Алгоритм выбора кратчайшего пути

Для определения наилучшего пути к пункту назначения протокол OSPF использует алгоритм выбора кратчайшего пути. В этом алгоритме наилучшим является маршрут с наименьшей оценкой. Этот алгоритм был создан голландским компьютерным специа­листом Дейкстра (Dijkstra) и обнародован в 1959 году. В этом алгоритме сеть рассмат­ривается как множество узлов, соединенных каналами типа “точка-точка”. Каждому каналу присваивается некоторое значение оценки. Каждому узлу назначается некото­рое имя. Каждый узел имеет полную базу данных всех каналов, поэтому всем узлам из­вестна вся информация о физической топологии сети. После этого алгоритм выбора кратчайшего пути вычисляет свободную от петель топологию, используя узел в качест­ве начальной точки и последовательно анализируя его информацию о смежных узлах.

Типы сетей протокола ospf

Для того, чтобы совместно использовать информацию о маршрутизации, OSPF- маршрутизаторы должны установить связь с соседними устройствами; каждый маршру­тизатор пытается установить отношения смежности или соседства по крайней мере с одним маршрутизатором каждой IP-сети, к которой подсоединены его порты. Некото­рые маршрутизаторы могут попытаться установить отношения смежности со всеми со­седними маршрутизаторами, в то время как другие — только с одним или двумя. OSPF- маршрутизаторы определяют, с какими иными маршрутизаторами им следует устано­вить отношения смежности, на основе типа сети, которая их соединяет.

После того, как между соседними устройствами установлены отношения смеж­ности, между ними происходит обмен информацией о состоянии канала. Как пока­зано на рис. 3.8, и перечислено в приводимом ниже списке, интерфейсы OSPF мар­шрутизаторов распознают три типа сетей.

• Широковещательные сети множественного доступа;

• Нешироковещательные сети множественного доступа (nonbroadcast multiaccess — NBMA);

• Сети с каналами типа “точка-точка”.

Сетевой администратор может сконфигурировать на каком-либо интерфейсе и чет­вертый тип сетей — сеть типа “точка-несколько точек”. В табл. 3.3 приведены типы OSPF-сетей. В сети множественного доступа (multiaccess network) невозможно заранее узнать, сколько маршрутизаторов будут соединены друг с другом. В сетях типа “точка- точка” (point-to-point) могут быть соединены только два маршрутизатора. Если все маршрутизаторы установят отношения смежности со всеми остальными и будут обме­ниваться информацией о состоянии каналов, то объем служебных сообщений станет слишком большим. Например, пяти маршрутизаторам потребуется установить 10 от­ношений смежности и, соответственно, будут рассылаться 10 сообщений о состоянии каналов. Десяти маршрутизаторам потребуется 45 отношений смежности. В общем случае потребуется установить (n*n-1)/2 отношений смежности.

Рис. 3.8. Типы OSPF-сетей

Таблица 3.3. Типы сетей OSPF

Тип сети	Определяемые характеристики	Есть ли выбор DR-маршрутизатора?
Широковещательный множественный доступ	Ethernet, Token Ring, или FDDI	Да
Нешироковещательный множественный доступ	Frame Relay, X.25, SMDS	Да
“Точка-точка”	PPP, HDLC	Нет
“Точка-несколько точек”	Конфигурируется сетевым администратором	Нет

Возникающая проблема большого объема служебных сообщений может быть ре­шена выбором назначенного маршрутизатора (designated router — DR).

Рис. 3.9. Маршрутизаторы DR и BDR получают сообщения LSA

Этот назначенный маршрутизатор становится смежным устройством для всех маршрутизаторов широковещательного сегмента. Все остальные маршрутизаторы этого сегмента посылают информацию о состоянии канала назначенному маршру­тизатору. В этом случае назначенный маршрутизатор DR становится источником информации для данного сегмента. В рассмотренных выше примерах потребуется рассылка, соответственно, 5 и 10 сообщений о состоянии канала. Назначенный маршрутизатор DR рассылает информацию о состоянии каналов всем другим мар­шрутизаторам сегмента, используя адрес многоадресатной рассылки 224.0.0.5 для всех OSPF-маршрутизаторов. Однако, несмотря на повышение эффективности ра­боты сети, которое обеспечивается использованием назначенного маршрутизатора, в данном подходе присутствует и недостаток — назначенный маршрутизатор пред­ставляет собой точку, от которой зависит работа всего сегмента и в случае выхода его из строя весь сегмент становится неработоспособным. Поэтому выбирается также резервный назначенный маршрутизатор (backup designated router — BDR), который принимает на себя выполнение функций назначенного маршрутизатора в случае от­каза последнего. На рис. 3.9 показаны маршрутизаторы DR и BDR, получающие со­общения LSA. Для того, чтобы оба маршрутизатора, DR и BDR, получали все сообщения о состоянии канала, посылаемые в сегмент, используется адрес многоадресатной рассылки 224.0.0.6.

В сетях типа “точка-точка” существуют только два узла и поэтому маршрутизато­ры DR и BDR не выбираются. Оба маршрутизатора соединения типа “точка-точка” являются друг для друга полностью смежными устройствами.