Egyterületű OSPF

• Szerző: Sallai András
• Copyright © Sallai András, 2018
• CC Attribution-Share Alike 4.0 International
• Web: https://szit.hu

Az OSPF az Open Shortest Path First rövidítése. Magyarul legrövidebb út először. Az OSPF egy kapcsolatállapot alapú forgalomirányító protokoll. A távolságalapú RIP leváltására alkották meg. A RIP kicsi ugrásszám korlátja, és az útvonalak különböző sebessége nem teszi ideális útválasztó protokollá. A RIP-el szemben a OSPF gyorsabb konvergenciát is lehetővé tesz.

Jellemzők:

• gyors konvergencia
• osztály nélküli
• skálázható
  • bevezeti a terület fogalmát
• SPF algoritmus használ
  • Shortest Path First
• támogatja a VLSM-et és a CIDR-et
• frissítés csak változáskor
  • nincs periodikus frissítés
• hitelesítés

• Edsger Wybe Dijkstra
  • [ˈɛtsxər ˈʋibə ˈdɛikstra]
  • holland matematikus, programozó és elméleti fizikus
  • munkáit számos nyelven használják
• Shortest Path First
• az algoritmus:
  • célok elérésének teljes költségét számolja
  • SPF fát épít

Több információ az SPF algoritmusról:

• https://hu.wikipedia.org/wiki/Dijkstra-algoritmus

• OSPFv2 – IPv4
• OSPFv2 – IPv6

• a fejlesztés kezdete: 1987
• fejlesztő:
  • Internet Engineering Task Force (IETF)
  • OSPF munkacsoport

• Message Digest – MD5 alapú hitelesítés
• Ha be van kapcsolva: a router csak akkor fogad irányítási információt, ha egyezik a kulcs

• szomszédsági – adjacency database
• kapcsolatállapot – link-state database
• továbbítási adatbázis – forwarding database – irányítótábla

A forgalomirányító elsőként hello üzenetet küldenek egymásnak, hogy meggyőzödjenek van-e szomszédjuk, aki szintén OSPF-et beszél. Ha igen, felveszik szomszédnak.

Ezek után kapcsolat állapotot hirdet, angolosan Link-State Advertisements, vagy röviden csak LSA. LSA csomagokkal szórja meg a hálózatot. A szomszédok is visszakülik hirdetéseiket, ezeket feldolgozza és elkezd topológiai táblát építeni.

Futtatja az SPF algoritmust, a legjobb útvonal kiszámításához, majd SPF fát építi.

• szomszédsági kapcsolatok építése – hello csomag
• kapcsolatállapot hirdetés – Link-State Advertisements – LSA
  • Az LSA tartalmaz:
    • minden közvetlenül kapcsolódó hálózat költsége
    • a router elárasztja a szomszédokat
    • a szomszéd azonnal továbbítja
• topológia tábla építése
• SPF-algoritmus futtatása
  • létrejön az SPF-fa

• egyterületű
  • Single-Area OSPF
  • egyetlen terület
  • gerinc terület
  • backbone area, area 0
• többterületű OSPF
  • multiarea OSPF
  • hierarchikus

Multiarea OSPF:

Minden területnek a 0 gerinchez kell kapcsolódnia.

Ha topológia változik a változások következtében, minden forgalomirányító futtatja az SPF-algoritmust. Ez nagy számításigényű, de így csak területen belül lesz újraszámolva.

A területek között távolságvektor formájában terjed. Ha egy területen sok forgalomirányító van, akkor túl nagy LSDB-ék vannak.

• hello csomag
• adatbázis-leíró
• frissítő (kapcsolatállapot)
• nyugtázó

Adatkapcsolati Ethernet keretfejléc.

A következő csoportos MAC címzés lehet:

• 01-00-5E-00-00-05 vagy
• 01-00-5E-00-00-06

IP csomagfejléc.

A következő csoportos IP címzés lehet:

• 224.0.0.5 vagy
• 224.0.0.6

• protokoll: 89

IPv6 esetén:

ff02::5 a cím.

