Дибров М.В. Маршрутизаторы

Подождите немного. Документ загружается.

Для проверки процесса установки соседских отношений используется

команда debug ip ospf adj. Данная команда позволяет отследить обмен слу-

жебными пакетами, посылаемыми между маршрутизаторами.

Пример 12.7 – Процесс установки соседских отношений на канале

«Точка-Точка»

r1# debug ip ospf adj

Point–to–point interfaces coming up: No election

OSPF: Interface Serial1 going Up

OSPF: Rev hello from 192.168.0.11 area 0 from Serial1 10.1.1.2

OSPF: End of hello processing

OSPF: Build router LSA for area 0, router ID 192.168.0.10

OSPF: Rev DBD from 192.168.0.11 on Serial1 seq 0x20C4 opt 0x2 flag 0x7 len 32

state INIT

OSPF: 2 Way Communication to 192.168.0.11 on Seriall, state 2WAY

OSPF: Send DBD to 192.168.0.11 on Serial1 seq 0xl67F opt 0x2 flag 0x7 len 32

OSPF: NBR Negotiation Done. We are the SLAVE

OSPF: Send DBD to 192.168.0.11 on Serial1 seq 0x20C4 opt 0x2 flag 0x2 len 72

В примере 12.7 приводится пример установки соседских отношений на

канале «Точка-Точка». Замете что в данном случае выборов DR и BRD марш-

рутизаторов не производится. Сразу производится обмен DBD пакетами.

Пример 12.8 – Процесс установки соседских отношений на широкове-

щательном канале

r1# debug ip ospf adj

.. .. ..

OSPF: 2 Way Communication to 192.168.0.10 on Ethernet0, state 2WAY

OSPF: end of Wait on interface Ethernet0

OSPF: DR/BDR election on Ethernet0

OSPF: Elect BDR 192.168.0.12

OSPF: Elect DR 192.168.0.12

DR: 192.168.0.12 (Id) BDR: 192.168.0.12 (Id)

OSPF: Send DBD to 192.168.0.12 on Ethernet0 seq 0x546 opt 0x2 flag 0x7 len 32

OSPF: DR/BDR election on Ethernet0

OSPF: Elect BDR 192.168.0.11

OSPF: Elect DR 192.168.0.12

DR: 192.168.0.12 (Id) BDR: 192.168.0.11 (Id)

В примере 12.8 приводится процесс выборов DR и BRD маршрутизато-

ров на широковещательном интерфейсе Ethernet 0. Только после выбора DR и

BRD маршрутизаторов начинается обмен DBD пакетами.

221

13 Работа протокола OSPF в нескольких зонах

Реализация протокола OSPF в единственной зоне имеет один крупный

недостаток: с ростом количества сетей и маршрутизаторов увеличивается раз-

мер базы данных состояния каналов. Когда база данных растет, от маршрути-

заторов находящихся в зоне OSPF требуется, чтобы они отслеживали измене-

ния состояния каждого маршрутизатора и каждого канала связи внутри зоны

OSPF. Хранение и поддержка базы данных большого размера требует значи-

тельно большего объема оперативной памяти и ресурсов процессора на каж-

дом из маршрутизаторов. Каждый раз, когда внутри зоны становиться доступ-

ным новый канал или выходит из строя действующий, все маршрутизаторы

зоны должны воспользоваться алгоритмом SPF для пересчета таблицы марш-

рутизации.

На рисунке 13.1 приводится пример домена маршрутизации OSPF, в ко-

тором не было произведено разделение на зоны.

У меня очень большая

таблица маршрутизации

Я получаю очень

много LSA

SPF часто

пересчитывает

маршруты

Рисунок 13.1 – Домен маршрутизации OSPF без разделения на зоны

В больших доменах маршрутизации протокола OSPF, в которых не

было произведено разделение на зоны, могут возникнуть три основные

проблемы:

– Большой размер таблицы топологии. Таблица состояния каналов со-

держит полную топологию сети, таким образом, любой маршрутизатор дол-

жен хранить по одной записи для каждой сети и маршрутизатора зоны, даже

если маршрут, проходящий по данному каналу связи, не занесен в таблицу

маршрутизации.

– Периодические перерасчеты по алгоритму SPF. При наличии большо-

го количества каналов связи возникновение изменений в топологии сети

222

неизбежно, при этом значительно возрастет нагрузка на центральный процес-

сор маршрутизаторов для перерасчета таблиц маршрутизации.

– Большой размер таблицы маршрутизации. Протокол OSPF не произ-

водит суммирование маршрутов внутри одной зоны. Если не используется

суммирование маршрутов, то количество записей в таблицах маршрутизации

на всех маршрутизаторах домена маршрутизации OSPF будет одинаковым и

соответствовать количеству частных сетей получателей в домене маршрути-

зации.

