Павликевич М.Й Телекомунікаційні мережі ч2. Мережі ІР
Подождите немного. Документ загружается.
2. Мережі IP.
_______________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності
"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.
121
Оголошення стану зв’язку (Link State Advertisiment) – відноситься до локального стану роутера
або мережі. Включає стан інтерфейсів роутерів і суміжностей. Кожен стан зв’язку поширюється через
домен роутінгу. Об’єднання оголошень стану зв’язку для всіх роутерів і мереж формує топологічну
базу даних області.
Метрики типу послуг (Type of Service metrics) – у кожному типі оголошень стану зв’язку можуть бути
оголошені різні метрики для кожного типу послуг IP (Type of Service – TOS). Метрика для TOS 0,
завжди повинна бути визначена; якщо це не так, то ці метрики приймаються рівними метриці,
визначеній для TOS 0.
OSPF використовує стани зв’язків для побудови та обчислення найкоротших шляхів до всіх
відомих призначень. Сам алгоритм досить складний. Нижче дуже спрощено наведені основні кроки
алгоритму:
1) При ініціалізації або внаслідок будь-яких змін в роутінговій інформації роутер повинен
генерувати оголошення стану зв’язків. Це оголошення може представляти всю множину
станів зв’язків цього роутера.
2) Всі роутери можуть обмінюватися станами зв’язків засобами розтікання (flooding). Кожен
роутер, який приймає модифікацію стану зв’язку, повинен зберегти копію своєї бази даних
станів зв’язку і тоді пересилати модифікацію до інших роутерів.
3) Після того, як база даних кожного роутера сформована, роутер може обчислити дерево
найкоротших шляхів до всіх призначень. Роутер використовує алгоритм Дійкстри для
обчислення дерева найкоротших шляхів. Призначення, пов’язане з ним значення метрики
(вартості) і наступний стрибок для досягнення цього призначення формують таблицю IP-
роутінгу.
4) У випадку відсутності змін в мережі OSPF, таких як зміна значення метрики зв’язку, або
додавання чи вилучення мережі, OSPF поводиться дуже спокійно. Про будь-які зміни
повідомляється через пакети стану зв’язку і для знаходження найкоротшого шляху знову
використовується алгоритм Дійкстри.
В OSPF метрика на інтерфейсі є вказівником вартості висилання пакету через певний
інтерфейс. Метрика на інтерфейсі звичайно обернено пропорційна до ширини смуги цього
інтерфейсу, тобто більша смуга означає меншу метрику. Формула, яка вживається для обчислення
метрики, має такий вигляд:
метрика= 10 000 0000/ширина смуги у біт/с.
За замовчуванням метрика на інтерфейсі обчислюється на підставі ширини смуги, однак значення
метрики на інтерфейсі можна встановити за допомогою команди підконфігураційного режиму
інтерфейсу ip ospf cost <value>.
6.5.4.3. Ієрархія роутінгу
На відміну від RIP, OSPF може діяти в ієрархічній структурі. Найбільшим об’єктом в ієрархії
є автономна система.
Автономна система (Autonomous System - AS) - це множина мереж під спільним адмініструванням, яка
спільно використовує загальну стратегію роутінгу.
OSPF є протоколом роутінгу всередині автономної системи (тобто внутрішньошлюзовим
протоколом), хоч він здатний до приймання маршрутів від інших автономних систем та до
пересилання маршрутів до них. Автономна система може бути поділена на певну кількість областей.
Область (Area) – множина мереж всередині окремої автономної системи, які можуть згруповані
разом. Топологія області невидима для решти автономної системи і кожна область має окрему
топологічну базу даних. Роутінг всередині автономної системи здійснюється на двох рівнях, залежно
від того, чи джерело і призначення пакету розташовані в тій самій області (внутрішньообласний
роутінг – intra-area routing), чи в різних областях (міжобласний роутінг – inter-area routing).
2. Мережі IP.
_______________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності
"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.
122
Область-відгалуження (Stub Area) – область, яка має тільки один вихід, або в якої жодний вихід не
може бути використаний для роутінгу до призначення поза автономною системою. За замовчуванням
маршрути між AS копіюються до всіх областей, так що використання областей-відгалужень може
скоротити вимоги до запам’ятовуючих пристроїв роутерів всередині таких областей для тих
автономних систем, для яких визначені маршрути між AS.
