Дибров М.В. Маршрутизаторы

Подождите немного. Документ загружается.

– Время до разрыва соседских отношений (Dead Time). Временной ин-

тервал, по истечении которого будут разорваны соседские отношения, если

до его окончания не придет ни одного пакета OSPF от данного соседа.

– Адрес соседнего маршрутизатора (Address). Адрес сетевого уровня

соседнего маршрутизатора.

– Интерфейс (Interface). Локальный интерфейс маршрутизатора за кото-

рым находится сосед.

10.2.2 Таблица топологии

Все маршрутизаторы OSPF должны создавать и поддерживать в акту-

альном состоянии таблицу топологии. Эта таблица представляет собой топо-

логическую карту зоны OSPF, в которой находится маршрутизатор. Процесс

создания и поддержки в актуальном состоянии таблицы топологии является

результатом обмена информацией об элементах топологии. В качестве эле-

ментов топологии выступают маршрутизаторы, сети получатели, суммарные

маршруты и другая топологическая информация. Обмен топологической ин-

формацией начинается после завершения установки соседских отношений

между смежными OSPF маршрутизаторами. В примере 10.2 приводится та-

блица топологии маршрутизатора OSPF.

Пример 10.2 – Таблица топологии маршрутизатора OSPF

OSPF Router with ID (10.95.56.58) (Process ID 2)

Router Link States (Area 0)

Link ID ADV Router Age Seq# Checksum Link count

10.95.56.33 10.95.56.33 60 0x8000127F 0x00BE67 2

10.95.56.34 10.95.56.34 1837 0x8000127D 0x00DD37 2

10.95.56.58 10.95.56.58 640 0x80001284 0x00E368 6

10.95.56.59 10.95.56.59 1677 0x8000127C 0x00E956 6

Net Link States (Area 0)

Link ID ADV Router Age Seq# Checksum

10.93.254.2 10.95.56.33 1606 0x80000207 0x0082D9

10.93.255.158 10.95.56.33 1606 0x80000207 0x008E14

10.93.254.2 10.95.56.34 1606 0x80000204 0x0080D9

10.93.255.158 10.95.56.34 1606 0x80000204 0x008014

Summary Net Link States (Area 0)

Link ID ADV Router Age Seq# Checksum

0.0.0.0 10.95.56.33 60 0x80001278 0x00E60B

0.0.0.0 10.95.56.34 1837 0x80001278 0x00E010

Вывод, приведенный в примере 10.2, представляет собой таблицу топо-

логии, созданную в результате обмена топологической информацией по про-

171

токолу OSPF. В примере имеются записи о четырех маршрутизаторах принад-

лежащих той же зоне, что и маршрутизатор рассматриваемый в примере. Так-

же имеются записи о четырех сетях и о двух суммарных маршрутах на сеть

0.0.0.0. Ниже описаны поля, содержащиеся в таблице топологии:

– Идентификатор топологического элемента (Link ID). Уникальное чис-

ло идентифицирующее топологический элемент.

– Маршрутизатор (ADV Router). Маршрутизатор объявивший тополо-

гический элемент.

– Возраст (Age). Время существования топологического элемента.

– Номер последнего LSA (Seq#). Последовательный номер последнего

пришедшего LSA, о данном топологическом элементе.

– Контрольная сумма (Checksum). Контрольная сумма последнего LSA.

– Число интерфейсов (Link count). Количество интерфейсов маршрути-

затора, на которых разрешен процесс OSPF.

В протоколе OSPF топология сети описывается, хранится и передается

в виде сообщений LSA. Содержимое LSA описывает отдельный топологиче-

ский элемент сети, такой как маршрутизатор, сеть или суммарный маршрут.

Как существуют разные типы элементов топологии сети, имеются и разные

типы сообщений LSA, каждый из которых соответствует отдельному типу

компонентов сети. Подробно о типах сообщений LSA будет рассказано далее.

Создавать и изменять сообщения LSA могут только маршрутизаторы

OSPF, никакие другие компоненты сети передачи данных не могут этого де-

лать. Маршрутизаторы OSPF создают новую топологическую информацию

или производят изменения существующей только после изменений в тополо-

ги сети передачи данных.

Маршрутизатор создающий сообщение LSA объявляет (advertised) его в

домен маршрутизации OSPF. Каждое отдельное сообщение LSA может объ-

явить только один единственный маршрутизатор OSPF.

