
суммарное значение стоимости всех соединений через сеть. Меньшее
значение указывает лучший маршрут. Для вычисления метрики OSPF
используется следующая формула:
Метрика(Cost)= 108 /Bandwidth,
где пропускная способность bandwidth задается в бит/c.
По умолчанию протокол OSPF автоматически устанавливает
максимальное значение пропускной способности в 100 Мбит/с. При этом
минимальную стоимость 1 будут иметь соединения FastEthernet,
GigabitEthernet и 10 GigabitEthernet (табл. 2.1). Соединение Ethernet
характеризуется стоимостью 10 единиц, канал ОЦК со скоростью 64 кбит/с –
1562,5 ≈ 1562, канал со скоростью 128 кбит/с – 781, канал Т1 – 64, канал Е1 –
48 единиц.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]