OSPF має особливі обмеження, якщо в домені існують багато областей. Якщо сконфігуровано
понад одну область, то одна з цих областей є областю з ідентифікатором області 0, яку також
називають магістраллю (backbone). При проектуванні мережі слід починати від області 0 і потім
розширювати мережу на інші області.
Ідентифікатор області (Area ID) – 32-бітове число, яке ідентифікує конкретну область. Магістраль
має ідентифікатор області 0. Ідентифікатор області може мати формат IP-адреси, наприклад,
магістраль 0.0.0.0.
Магістраль (Backbone) – складається із мереж, які не містяться всередині жодної області, роутерів,
під’єднаних до них, а також із роутерів, які належать до багатьох областей. Магістраль мусить бути
логічно цілісною. Якщо вона не цілісна фізично, то окремі компоненти повинні бути сполучені із
використанням віртуальних зв’язків. Магістраль відповідає за розподіл роутінгової інформації між
областями. Сама магістраль має всі властивості області; її топологія відокремлена від топології
областей.
Магістраль є центром для всіх інших областей, тобто всі області фізично сполучені з
магістраллю. Підставою для цього є те, що OSPF очікує від усіх областей внесення роутінгової
інформації в магістраль, а магістраль відповідальна за розподіл інформації роутінгу між областями і
поширює цю інформацію до інших областей. Вона складається із всіх граничних роутерів областей,
мереж та під’єднаних до них роутерів, інтерфейси яких не повністю містяться в будь-якій одній
області.
Область є визначальною для інтерфейсів роутерів. Роутер, всі інтерфейси якого містяться
всередині однієї області, називають внутрішнім роутером (Internal Router - IR). Роутери з багатьма
інтерфейсами можуть бути співучасниками багатьох областей. Роутер, інтерфейси якого містяться в
різних областях, називають граничним роутером області (Area Border Router - ABR). Ці роутери
обслуговують окремі топологічні бази даних для кожної області. Роутери, які діють як шлюзи (тобто
здійснюють перерозполіл) між OSPF та іншими протоколами роутінгу (IGRP, EIGRP, IS-IS, RIP, BGP
тощо) або іншими суб’єктами процесу роутінгу OSPF, називають граничними роутерами автономної
системи (Autonomous System Boundary Router - ASBR). Будь-який роутер може бути граничним
роутером області (ABR) або граничним роутером автономної системи (ASBR).
Граничний роутер області(Area Border Router) – роутер, під’єднаний своїми інтерфейсами до
багатьох областей. Граничний роутер області має копії топологічних баз даних кожної області, до
якої він під’єднаний. Він завжди є частиною магістралі. Граничні роутери областей призначені для
поширення інформації для внутрішньообласного роутінгу в областях, до яких вони під’єднані.
Внутрішній роутер (Internal Router)– це роутер, який не є граничним роутером області.
Граничний роутер автономної системи (AS Border Router – ASBR) – роутер, якій здійснює обмін
роутінговою інформацією з роутерами, розташованими в інших автономних системах. Всі роутери в
AS знають шлях до всіх ASBR. Граничний роутер автономної системи може бути граничним
роутером області або внутрішнім роутером. Він не мусить бути частиною магістралі.
Примітка. Назви роутерів цього типу різні. RFC 1583, який описує OSPF, використовує назву AS Boundary
Router. RFC 1267 і RFC 1268, які описують BGP, вживають термін Border Router і Border Gateway. RFC 1340,
який описує взаємодію між протоколами OSPF і BGP, використовує термін AS Border Router.
2. Мережі IP.
_______________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності
"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.
123
Рис. 6.26. Ієрархічне об’єднання мереж для OSPF.
Рис. 6.27 показує приклад об’єднання мереж з декількома областями. Роутери 4, 5, 6, 10, 11 і
12 утворюють магістраль. Якщо станція (гост) H3 в області 3 хоче вислати пакет до станції H2, то
пакет висилається до роутера 13, який пересилає пакет до роутера 12, а він – до роутера 11. Роутер 11
пересилає пакет через магістраль до граничного роутера області 10, який висилає пакет через два
внутрішньообласні роутери (роутер 9 і роутер 7) для доручення його станції H2.