В свете этих проблем в протокол OSPF была добавлена возможность

иерархического разделения общего домена маршрутизации на более мелкие

зоны, которые по-прежнему будут обмениваться между собой маршрутной

информацией. Пример разделения домена маршрутизации OSPF на несколько

зон, приводится на рисунке 13.2.

Зона 0 (Backbone )

Зона 1 Зона 2

Рисунок 13.2 – Разделение домена OSPF на три зоны

Иерархическое разделение домена маршрутизации OSPF на множество

зон дает возможность уменьшить объем служебного трафика, вызванного об-

новлениями топологической информации, и сократить вычисления по алго-

ритму SPF, которые должны выполнять маршрутизаторы.

В каждой зоне домена маршрутизации обмен обновлениями топологи-

ческой информации ограничивается только маршрутизаторами принадлежа-

щими данной зоне, и это помогает уменьшить общий размер базы данных со-

стояния каналов. Маршрутизаторы поддерживают таблицы топологии только

тех зон, с которыми они непосредственно соединены. Таким образом, вну-

тренний трафик обновлений топологической информацией ограничивается

только той зоной, в которой он был сгенерирован. Изменения состояния

маршрутов одной зоны не требуют, чтобы маршрутизаторы другой зоны за-

нимались пересчетом этих маршрутов. Благодаря тому, что маршрутизаторы

не должны пересчитывать свои таблицы маршрутизации из-за изменений со-

223

стояний каналов связи в другой зоне, существенно уменьшается объем вычис-

лений по алгоритму SPF, что в свою очередь значительно повышает стабиль-

ность сети.

Разделение общего домена маршрутизации OSPF может происходить

любым способом, но обычно такое разделение производиться по географиче-

скому принципу, при котором каждая зона определяется ее местоположени-

ем. Как говорилось ранее при разделении домена маршрутизации на несколь-

ко зон всегда должна существовать так называемая магистральная зона или

Зона 0. Данная зона исполняет роль транзитной зоны для всех остальных зон

и обеспечивает передачу топологической информации между зонами.

13.1 Типы маршрутизаторов OSPF

Протокол OSPF разграничивает функции маршрутизаторов в зависимо-

сти от того, какое место в домене маршрутизации они занимают и к какому

числу зон принадлежат. На рисунке 13.3 приводится пример домена маршру-

тизации OSPF разделенного на зоны, и функций маршрутизаторов которые

они выполняют в зависимости от своего расположения.

Внешняя AS

Зона 0 (Backbone )

Зона 1 Зона 2

Internal router ASBR

ABRABR

Backbone router

Рисунок 13.3 – Типы маршрутизаторов OSPF

Протокол OSPF использует четыре типа маршрутизаторов:

– Внутренние маршрутизаторы (Internal router);

– Магистральные маршрутизаторы (Backbone router);

– Пограничные маршрутизаторы зоны (Area border router - ABR);

– Пограничные маршрутизаторы автономной системы (Autonomous Sys-

tem Boundary router).

224

Маршрутизатор одновременно может классифицироваться как маршру-

тизатор нескольких типов. Например, если маршрутизатор подключен к зоне

0 и зоне 1, а также к не OSPF сети, его можно классифицировать как маршру-

тизатор ABR, ASBR и магистральный маршрутизатор.

13.1.1 Внутренние маршрутизаторы

Внутренние маршрутизаторы – это маршрутизаторы все интерфейсы,

которых находятся в одной зоне протокола OSPF. Внутренние маршрутизато-

ры, принадлежащие одной зоне, имеют идентичные таблицы топологии. Этот

тип маршрутизаторов не поддерживает никакие другие протоколы маршрути-

зации, кроме OSPF.

13.1.2 Магистральные маршрутизаторы

Этот тип маршрутизаторов находиться в магистральной зоне и имеет,

по крайней мере, один интерфейс, подключенный к зоне 0. Если все интер-

фейсы маршрутизатора подключены к магистральной зоне, то подобный

маршрутизатор обрабатывает маршрутную информацию протокола OSPF с

помощью тех же процедур и алгоритмов, что и внутренние маршрутизаторы.

13.1.3 Пограничные маршрутизаторы

Это маршрутизаторы интерфейсы, которых подключены как минимум к

двум разным зонам, одна из которых обязательно должна быть магистраль-

ной зоной. Эти маршрутизаторы ведут таблицы топологии тех зон, к которым

они подключены, и маршрутизируют входящий и исходящий трафики зон.

Для зоны протокола OSPF маршрутизаторы ABR являются граничными точ-

ками зон, а это значит, что маршрутизируемая информация, направляющаяся

в другие зоны, может достичь их только через пограничные маршрутизаторы.