Когда маршрутизатор объявляет новое сообщение LSA или изменяет

существующие, он должен передать его всем своим соседям. По получении

нового или обновленного LSA соседи сначала сохраняют его в своих базах

данных, а затем передают его далее своим соседям.

Информация о топологических элементах должна быть синхронизиро-

вана между всеми маршрутизаторами, для этого необходимо выполнение сле-

дующих условий:

– Достижение надежной рассылки LSA благодаря применению меха-

низма отправки подтверждений о получении LSA;

– Рассылка LSA производиться последовательно по всем маршрутиза-

торам входящим в зону или по всему домену маршрутизации, если не приме-

няется разделение на зоны OSPF;

– Сообщения LSA имеют порядковые номера, чтобы каждый маршру-

тизатор мог сравнить порядковый номер, поступившего LSA, с уже имею-

щемся в его базе данных, и при необходимости обновить ее.

172

Благодаря гарантированной рассылке сообщений LSA, каждый маршру-

тизатор в пределах зоны или домена маршрутизации может гарантировать,

что он имеет последнюю и самую точную информацию о топологии сети.

Только в данном случае маршрутизатор имеет возможность расчета достовер-

ных маршрутов до всех сетей получателей.

В протоколах маршрутизации по состоянию канала должно проводить-

ся периодическое обновление записей таблицы топологии для актуализации,

имеющейся в ней информации. В протоколе OSPF по умолчанию интервал

обновления информации таблицы топологии составляет 30 минут. Необходи-

мо отметить, что интервал рассылки устанавливается не на всю таблицу топо-

логии, а на каждую отдельно взятую запись из таблицы.

По истечении 30 минут маршрутизатор производит рассылку обновлен-

ных LSA сообщений, у которых параметр Seq увеличен на единицу. При по-

лучении LSA каждый маршрутизатор OSPF выполняет действия по следую-

щему алгоритму, представленному на рисунке 10.2.

Есть запись

в таблице

топологии

Конец

Игнорировать LSA

Начало

Да

Тот же номер LSA

Да

Нет

Номер поступившей

LSA меньше

Нет

Да

Послать отправителю

последнюю версию LSA

Добавить LSA

в таблицу топологии .

Отправить подтверждение

о получении .

Разослать LSA соседям .

Обновить таблицу

маршрутизации .

Нет

Рисунок 10.2 – Алгоритм обработки поступившего LSA

173

1. Если поступившее LSA не присутствует в базе данных состояния ка-

налов:

– Маршрутизатор добавляет LSA в свою таблицу топологии;

– Посылает подтверждение о получении LSA;

– Производит рассылку полученного LSA своим соседям за исключени-

ем того от которого это LSA было получено;

– Производит обновление таблицы маршрутизации.

2. Если поступившее LSA присутствует в базе данных состояния кана-

лов и имеет тот же порядковый номер, то поступившее LSA игнорируется;

3. Если, поступившее LSA присутствует в базе данных состояния кана-

лов, но имеет больший порядковый номер:

– Маршрутизатор добавляет, LSA в свою таблицу топологии;

– Посылает подтверждение о получении LSA;

– Производит рассылку полученного LSA своим соседям за исключени-

ем того от которого это LSA было получено;

– Производит обновление таблицы маршрутизации.

4. Если поступившее LSA присутствует в базе данных состояния кана-

лов, но имеет меньший порядковый номер, маршрутизатор посылает отправи-

телю последнюю версию данного LSA.

10.3 Метрика протокола OSPF

Протокол OSPF для оценки маршрутов в отличие от протокола EIGRP

использует не комбинированную метрику, а простую метрику зависящую от

ширины полосы пропускания канала связи.

Метрика протокола OSPF рассчитывается по формуле (10.1):

Metric = 10

/ BW (10.1)

где BW – ширина полосы пропускания канала связи.

Из формулы (10.1) видно, что для протокола OSPF каналы связи со ско-

ростями выше 100Мбит/с. будут иметь одинаковую метрику равную 1, так

как в протоколе OSPF метрика меньше 1 не существует.

Для решения данной проблемы необходимо использовать команду auto-

cost reference-bandwidth. Синтаксис команды приводится в примере 10.3.

Пример 10.3 – Синтаксис команды auto-cost reference-bandwidth

(config-router)# auto-cost reference-bandwidth mbps

(config-router)# no auto-cost reference-bandwidth mbps

174

В качестве параметра данной команды выступает ширина полосы про-

пускания канала связи в Мбит/с, которая изменяется от 1 до 4294967. По

умолчанию параметр mbps равен 100, что соответствует формуле (10.1).