OSPF csomag

Tartalma:

• OSPF típusa
• router ID
• area ID

OSPF csomagtípustól függő adatok:

• 0x01 Hello
• 0x02 Database Description
• 0x03 Link State Request
• 0x04 Link State Update
• 0x05 Link State
• Acknowledgment

Az LSP kapcsolatállapotcsomag.

Az LSP üzenetek típusai:

• 1-es típus – hello csomag
• 2-es típus – adatbázis leíró csomag
  • Database Description, DBD
  • LSDB-adatbázis rövidített listája
• 3-as típus – kapcsolatállapot kérés
  • Link-State Request, LSR
• 4-es típus – kapcsolatállapot frissítés csomag
  • Link-State Update – LSU
• 5-ös típus – kapcsolatállapot nyugta csomag
  • Link-State Acknowledgment
  • LSAck

Az OSPF a Hello csomaggal építi ki a szomszédsági viszonyait. Hello üzenetben közli, hogy milyen beállításai vannak, amelyek meg kell egyezzenek a szomszéddal. De ezzel történik a DR és az BDR kiválasztása is.

Amikor egy forgalomirányító kap egy Hello csomagot, megnézi a küldő azonosítóját. Ha még nem ismeri, akkor szomszédsági viszonyt alakít vele ki.

A forgalomirányítók a Hello Interval időintervallumban megadott időközönként küldenek Hello üzenetet. Az érték másodpercben megadott érték. Többes-hozzáférésű hálózatok esetén ez az érték 10 másodperc.

A szomszédok között ez az érték meg kell egyezzen, ez a szomszédsági viszony létrejöttének feltétele.

Többes hozzáférésű hálózat és pon-pont kapcsolat esetén a hello csomagok 10 másodpercenként indulnak. Olyan hálózatban, ahol nincs szórás a csomagok 30 másodpercenként indulnak, mint a Frame Relay-ben.

A Router Priority a forgalomirányítók prioritását szabályzó jellemző. Ezt a jellemzőt DR/BDR választás során használjuk. Az értéke 0 és 255 közötti érték lehet. Az alapértelmezés: 1. Minél magasabb a szám, annál valószínűbb, hogy DR lesz a forgalomirányító.

A Dead Inerval, magyarul halott intervallum. A szomszéd, ha ennyi ideig nem válaszol, hallottnak nyilvánítja a forgalomirányító. Alapértelmezés szerint ez a hello négyszerese (4x).

Szomszédok között azonosnak kell lenni, különben a szomszédság nem jön létre.

Többes-hozzáférésű hálózat és pont-pont kapcsolat esetén ez alapból: 40 másodperc.

NBMA hálózatok, pl. Frame Relay: 120 másodperc. Az NBMA a Non-Broadcast Multiple Access rövidítése.

A DR a Designated Router rövidítése. Kijelölt forgalomirányító. Gyűjtő elosztó pont.

A BDR a Backup Designated Router rövidítése. Tartalék forgalomirányító.

A List Of Neighbor a szomszédok listája, azok azonosítóját tartalmazza.

A DBD az LSDB rövidített változata. A DBD a Database Description rövidítése.

A hello üzenetek után a forgalomirányítók rövidített DBD-t küldenek a megismert szomszédhoz, hogy az összevethesse saját adatbázisával.

A szomszéd ha több információt szeretne ehhez a megküldött DBD-hez, akkor LSR üzenetet küld.

Egy LSU egy vagy több LSA-t tartalmazhat. Az OSPFv2 11 különböző LSA típust ad meg:

Ethernet kapcsolat esetén DR-t és BDR-t választunk, a többszörös szomszédsági viszony kialakulása ellen. Az LSA üzenetek is túl nagy számban jönnének létre.