Маршрутизаторы ABR могут суммировать маршруты зон подключенных, к

ним и передавать их в соседнюю зону в виде суммарной топологической ин-

формации. Зона может иметь один или более маршрутизаторов ABR.

13.1.4 Пограничные маршрутизаторы автономной системы

Маршрутизаторы ASBR располагаются на границе двух и более авто-

номных систем, в которых могут быть запущены различные протоколы марш-

рутизации. Основной функцией пограничных маршрутизаторов автономной

системы является экспорт и импорт маршрутной информации между домена-

ми маршрутизации OSPF и доменами маршрутизации других протоколов

маршрутизации. ASBR маршрутизаторы способны распространять внешнюю

маршрутную информации во все зоны домена маршрутизации OSPF.

225

13.2 Типы объявлений о состоянии каналов

Иерархическое разделение домена маршрутизации OSPF на несколько

зон приводит к нескольким способам прохождения пользовательского трафи-

ка по сети передачи данных.

– Трафик, отправитель и получатель которого располагаются в пределах

одной зоны, проходит только через данную зону.

– Трафик, отправитель и получатель которого располагаются в разных

зонах, проходит через магистральную зону до зоны, в которой располагается

получатель.

– Трафик, получатель которого располагается во внешней автономной

системе, поступает на пограничный маршрутизатор автономной системы,

объявляющий соответствующую сеть получатель. Этот ASBR маршрутизатор

является внутренним адресатом для домена маршрутизации OSPF, поэтому

трафик на него поступает в соответствии с вышеописанными правилами.

Как говорилось ранее, предназначение сообщений LSA заключается в

представлении топологической информации о сети передачи данных. Иерар-

хическое разделение домена маршрутизации приводящее к различным спосо-

бам прохождения пользовательского трафика также приводит к разделению

сообщений LSA на несколько типов. Правила распространения сообщений

LSA различных типов зависят как от содержания данных в сообщении, так и

от маршрутизаторов которые их объявили.

13.2.1 Структура заголовка сообщения LSA

Хотя, все типы сообщений LSA описывают различные типы топологи-

ческой информации, все сообщения имеют одинаковую структуру заголовка,

показанную на рисунке 13.4.

Возраст сообщения Опции

Идентификатор сообщения

Объявляющий маршрутизатор

Порядковый номер сообщения

Контрольная сумма

88 8 8

32 бита

Заголовок сообщения LSA

Данные LSA

Тип

Длина

Рисунок 13.4 – Заголовок сообщения LSA

226

Стандартный заголовок сообщения LSA протокола OSPF размером 20

байт включает следующие восемь полей:

– Возраст сообщения. Поле содержит значение возраста сообщения

LSA в секундах. Когда создается экземпляр сообщения LSA, его возраст уста-

навливается равным 0. Каждую секунду, пока сообщение находится в памяти

маршрутизатора, его возраст увеличивается на единицу. Максимальное значе-

ние, которое может принимать поле «Возраст сообщения» равняется 1 часу

(3600 с).

– Опции. Поле описывает дополнительные возможности маршрутизато-

ра, объявившего данное сообщение LSA. Данное поле идентично полю «Оп-

ции» Hello пакета описанному в пункте 10.4.1.

– Тип. Поле указывает тип сообщения LSA. Различные типы сообщений

LSA обычно называют по их номерам. В таблице 13.1 перечисляются типы

LSA сообщений.

Таблица 13.1 – Типы сообщений LSA

Но-

мер

Тип LSA Описание Кем объявляется

Объявление со-

стояние маршру-

тизатора.

Описывает состояния ин-

терфейсов маршрутиза-

тора.

Всеми маршрутизато-

рами.

Объявление со-

стояния сети.

Перечисляет маршрути-

заторы, входящие в ши-

роковещательный домен.

DR маршрутизаторами.

Суммарное объ-

явление о состоя-

нии каналов.

Описывает суммарные

маршруты.

Пограничными марш-

рутизаторами зоны

OSPF.

Суммарное объ-

явление о состоя-

нии каналов.

Описывает пограничные

маршрутизаторы авто-

номной системы.

Пограничными марш-

рутизаторами зоны

OSPF.

Объявления

внешних связей

автономной си-

стемы.

Описывает импортиро-

ванные маршруты из дру-

гих AS.

Пограничными марш-

рутизаторами автоном-

ной системы.

Групповые LSA. Описания топологиче-

ской информации для

группового трафика.

MOSPF маршрутизато-

рами.

Данный тип не поддер-

живается маршрутиза-

торами Cisco.

227

Продолжение таблицы 13.1

Номер Тип LSA Описание Кем объявляется

Внешние LSA для

NSSA зон.

Описывает импортиро-

ванные маршруты в об-

ласть NSSA из других

AS.

Пограничные

маршрутизаторы

NSSA.