Загальна картина відносин між мережами та роутерами відображається в топологічних базах
даних. Топологічні бази даних містять збірку повідомлень станів зв’язків, прийнятих від всіх
роутерів у тій самій області. Оскільки роутери всередині однієї області спільно використовують ту ж
інформацію, то вони мають ідентичні топологічні бази даних.
База даних стану зв’язку (Link State Database) – також називається спрямованим графом або
топологічною базою даних; створюється із оголошень стану зв’язку, генерованих роутерами в
області.
Примітка. RFC 1583 вживає термін Link State Database переважно до топологічних баз даних. Старий термін
має ту перевагу, що він описує змість бази даних, новий є більш описовим стосовно завдань бази даних – опису
топології області. З цих міркувань тут переважно вживається термін топологічна база даних, однак при
розгляді подробиць операцій OSPF на неї посилаються як на базу даних стану зв’язку.
Для опису частини мережі, в якій всі роутери мають ідентичні топологічні бази даних,
вживається поняття “домен”. Однак поняття “домен” часто вживається як синонім до поняття
“автономна система”.
Поділ на області створює два типи роутінгу OSPF - всередині області або між областями,
залежно від того, чи джерело та призначення містяться в одній, чи в різних областях. Топологія
області невидима для об’єктів, розташованих зовні області, тому OSPF пересилає менший трафік
роутінгу, ніж це необхідно, якщо AS не поділена на області. Оскільки сама магістраль є областю
OSPF, то магістральні роутери використовують ті самі процедури та алгоритми для обслуговування
інформації роутінгу всередині магістралі, що й будь-які роутери всередині областей. Топологія
2. Мережі IP.
_______________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності
"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.
124
магістралі невидима для всіх внутрішньообласних роутерів, як і індивідуальна топологія області з
боку магістралі.
Рис. 6.27 показує потік інформації в мережі OSPF. Маршрути, які генеруються всередині
області (призначення належить до області), називають внутрішньообласними маршрутами (intra-
area routes). Ці маршрути звичайно представлені літерою O в таблицях IP-роутінгу. Маршрути, які
розпочинаються і закінчуються в різних областях, називають міжобласними або підсумковими
маршрутами (inter-area routes, summary routes). Ці маршрути в таблицях роутінгу позначаються
літерами O IA.. Маршрути, започатковані іншими протоколами роутінгу або іншими процесами
OSPF і які внесені в OSPF шляхом перерозподілу називають зовнішніми маршрутами (external
routes). Такі маршрути позначені в таблицях роутінгу як O E2 або O E1. Багато маршрутів до того
самого призначення отримують пріоритети в такому порядку: внутрішньообласні, міжобласні,
зовнішні E1, зовнішні E2. Зовнішні типи E1 та E2 будуть розглянені пізніше.
Рис. 6.27 . Потоки роутінгової інформації в OSPF.
OSPF використовує процес розтікання (flooding) для обміну модифікаціями стану зв’язку між
роутерами. Будь-яка зміна у роутинговій інформації розтікається до всіх роутерів у мережі. Області
впроваджені для встановлення меж, щоб запобігти вибуховому зростанню кількості модифікацій
стану зв’язків. Чинність алгоритмів розтікання та Дійкстри обмежені до змін всередині області.
Розтікання (Flooding) – процес досягнення того, що кожне оголошення стану зв’язку пересилається
між суміжними роутерами, щоб досягнути кожен роутер в області. Процедура розтікання є надійною.
Внутрішньообласний роутінг визначений тільки для власної топології області, тобто пакет
маршрутується виключно на підставі інформації, наявної всередині області. Жодна інформація,
отримана зовні області, не може бути використана для внутрішньообласного роутінгу. Всі роутери
всередині області мають однакові бази даних стану зв’язків. Міжобласний роутінг завжди
здійснюється через магістраль.
Граничні роутери автономної системи, які використовують OSPF, вивчають зовнішні
маршрути через зовнішній шлюзовий протокол (Exterior Gateway Protocol - EGP), граничний
шлюзовий протокол (Border Gateway Protocol - BGP) або через конфігураційну інформацію.