Следует отметить, что при необходимости изменения константы для

расчета метрики каналов связи в протоколе OSPF, данные изменения необхо-

димо производить на всех маршрутизаторах входящих в домен маршрутиза-

ции.

10.4 Служебные пакеты протокола OSPF

Все служебные пакеты OSPF инкапсулируются непосредственно в про-

токол IP. Пакеты OSPF не используют в качестве транспорта TCP или UDP

протоколы. Протоколу OSPF требуется гарантированная доставка пакетов, но

так как он не использует протокол TCP для транспортировки пакетов, ему

приходиться использовать механизм подтверждений о получении пакетов. В

заголовке IP пакета служебные пакеты протокола OSPF имеют номер 89.

Протокол OSPF использует в своей работе 5 типов служебных пакетов,

описание которых приводится в таблице 10.1.

Таблица 10.1 – Типы служебных пакетов протокола OSPF

Тип Назначение пакета

Hello (1)

Пакеты приветствия используются для поиска соседей и дальней-

шего подтверждения работоспособности соседних маршрутизато-

ров.

DBD (2) Суммарная информация о содержимом таблицы топологии.

LSR (3) Запрос на получение информации о топологическом элементе.

LSU (4)

Обновление информации о топологических элементах. Может со-

держать один или несколько LSA.

LSАck (5) Подтверждение получения пакетов обновлений.

Все пакеты протокола OSPF имеют одинаковый заголовок представлен-

ный на рисунке 10.3.

175

Версия Тип Длина

Идентификатор маршрутизатора

Идентификатор зоны

Контрольная сумма

Аутентификация

88 8 8

32 бита

Заголовок пакета OSPF

Данные протокола OSPF

Тип аутентификации

Рисунок 10.3 – Заголовок пакетов протокола OSPF

Стандартный заголовок протокола OSPF включает следующие восемь

полей:

– Версия. Указывает номер версии протокола OSPF.

– Тип. Указывается тип и номер пакета OSPF из таблицы 10.1.

– Длина. Длина пакета OSPF в байтах, включая заголовок.

– Идентификатор маршрутизатора. Поле содержит уникальное значе-

ние, которое идентифицирует маршрутизатор, инициировавший посылку па-

кета OSPF.

– Идентификатор зоны. Значение идентифицирует зону, из которой по-

ступил пакет OSPF.

– Контрольная сумма. Используется для контроля целостности пакета

OSPF.

– Тип аутентификации. Тип применяемой аутентификации (0 аутенти-

фикация отсутствует, 1 аутентификация по паролю, 2 аутентификация при по-

мощи MD5).

– Аутентификация. В зависимости от типа аутентификации содержит

информацию, применяемую для аутентификации.

После общего заголовка пакета OSPF идет поле данных со специфиче-

ской информацией, относящейся к одному из пяти типов пакетов.

10.4.1 Пакет приветствия

На рисунке 10.4 приводится формат пакета приветствия протокола

OSPF.

176

Опции

Назначенный маршрутизатор

Сосед 1

88 8 8

Данные пакета OSPF

Заголовок пакета OSPF (Тип = 1)

Маска подсети

Dead интервал

Hello интервал Приоритет

Резервный назначенный маршрутизатор

Сосед N

32 бита

Рисунок 10.4 – Формат Hello пакета

Пакет приветствия протокола OSPF включает следующие поля:

– Маска подсети. Маска подсети заданная на интерфейсе, через кото-

рый был отправлен пакет.

– Hello интервал. Интервал времени в секундах между отправкой паке-

тов приветствия.

– Опции. Поле описывает дополнительные возможности маршрутизато-

ра отправившего пакет приветствия. Бит, равен 0 – опция не поддерживается,

1 – опция поддерживается. Формат поля представлен на рисунке 10.5. Значе-

ния битов поля приводятся в таблице 10.2.

– Приоритет. Поле содержит значение приоритета маршрутизатора

OSPF заданное на интерфейсе, через который был отправлен пакет.

– Dead интервал. Интервал времени по истечении которого маршрути-

затор считается неработоспособным если от него не поступило ни одного па-

кета.

– Назначенный маршрутизатор. Поле содержит идентификатор назна-

ченного маршрутизатора (designated router) – DR.

– Резервный назначенный маршрутизатор. Поле содержит идентифика-

тор резервного назначенного маршрутизатора (backup designated router) –

BDR.