• DR - Gyűjtő elosztó pont. Master.
• BDR – DR tartaléka

A forgalomirányító számára meg kell határozni egy azonosítót. Angolosan RouterID. Az azonosító a következő módokon kerülhet meghatározásra:

• rendszergazda beállítja
• automatikusan kerül beállításra

Start
ha (kézzel meg van adva) 
  routerID meg van
ellenben ha(van loopback interfész)
  routerID = lobbback interfész
ellenben
  legnagyobb IPv4 címet használjuk
ha vége
Vége

R1(config)# router ospf 10
R1(config-router)# router-id 1.1.1.1

R1# show ip protocols
...
Router ID 1.1.1.1

Ha már működik az OSPF, akkor szükség van az ID váltáshoz a következő parancsra:

R1# clear ip ospf process

Visszacsatoló interfésszel:

R1(config)# interface loopback 0
R1(config-if)# ip address 1.1.1.1 255.255.255.255
R1(config-if)# end

Angolosan Wildcard mask. Veszem a decimális számokat binárisan. Binárisan minden számot az ellentétes állapotba billentek, azaz invertálom a biteket. Így meg kapom a helyettesítő maszkot.

R1(config)# router ospf 10
R1(config-router# network 10.1.0.0 0.0.255.255 area 0
R1(config-router# network 10.2.0.0 0.0.255.255 area 0
R1(config-router# network 10.8.0.0 0.0.255.255 area 0
R1(config-router#

Így is lehet:

R1(config)# router ospf 10
R1(config-router# network 10.1.0.0 0.0.0.0 area 0
R1(config-router# network 10.2.0.0 0.0.0.0 area 0
R1(config-router# network 10.8.0.0 0.0.0.0 area 0
R1(config-router#

Figyeljük meg a helyettesítő maszkot:

0.0.0.0

R1(config)# router ospf 10
R1(config-router# passive-interface GigabitEthernet 0/0
R1(config-router#

Ellenőrzés:

R1# show ip protocols
…
Passive Interface(s):
     GigabitEthernet0/0

Az OSPF a legjobb útvonal meghatározásához a költséget használja; a költséget veszi mértéknek.

Egy interfész sávszélessége fordítottan arányos a költséggel. Vagyis egy 100Mb/s Ethernetnek nagyobb a költsége mint egy 1000Mb/s interfésznek.

Számítás:

Az alapértelmezett referencia sávszélesség a hatványon, azaz 100 000 000. Ezzel a referencia sávszélességgel a költség képlete:

A következő táblázat mutatja referencia sávszélességgel néhány interfész sávszélességét:

Mindig az összes költséggel kell számolni. A példában R1 és R1 között 1.544 Mbps serial kapcsolat van, amelynek a költsége 64. Ehhez jön R4 g0/0 interfésze, amelynek a költsége 1. Így a 10.7.0.0/16 hálózat 65-ös költséggel érhető el közvetlenül R4 forgalomirányítón keresztül.

Költség ellenőrzése:

R1# show ip route | include 172.16.2.0
0               172.16.2.0/24 [110/65] via 172.16.3.2, 03:39:07
                 Serial0/0/0
R1#
R1# show ip route 172.16.2.0
Routing entry for 172.16.2.0/24
    Known via "ospf 10", distance 110, metric 65, type intra
    …
          Route metric is 65, traffic share count is 1

A fenti táblázatban láttuk, hogy a 10 Gigabit Ethernet, a Gigabit Ethernet és a Fast Ethernet azonos költséggel szerepel, konkrétan: 1. Ezért érdemes beállítani más referencia sávszélességet, például 1000.

auto-cost reference-bandwidth 1000

R1(config)#router ospf 1
R1(config-router)#auto-cost reference-bandwidth 1000000

Megjegyzés: PT-ben nem működik:

R1#show ip ospf | include Reference
 Reference bandwidth unit is 100 mbps

De ha be van állítva, az látszik a konfigurációban a router résznél:

R1#show run | s router

Persze így még mindig 1 költséggel szerepel a 10 Gigabit és a Gigabit Ethernet.

Állítsuk be 10000-es értéket.