6.5.4.4.
Включення OSPF у роутер
Для включення OSPF у роутер необхідно здійснити такі два кроки:
1) Включення процесу OSPF з використанням команди router ospf <process-id>.
2) Призначення областей інтерфейсам з використанням команди network <network or IP
address> <mask> <area-id> .
Ідентифікатор процесу OSPF (process-id) – це числове значення, локальне для роутера.
Воно не повинне бути узгоджене з ідентифікаторами процесів у інших роутерах. Можна виконувати
2. Мережі IP.
_______________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності
"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.
125
багато процесів OSPF на тому самому роутері, але це не рекомендовано, бо вони утворюють багато
екземплярів бази даних, що додає роутеру надлишкове службове навантаження.
Команда network – це спосіб призначення інтерфейсу певній області. Маска допомагає
помістити список інтерфейсів у тій самій області одним конфігураційним рядком. Маска містить
універсальні байти, де 0 означає узгодження, а 1 є байтом ”не турбуватися”("do not care"), наприклад,
0.0.255.255 вказує на узгодження у перших двох байтах мережної адреси.
Ідентифікатор області (area-id) – це номер області яка включає в себе інтерфейс.
Ідентифікатор області повинен бути цілим числом між 0 і 4 294 967 295 або може мати форму,
подібну до IP-адреси A.B.C.D.
Приклад (рис. 6.28.):
Рис. 6.28. Області та інтерфейси.
Router_RA#
interface E0
ip address 192.213.11.1 255.255.255.0
interface E1
ip address 192.213.12.2 255.255.255.0
interface E2
ip address 128.213.1.1 255.255.255.0
router ospf 100
network 192.213.0.0 0.0.255.255 area 0.0.0.0
network 128.213.1.1 0.0.0.0 area 23
Перший оператор network виводить обидва інтерфейси E0 та E1 у ту саму область 0.0.0.0, а
другий оператор network виводить інтерфейс E2 в область 23. Відзначимо, що маска 0.0.0.0 вказує
на повне узгодження з IP-адресою. Це простий спосіб вивести інтерфейс у певну область, якщо
наявні проблеми, які існують поза маскою.
6.5.4.5.
Автентифікація OSPF
Можна автентифікувати пакети OSPF, так що роутери можуть брати участь в доменах
роутінгу, які базуються на попередньо визначених паролях. За замовчуванням роутер використовує
ідентифікацію Null, що означає відсутність автентифікації роутінгових обмінів через мережу. Двома
іншими методами автентифікації є проста автентифікація з паролем і автентифікація з
дайджестом повідомлення (Message Digest Authentication - MD-5).
Проста автентифікація з паролем дозволяє області конфігурувати пароль (ключ). Роутери у
тій самій області, які бажають бути учасниками домену роутінгу, можуть бути сконфігуровані з тим
самим ключем. Недоліком цього методу є те, що він вразливий до пасивних атак. Будь-хто з
мережевим аналізатором може просто отримати пароль. Для включення автентифікації паролем
використовують такі команди:
ip ospf authentication-key key (це здійснюється під визначеним інтерфейсом)
area area-id authentication (це здійснюється під командою "router ospf <process-id>")
2. Мережі IP.
_______________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності
"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.
126
Приклад:
interface Ethernet0
ip address 10.10.10.10 255.255.255.0
ip ospf authentication-key mypassword
router ospf 10
network 10.10.0.0 0.0.255.255 area 0
area 0 authentication
Автентифікація з дайджестом повідомлення – це криптографічна автентифікація. Ключ
(пароль) та ідентифікатор ключа сконфігуровані в кожному роутері. Роутер використовує алгоритм,
базований на пакеті OSPF, який на підставі ключа та ідентифікатора ключа генерує “дайджест
повідомлення”, який додається до пакету. На відміну від простої автентифікації, ключ не
пересилається через мережу. До кожного пакету OSPF також включений неспадний номер
послідовності, щоб запобігти атакам replay.