– Сосед. Поля содержат идентификаторы известных соседей данного

маршрутизатора.

MBZ

20 4 7

8 бит

1 3 5 6

O DC EA N/P MC E T

Рисунок 10.5 – Структура поля Опции

177

Таблица 10.2 – Значения отдельных битов поля Опции

Бит Значение

MBZ Зарезервировано. Равно 0.

O Опция Opaque-LSA. RFC 2370.

DC Опция Demand Circuit. RFC 1793.

Опция External Attributes LSA, описана в работе Д. Фергюсона

«Сообщения LSA протокола OSPF с внешними атрибутами» (Fer-

guson D., «The OSPF External Attribute LSA»). Опция имеет статус

в процессе разработки.

N/P Опция NSSA. RFC 1587.

MC Опция MOSPF. RFC 1584.

Опция ASBR. Указание на то, что маршрутизатор OSPF является

ASBR маршрутизатором.

T Опция ToS. Устаревшее. Равно 0.

10.4.2 Суммарная информация о таблице топологии

На рисунке 10.6 приводится формат пакета суммарной информации о

таблице топологии протокола OSPF.

32 бита

Данные пакета OSPF

Опции

Заголовок LSA 1

88 8 8

Заголовок пакета OSPF (Тип = 2)

Порядковый номер пакета

MTU интерфейса Флаги

Заголовок LSA N

Рисунок 10.6 – Формат DBD пакета

Пакет суммарной информации таблицы топологии протокола OSPF

включает следующие поля:

– MTU интерфейса. MTU интерфейса через который был отправлен па-

кет.

– Опции. Поле идентично полю в пакете приветствия.

– Флаги. Поле описывает служебные флаги пакета. Формат поля пред-

ставлен на рисунке 10.7. Значения битов поля приводятся в таблице 10.3.

178

– Порядковый номер пакета. Отправитель упорядочивает последова-

тельность всех пакетов с суммарной информацией таблицы топологии, а по-

лучатель подтверждает прием каждого пакета.

– Заголовок LSA. Заголовок LSA об известном топологическом элемен-

те. В пакете DBD может содержаться один или несколько заголовков LSA.

20 4 7

8 бит

1 3 5 6

0 0 0 0 I M MS

Рисунок 10.7 – Структура поля Флаги

Таблица 10.3 – Значения отдельных битов поля Флаги

Бит Значение

Бит инициализации. Установка бита означает, что передается пер-

вый пакет с описанием таблицы топологии.

Установка бита означает, что должны последовать другие пакеты

с описанием таблицы топологии. Если бит M равен 0, то поступил

последний пакет.

Установка бита означает, что маршрутизатор является DR марш-

рутизатором.

10.4.3 Запрос на получение информации о топологическом элементе

На рисунке 10.8 приводится формат пакета запроса на получение ин-

формации о топологическом элементе протокола OSPF.

32 бита

Данные пакета OSPF

Заявивший маршрутизатор

88 8 8

Заголовок пакета OSPF (Тип = 3)

Идентификатор LSA

Тип LSA

Запрос LSA 1

Заявивший маршрутизатор

Идентификатор LSA

Запрос LSA N

Рисунок 10.8 – Формат LSR пакета

179

Пакет запроса на получение информации о топологическом элементе

протокола OSPF включает следующие поля:

– Тип LSA. Тип запрашиваемого LSA.

– Идентификатор LSA. Уникальный идентификатор записи LSA.

– Заявивший маршрутизатор. Уникальный идентификатор маршрутиза-

тора, которым был заявлен LSA.

В пакете LSR может содержаться одна или несколько троек полей опи-

сывающих требуемые LSA.

10.4.4 Обновление информации о топологических элементах

32 бита

Данные пакета OSPF

88 8 8

Заголовок пакета OSPF (Тип = 4)

LSA 1

Количество LSA

LSA N

Рисунок 10.9 – Формат LSU пакета

На рисунке 10.9 приводится формат пакета обновления информации о

топологическом элементе протокола OSPF.

Пакет обновления информации о топологических элементах протокола

OSPF включает следующие поля:

– Количество LSA. Число записей LSA которое содержится в пакете.

– LSA. Информация о топологическом элементе. В пакете LSU может

содержаться один или несколько LSA.

10.4.5 Подтверждение о получении

На рисунке 10.10 приводится формат пакета подтверждения о получе-

нии топологической информации протокола OSPF.

180