VPN LSA для взаимо-

действия с BGP VPN

Описывает импортиро-

ванные маршруты из

BGP VPN v4.

Пограничные

маршрутизаторы

PE.

9,10,11

Зарезервировано.

- -

– Идентификатор сообщения. Поле является компонентом уникальной

идентификации LSA сообщения. Другими компонентами являются поля «Тип

сообщения» и «Объявляющий маршрутизатор». В зависимости от типа LSA

этому полю присваиваются значения, приведенные в таблице 13.2.

Таблица 13.2 – Значения поля «Идентификатор сообщения»

Тип LSA Идентификатор сообщения

1 RID маршрутизатора заявившего LSA.

2 IP адрес интерфейса DR маршрутиза-

тора подключенного к широковеща-

тельному домену.

3 Суммарный маршрут сети получателя.

4 RID пограничного маршрутизатора ав-

тономной системы.

5 и 7 Сеть получатель.

– Объявляющий маршрутизатор. Поле содержит RID маршрутизатора

заявившего сообщение LSA.

– Порядковый номер сообщения. Поле содержит величину, идентифи-

цирующую данный экземпляр сообщения LSA. Порядковый номер рассмат-

ривается как знаковое целое, он может быть изменен только маршрутизато-

ром, который объявляет данное LSA. Самый первый экземпляр каждого сооб-

щения LSA имеет порядковый номер 0x80000001 т.е. -2

+1. Каждый раз при

достижении максимального возраста сообщения LSA маршрутизатор создает

новый экземпляр данного LSA и увеличивает порядковый номер на единицу.

Максимальное значение порядкового номера равняется 0x7FFFFFFF т.е. 2

-1.

Минимальный период времени, за который при генерации новых экземпляров

228

LSA сообщений равным 5 секундам, данное значение будет достигнуто через

700 лет. Следовательно, слишком большие номера экземпляров сообщений

LSA могут свидетельствовать о наличии какой-либо проблемы в аппаратном

или программном обеспечении маршрутизатора.

– Контрольная сумма. Поле содержит контрольную сумму всего сооб-

щения LSA за исключением двух полей: самого себя и поля возраст сообще-

ния.

– Длина. Поле содержит длину сообщения в байтах.

После общего заголовка пакета OSPF идет поле данных со специфиче-

ской информацией, относящейся к одному из семи типов LSA.

13.2.2 Объявление состояния маршрутизатора (Тип 1)

Сообщения LSA 1 типа описывают состояния связей маршрутизатора в

отдельной зоне. Они объявляются всеми маршрутизаторами OSPF без исклю-

чений. Маршрутизатор OSPF генерирует отдельное сообщение первого типа

для каждой зоны, к которой он подключен. Например, если маршрутизатор

является ABR маршрутизатором, два интерфейса, которого подключены к ма-

гистральной зоне, а один к регулярной зоне, маршрутизатор сгенерирует одно

сообщение LSA для магистральной зоны и одно для регулярной зоны. Первое

сообщение будет описывать два интерфейса подключенные к магистральной

зоне, второе сообщение – один интерфейс регулярной зоны. Маршрутизатор

все интерфейсы, которого принадлежат одной зоне OSPF, заявляют одно со-

общение LSA первого типа. Сообщения LSA первого типа распространяются

только в пределах зоны, в которой они объявлены (Рисунок 13.5).

LSA 1

Internal Internal

Зона 1

Рисунок 13.5 – Область распространения LSA 1 типа

Структура сообщения LSA маршрутизатора представлена на рисунке

13.6.

229

Тип связи

88 8 8

Данные пакета LSA

Заголовок LSA (Тип = 1)

Идентификатор связи

32 бита

Флаги Количество связей

Данные связи

Число ToS Метрика

ToS Метрика ToS

Связь 1

Тип связи

Идентификатор связи

Флаги Количество связей

Данные связи

Число ToS Метрика

ToS Метрика ToS

Связь N

Рисунок 13.6 – Структура сообщения LSA 1 типа

Структура сообщения включает в себя заголовок LSA со значением 1 в

поле «Тип сообщения», далее идут поля данных:

– Флаги. Поле размеров в 16 бит имеет структуру, показанную на ри-

сунке 13.7.

– Количество связей. Поле содержит число связей маршрутизатора опи-

санное в сообщении.

20 4 7

16 бит

1 3 5 6

V E B

20 4 71 3 5 6

Рисунок 13.7 – Структура поля «Флаги»

Из 16 бит поля «Флаги» в настоящее время определены только 3,

остальные зарезервированы для будущего использования и в настоящее время

всегда равны 0. Три определенных в настоящее время бита выполняют следу-

ющие функции:

– Бит V. Бит указывает, что маршрутизатор имеет один или несколько

виртуальных каналов, установленных через зону, для которой это сообщение

LSA было создано.

230