Цей метод також дозволяє неперервні переходи між ключами. Це корисно для мережних
адміністраторів, які бажають змінити пароль OSPF без перерв у комунікації. Якщо інтерфейс
сконфігурований з новим ключем, то роутер висилає багато копій того самого пакету, кожен з яких
автентифікується різними ключами. Роутер може зупинити висилання дублікатів, як тільки він
виявить, що всі сусіди сприйняли новий ключ. Нижче наведені команди, які вживаються для
використання автентифікації з дайджестом повідомлення:
ip ospf message-digest-key keyid md5 key (вживається під інтерфейсом)
area area-id authentication message-digest (вживається під командою "router ospf <process-id>")
Приклад:
interface Ethernet0
ip address 10.10.10.10 255.255.255.0
ip ospf message-digest-key 10 md5 mypassword
router ospf 10
network 10.10.0.0 0.0.255.255 area 0
area 0 authentication message-digest
6.5.4.6.
Віртуальні зв’язки
На рис. 6.26 всі області безпосередньо під’єднані до магістралі. Якщо ж уведена нова область,
яка не має прямого фізичного доступу до магістралі, або області визначені таким чином, що частини
магістралі не є суміжними, то для встановлення зв’язності магістралі може бути сконфігурований
віртуальний зв'язок. Отже, віртуальні зв’язки вживаються з двох причин:
для під’єднання областей, які не мають фізичного сполучення до магістралі;
для об’єднання магістралі у випадку порушення зв’язності області 0.
Віртуальні зв’язки конфігуруються між довільними роутерами магістралі, які спільно
використовують зв’язок із немагістральною областю, і діють аналогічно до безпосереднього зв’язку.
Віртуальний зв’язок (Virtual Link) – це частина магістралі. Його кінцеві пункти – це два граничні
роутери областей, які спільно використовують немагістральну (транзитну) область. Зв’язок
розглядається подібно до зв’язку “пункт-пункт” з метрикою, рівною міжобласній метриці між
кінцевими пунктами зв’язку. Роутінг через віртуальний зв’язок здійснюється з використанням
звичайного внутрішньообласного роутінгу.
Транзитна область (Transit Area) – область, через яку фізично сполучений віртуальний зв’язок
Віртуальний зв'язок забезпечує логічний шлях до магістралі для фізично не сполучених областей.
Віртуальний зв'язок може бути встановлений між двома граничними роутерами областей (ABR), які
мають спільну область, коли один з ABR під’єднаний до магістралі. Це показано на рис. 6.29.
2. Мережі IP.
_______________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності
"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.
127
Рис. 6.29. Віртуальний зв’язок.
У цьому прикладі область 1 не має безпосереднього фізичного під’єднання до області 0. Віртуальний
зв'язок сконфігурований між роутерами A і B. Область 2 використана як транзитна, а роутер B є
пунктом входу до області 0. Таким чином роутер A та область 1 можуть мати логічне сполучення з
магістраллю. Для конфігурування віртуального зв’язку вживається підкоманда роутера OSPF area
<area-id> virtual-link <RID> для обидвох роутерів A і B, де ідентифікатор області area-id вказує
транзитну область. На рис. це область 2. RID є ідентифікатором роутера – звичайно це найвища IP-
адреса у роутері або найвища адреса петлі зворотнього зв’язку (loopback address), якщо вона існує.
Ідентифікатор роутера обчислюється тільки для періоду початкового завантаження або для будь-
якого періоду, коли процес OSPF рестартує. Щоб побачити ідентифікатор роутера, слід використати
команду show ip ospf interface. Приймаючи, що 1.1.1.1 and 2.2.2.2 є відповідні RID роутерів A і B,
конфігурування OSPF для обидвох роутерів може виглядати так:
RA#
router ospf 10
area 2 virtual-link 2.2.2.2
RB#
router ospf 10
area 2 virtual-link 1.1.1.1
OSPF дозволяє пов’язувати окремі незв’язні частини магістралі з використанням віртуальних
зв’язків. У певних випадках різні області 0 повинні бути сполучені разом. Така потреба може
виникнути, наприклад, тоді, коли організація потребує об’єднати дві окремі мережі OSPF в одну
мережу зі спільною областю 0. В інших випадках віртуальні зв’язки додаються для надлишковості у
випадках коли відмова роутера може поділити магістраль на дві частини. Віртуальний зв’язок можна
сконфігурувати між окремими граничними роутерами областей, які дотичні до області 0 з кожного
боку і мають спільну область. Це ілюструє рис. 6.30.