Ekkor a költségek alakulása:

Beállítás:

R1(config)# router ospf 1
R1(config-router)# auto-cost reference-bandwidth 10000

Interfész költségének ellenőrzése:

R1# show ip ospf interface g0/0
…
…        3.3.3.3, Network Type BROADCAST, Cost: 10

R1# show ip route | include 10.7.0.0
O       10.7.0.0/16 [110/6486] via 10.8.0.2, 00:10:08, Serial0/0/0

R1# show ip route 10.7.0.0
Routing entry for 10.7.0.0/16
Known via "ospf 10", distance 110, metric 6486, type intra area
  Last update from 10.8.0.2 on Serial0/0/0, 00:12:10 ago
  Routing Descriptor Blocks:
  * 10.8.0.2, from 10.8.0.2, 00:12:10 ago, via Serial0/0/0
      Route metric is 6486, traffic share count is 1

R1#

Hasonlóan a referencia sávszélességhez nincs hatással az interfész tényleges sebességére. Az OSPF viszont ezt is figyelembe veszi a számításoknál (az EIGRP is ezt figyelembe veszi).

Nézzük meg a sávszélességet:

R1#show interfaces s0/0/0
Serial0/0/0 is up, line protocol is up (connected)
  Hardware is HD64570
  Internet address is 10.8.0.1/16
  MTU 1500 bytes, BW 1544 Kbit, DLY 20000 usec,
...

A referencia sávszélesség megtekintése:

R1#show ip ospf int s0/0/0

Serial0/0/0 is up, line protocol is up
  Internet address is 10.8.0.1/16, Area 0
  Process ID 10, Router ID 10.8.0.1, Network Type POINT-TO-POINT, Cost: 6476

Most változtassunk a sávszélességen:

R1(config)# int s0/0/0
R1(config-if)# bandwidth 128
R1(config-if)# end
...

Ellenőrzés:

R1#show int s0/0/0
Serial0/0/0 is up, line protocol is up (connected)
  Hardware is HD64570
  Internet address is 10.8.0.1/16
  MTU 1500 bytes, BW 128 Kbit, DLY 20000 usec,

A beállítást a másik forgalomirányítón is be kell állítani.

R1(config)# int s0/0/0
R1(config-if)# no bandwidth 128
R1(config-if)# ip ospf cost 15625
R1(config-if)# end

Sávszélesség ellenőrzése:

R1#show int s0/0/0 | include BW
  MTU 1500 bytes, BW 1544 Kbit, DLY 20000 usec,

Költség ellenőrzése:

R1#show ip ospf int s0/0/0 

Serial0/0/0 is up, line protocol is up
  Internet address is 10.8.0.1/16, Area 0
  Process ID 10, Router ID 10.8.0.1, Network Type POINT-TO-POINT, Cost: 80
...

Utóbbi Packet Tracerben nem működik.

R1# show ip ospf neighbor

Futtatásra példa:

R1#show ip ospf neighbor


Neighbor ID     Pri   State           Dead Time   Address         Interface
10.8.0.2          0   FULL/  -        00:00:33    10.8.0.2        Serial0/0/0
10.2.0.2          0   FULL/  -        00:00:35    10.2.0.2        Ge 0/1

• Pri
  • Az interfész prioritása, OSPF számára
  • DR és BDR választásnál jelentős
• State
  • FULL azt jelenti a szomszédok LSDB-je azonos
• Dead Time
  • Mikor tekintjük halottnak

A szomszédsági viszony ha nem jön létre, a következőket nézzük meg:

• egyeznek az alhálózati maszkok
• az OSPF Hello és Dead idő azonos a forgalomirányítók között?
• volt az OSPF beállításnál network parancs volt?