Рис. 6.30. Об’єднання частин області 0 віртуальним зв’язком.
Тут дві області 0 об’єднані разом через віртуальний зв’язок. У випадку, коли спільна область
відсутня, можна утворити додаткову область, щоб отримати транзитну область, таку як область 3. У
випадку довільної області, відмінної від магістралі, яка слід поділити, магістраль повинна дбати про
поділ без використання будь-якого віртуального зв’язку. Одна частина поділеної області буде
доступна для іншої частини через міжобласні маршрути, а не через внутрішньообласні маршрути.
6.5.4.7.
Огляд операцій OSPF
Роутери OSPF здійснюють таку основну послідовність операцій:
2. Мережі IP.
_______________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності
"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.
128
виявлення сусідів OSPF;
вибір призначеного роутера;
формування суміжностей;
синхронізацію баз даних;
розрахунок таблиці роутінгу;
оголошення станів зв’язку.
Роутери виконують ці кроки, коли вони вперше розпочинають роботу і можуть повторювати їх у
відповідь на події, які з’єявляються в мережі. Кожен роутер повинен здійснити кожен із цих кроків
для кожної мережі, яка під’єднана до нього, за винятком розрахунку таблиці роутінгу. Кожен роутер
генерує та обслуговує окрему таблицю роутінгу для всіх мереж.
Кожен із цих кроків розглянений нижче.
Сусідні роутери (Neighboring Routers) – два роутери, які мають інтерфейси до спільної мережі. У
мережі з багатьма доступами сусіди динамічно виявляються протоколом Hello. Кожен сусід
окреслений машиною станів, яка описує переговори між цим роутером і його сусідами. Короткий
виклад значень станів:
Зупинений (down) – початковий стан переговорів між сусідами. Він означає, що вони не мають
нової інформації, прийнятої від сусіда.
Спроба (attempt) – сусід неширокомовної мережі зупинений і намагається встановити контакт
із нею через висилання регулярного пакету Hello.
Початок (init) – пакет Hello недавно прийнятий від сусіда, однак двостороння комунікація із
сусідом ще не встановлена, тобто сам роутер ще не з’явився в пакеті Hello від сусіда.
Двсторонній (2-way) – у цьому стані комунікація між двома роутерами двостороння.
Суміжність встановлена і сусіди у цьому стані або у вищих можуть бути вибрані як
призначені (або резервні) роутери.
ExStart – два сусіди біля створення суміжності.
Обмін (exchange) – два сусіди повідомляють один одного про вміст своїх топологічних баз
даних.
Завантаження (Loading) – два сусіди синхронізують свої топологічні бази даних.
Повний (full) – два сусіди тепер повністю суміжні; їх бази даних синхронізовані. Різні події
обумовлюють зміну стану. Наприклад, якщо роутер приймає пакет Hello від сусіда, який
зупинений (down), то стан сусіда змінюється на початок (init) і таймер неактивності стартує.
Якщо таймер вичерпаний (тобто не прийняті подальші пакети OSPF перед вичерпанням
таймера), то сусід може повернутися до стану зупинений.
Призначений роутер (Designated Router) – кожна мережа із багатьма доступами, яка має щонайменше
два під’єднані роутери, має призначений роутер. Призначений роутер генерує оголошення стану
зв’язку для мережі з багатьма доступами. Призначений роутер вибирається протоколом Hello. Він
отримує суміжність із усіма іншими роутерами у мережі. Оскільки топологічні бази даних всіх
роутерів синхронізуються через суміжності, то призначений роутер відіграє головну роль у процесі
синхронізації.
Резервний призначений роутер (Backup Designated Router) – щоб зробити перехід до нового
призначеного роутера плавнішим, у кожній мережі із багатьма доступами використовують резервний
призначений роутер. Резервний призначений роутер також суміжний з усіма роутерами в мережі і
стає призначеним роутером, якщо попередній призначений роутер відмовив. Оскільки суміжності
завжди існують між резервним призначеним роутером та всіма іншими роутерами, під’єднаними до
мережі, то не потрібно формувати нові суміжності, коли резервний призначений роутер заміщає
призначений роутер, скорочуючи необхідний час. Резервний призначений роутер вибирається
протоколом Hello.
Протокол Hello (Hello Protocol) – частина протоколу OSPF, яка використовується для встановлення і
обслуговування відносин між сусідами.
Суміжність (adjacenty) – відношення, сформоване між вибраними сусідніми роутерами з метою
обміну роутінговою інформацією. Не будь-яка пара сусідніх роутерів може здобути суміжнісь.
2. Мережі IP.
_______________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності
"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.
129
Зокрема, не кожна пара роутерів може бути зсинхронізована. Якщо всі сусіди зсинхронізовані, то
кількість зсинхронізованих пар у мережі з багатьма доступами, наприклад, у LAN, може становити
n(n-1)/2, де n -кількість роутерів у LAN. У великих мережах трафік синхронізації може
перевантажити мережу, зменшуючи її придатність. Концепція суміжності використовується для
обмеження кількості пар, які синхронізуються, до 2n-1 , завдяки чому обсяг трафіку синхронізації
стає керованим.
6.5.4.8.
Виявлення сусідів
Роутери, які використовують спільний сегмент мережі, можуть стати сусідами у цьому
сегменті. Сусіди вибираються за допомогою протоколу Hello. Пакети Hello періодично висилаються
через кожен інтерфейс з використанням групової широкомовності IP.
Роутери стають сусідами, як тільки вони взаємно бачать себе у пакетах Hello. Таким способом
гарантується двостороння комунікація. Узгодження сусідів застосовує тільки первинну адресу
(primary address). Вторинні адреси можна сконфігурувати на інтерфейсі з обмеженням, що вони
будуть належати до тієї самої області, що й первинна адреса.
Два роутери не можуть стати сусідами, якщо вони не дотримуються таких вимог:
Ідентифікатор області (Area-id): два роутери повинні мати спільний сегмент, а їх інтерфейси
повинні відноситися до тієї самої області цього сегменту. Відповідні інтерфейси цих роутерів
повинні належать до тієї самої підмережі і мати однакові маски.
Автентифікація (Authentication): OSPF дозволяє конфігурувати пароль для певної області.
Роутери, які бажають стати сусідами, повинні обмінюватися тим самим паролем в окремому
сегменті.
Інтервали Hello і Dead: OSPF здійснює обміни пакетами Hello у кожному сегменті. Це
потрібне для того, щоб роутери підтверджували своє існування у сегменті і для вибору
призначеного роутера (DR) у сегменті з багатьма доступами. Інтервал Hello визначає часовий
інтервал у секундах між послідовними висиланнями роутером пакетів Hello через інтерфейс
OSPF. Інтервал нечинності (dead interval ) – це кількість секунд, яка повинна минути перед
тим, як сусуди даного роутера, які не бачать пакетів Hello від нього, визнають цей роутер
нечинним.
OSPF вимагає, щоб ці інтервали були точно однаковими для двох сусідів, інакше дані роутери
не можуть стати сусідами у конкретному сегменті. Команди для інтерфейсу роутера, які
вживаються для встановлення цих таймерів: ip ospf hello-interval seconds та ip ospf dead-
interval seconds .
Прапорець області-відгалуження (Stub area flag): два роутери повинні також узгодити
прапорець області-відгалуження в пакетах Hello для того, щоб стати сусідами.
6.5.4.9.
Вибір призначеного роутера
Тут наведено тільки короткий опис процесу, із повним описом можна ознайомитися в RFC
1583. Роутер перевіряє список своїх сусідів, відкидає всіх, які не мають двостороннього зв’язку або
мають пріоритет роутера, рівний нулю, і записує призначений роутер, резервний призначений роутер
і пріоритет роутера, задекларований кожним. Роутер додає себе до списку, використовуючи
пріоритет роутера, сконфігурований для інтерфейсу, і нуль (невідомий) для значень призначеного
роутера і резервного призначеного роутера, якщо роутер, який здійснює обчислення, тільки що
з’явився.