Az OSPF ellenőrzése:

R1# show ip protocols

R1# show ip ospf

R1# show ip ospf interface

R1# show ip ospf interface brief

R1# show ip ospf interface serial 0/0/0

• IPv6 támogatással fut
• Egyszerre tudja az IPv4 és IPv6 útvonalakat is.
• De külön folyamat fut az IPv4 és az IPv6 számára
  • külön irányítótábla
  • külön topológia
  • külön szomszédsági tábla

Eltérés OSPFv2 és OSPFv3 között:

• forrás cím: link-local
• cél cím: ff02::5, ff02::6, IPv6 link-local

R1(config)# ipv6 unicast-routing
R1(config)#
R1(config)# int g0/0
R1(config-if)# des R1 LAN
R1(config-if)# ipv6 address 2001:db8:def:1::1/64
R1(config-if)# no shut
R1(config-if)#
R1(config-if)# int s0/0/0
R1(config-if)# des Link to R2
R1(config-if)# ipv6 address 2001:db8:def:2::1/64
R1(config-if)# clock rate 128000
R1(config-if)# no shut
R1(config-if)#
R1(config-if)# int s0/0/1
R1(config-if)# des Link to R3
R1(config-if)# ipv6 address 2001:db8:def:7::1/64
R1(config-if)# no shut
R1(config-if)# end

Ellenőrzés:

R1# show ipv6 interface brief

Link-local beállítása

R1(config)# int g0/0
R1(config-if)# ipv6 address fe80::1 link-local
R1(config-if)#
R1(config-if)# int s0/0/0
R1(config-if)# ipv6 address fe80::1 link-local
R1(config-if)#
R1(config-if)# int s0/0/1
R1(config-if)# ipv6 address fe80::1 link-local
R1(config-if)# end

Ellenőrizzük:

R1# show ipv6 interface brief

RouterID és költség beállítása:

R1(config)# ipv6 router ospf 10
R1(config-rtr)#
R1(config-rtr)# router-id 1.1.1.1
R1(config-rtr)#
R1(config-rtr)# auto-cost reference-bandwidth 1000
R1(config-rtr)#
R1(config-rtr)# end
R1# show ipv6 protocols

R1(config)# int g0/0
R1(config-rtr)# ipv6 ospf 10 area 0
R1(config-rtr)#
R1(config-rtr)# int s0/0/0
R1(config-rtr)# ipv6 ospf 10 area 0
R1(config-rtr)#
R1(config-rtr)# int s0/0/1
R1(config-rtr)# ipv6 ospf 10 area 0
R1(config-rtr)#
R1(config-rtr)# end
R1# show ipv6 ospf int brief

R1(config)# show ipv6 ospf neighbor

OSPFv3 Router with ID (1.1.1.1) (Process ID 10)

 Neighbor ID Pri State      Dead Time        Interface ID Interface
 3.3.3.3          0   FULL/ -  00:00:39            6                  Serial0/0/1 
 2.2.2.2          0   FULL/ -  00:00:36            6                  Serial0/0/0
R1#

R1(config)# show ipv6 protocols
IPv6 Routing Protocol is "connected"
IPv6 Routing Protocol is "ND"
IPv6 Routing Protocol is "ospf 10"
   Router ID 1.1.1.1
  Number of areas: 1 normal, 0 stub, 0 nssa
  Interfaces (Area 0):
     Serial0/0/1
     Serial0/0/0
     GigabitEthernet0/0
   Redistribution:
     None
R1#

R1(config)# show ipv6 ospf interface brief
Interface         PID     Area                  Intf ID   Cost    State  Nbrs F/C
Se0/0/1          10       0                        7          15625  P2P   1/1
Se0/0/0          10       0                        3          647      P2P   1/1
Gi0/0              10       0                        3          1          DR    0/0
R1#

R1(config)# show ipv6 route ospf
IPv6 Routing Table – default – 10 entries
…
0     2001:DB8:DEF:2::/64  [110/657]
       via FE80::2, Serial0/0/0
0     2001:DB8:DEF:3::/64  [110/1304]
       via FE80::2, Serial0/0/0
0     2001:DB8:DEF:8::/64  [110/1294]
       via FE80::2, Serial0/0/0
R1#

Kösse össze az alábbi hálózatokat OSPF segítségével.

Kösse össze az alábbi hálózatokat OSPF segítségével.