Для визначення резервного призначеного роутера застосовують такі правила:
якщо один або більше роутерів декларують самих себе як претендентів на резервний
призначений роутер і не були призначеним роутером, то виграє один із них із найвищим
пріоритетом;
при рівних пріоритетах виграє роутер із найбільшим значенням ідентифікатора роутера;
якщо нема роутера, який декларує себе як кандидата на резервний призначений роутер, то
вибирається роутер із найвищим пріоритетом, незважаючи на те, що він не декларував себе як
претендента;
2. Мережі IP.
_______________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності
"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.
130
у випадку рівних пріоритетів виграє роутер із найбільшим значенням ідентифікатора роутера.
Оскільки роутер, який здійснює розрахунок, є у списку, то він може встановити, що він стає
резервним призначеним роутером. Подібний процес здійснюється для призначеного роутера:
якщо один або декілька роутерів декларують себе як претендентів на призначений роутер, то
один із них з найвищим пріоритетом роутера виграє;
у випадку рівних пріоритетів виграє роутер з найбільшим значенням ідентифікатора роутера;
якщо жоден роутер не задекларував себе як претендента на резервний призначений роутер, то
резервний призначений роутер стає призначеним роутером.
У дісності процес значно складніший від описаного, оскільки повідомлення Hello, які
пересилаються, включають зміни в полях, записані іншими роутерами, і ці зміни викликають події у
цих роутерах, які знову можуть запускати зміни станів або інші дії. Цей механізм має дві мети:
коли з’являється новий роутер, то він не повинен мати змогу перехопити позицію (резервного)
призначеного роутера від того роутера, який виконує цю функцію, навіть якщо новий роутер
має вищий пріоритет;
підвищення резервного призначеного роутера до статусу призначеного роутера повинно
здійснюватися впорядковано і вимагає від резервного прийняти нові обов’язки.
Алгоритм не завжди призводить до того, що роутер із найвищим пріоритетом стає призначеним
роутером, а також не завжди роутер із другим вищим пріоритетом стає резервним.
Призначений роутер має такі обов’язки:
призначений роутер генерує оголошення мережних зв’язків мережі в інтересах мережі. Це
оголошення поширюється через область і описує цю мережу для всіх роутерів у всіх мережах
у даній області;
призначений роутер стає суміжним із іншими роутерами в мережі; ці суміжності є
центральними у процедурі поширення, яка вживається для того, щоб оголошення стану
зв’язку досягнули усі роутери в області та щоб через це топологічні бази даних у всіх
роутерах стали однаковими.
Резервний призначений роутер стає суміжним до всіх інших роутерів у мережі, чим
досягається можливість швидкого заміщення ним призначеного роутера.
Вибір призначеного роутера (DR) і резервного призначеного роутера (BDR) здійснюється за
допомогою протоколу Hello. Обмін пакетами Hello здійснюється через IP-пакети групової
широкомовності у кожному сегменті. Роутер з найвищим пріоритетом OSPF у сегменті може стати
призначеним роутером (DR) цього сегменту. Цей сам процес повторюється для BDR. У випадку
обмежень вибирається роутер з найвищим ідентифікатором роутера (RID). Пріоритет OSPF за
замовчуванням для всіх інтерфейсів дорівнює одиниці. Слід наголосити, що концепція DR і BDR
поширюється на сегмент з багатьма доступами. Встановлення пріоритету OSPF на інтерфейсі
здійснюється за допомогою команди ip ospf priority <value>.
Пріоритет роутера (Router Priority) – 8-бітове число без знаку, яке конфігурується через інтерфейс і
вказує на пріоритет цього роутера при виборі (резервного) призначеного роутера. Пріоритет роутера
0 вказує, що цей роутер небажаний як призначений роутер.
Ідентифікатор роутера (Router ID) – 32-бітове число, яке ідентифікує конкретний роутер. Кожен
роутер всередині AS має окремий ідентифікатор. Можливим впровадженням є використання
найменшої IP-адреси, яка належить роутеру, як ідентифікатора роутера.
Значення пріоритету 0 вказує, що інтерфейс не може бути вибраний як DR або BDR. Стан
інтерфейсу зі значенням пріоритету 0 може бути DROTHER (тобто DR – інший). Рис. 6.31 ілюструє
вибір DR.