Введення в протокол OSPF
0 В даній статті дається вступна інформація про протокол динамічної маршрутизації OSPF, обговорюються поняття автономних систем, описується робота алгоритму Sorts Path First (SPF), запропонований Дікстра і можливості протоколу.
Відкритий протокол, який базується на алгоритмі пошуку найкоротшого шляху (Open Shortest Path Fisrt - OSPF) є протоколом маршрутизації, розробленим для мереж IP робочою групою Internet Engineering Task Force (IETF), що займається розробкою протоколів для внутрішньосистемних роутерів (interior gateway protocol - IGP).
основи технології
OSPF є протоколом маршрутизації з об'явленням стану про канал (link-state). Це означає, що він вимагає відправки об'явлення про стан каналу (link-state advertisement - LSA) в усі роутери, які знаходяться в межах однієї і тойже ієрархічної області. У oб'явленія LSA протоколу OSPF включається інформація про підключених інтерфейсах, про використані показниках і про інших змінних. У міру накопичення роутерами OSPF інформації про стан каналу, вони використовують алгоритм SPF для розрахунку найкоротшого шляху до кожного вузла.
Будучи алгоритмом з об'явленням стану каналу, OSPF відрізняється від RIP і IGRP, які є протоколами маршрутизації з вектором відстані. Роутери, що використовують алгоритм вектора відстані, відправляють всю або частину своєї таблиці маршрутизації в повідомлення про коректування маршрутизації, але тільки своїм сусідам.
На відміну від RIP, OSPF може працювати в межах деякої ієрархічної системи. Найбільшим об'ектом в цій ієрархії є автономна система (Autonomous System - AS) AS є набором мереж, які знаходяться під єдиним управлінням і спільно використовують загальну стратегію маршрутизації. OSPF є протоколом маршрутизації всередині AS, хоча він і здатний приймати маршрути з інших AS і відправляти маршрути в інші AS.
Будь-яка AS може бути розділена на ряд зон або областей (area). Зона - це група суміжних мереж і підключених до них хостів. Роутери, що мають кілька інтерфейсів, можуть брати участь в декількох зонах. Такі роутери, які називаються прикордонними обласними роутерами (area border routers), підтримують окремі топологічні бази даних для кожної області.
Топологічна база (topological database) даних фактично являє собою загальну картину мережі по відношенню до роутера. Топологічна база даних містить набір LSA, отриманих від усіх роутерів, які перебувають в одній області. Оскільки роутери однієї області колективно користуються однією і тією ж інформацією, вони мають ідентичні топологічні бази даних.
Термін "домен" (domain) исользуются для опису частини мережі, в якій всі роутери мають ідентичну топологічну базу даних. Термін "домен" часто використовується замість AS.
Топологія області є невидимою для об'єктах, що знаходяться поза цією областю. Шляхом зберігання топологій областей окремо, OSPF домагається меншого трафіку маршрутизації, ніж трафік для випадку, коли AS відділена на області.
Поділ на області призводить до утворення двох різних типів маршрутизації OSPF, які залежать від того, чи знаходяться джерело і пункт призначення в одній і тій же або різних областях. Маршрутизація всередині області має місце в тому випадку, коли джерело і пункт призначення знаходяться в одній області; маршрутизація між областями - коли вони знаходяться в різних областях.
Магістральна частина OSPF (backbone) відповідає за розподіл маршрутної інформації між областями. Вона включає в себе всі роутери межі області, мережі, які не належать повністю како-небудь з областей, і підключені до них роутери. На Рис 1 представлений приклад обєднання мережі з декількома областями.
На цьому малюнку роутери 4, 5, 6, 10, 11 і 12 утворюють магістраль. Якщо хост Н1 Області 3 захоче відправити пакет хосту Н2 Області 2, то пакет відправляється в роутер 13, який просуває його в роутер 12, який в свою чергу відправляє його в роутер 11. Роутер 11 просуває пакет уздовж стрижня до роутера 10 кордону області, який відправляє пакет через два внутрішніх роутера цій галузі (роутери 9 і 7) до тих пір, поки він не буде просунуть до хосту Н2.
Сам стрижень являє собою одну з областей OSPF, тому всі стрижневі роутери використовують ті ж процедури і алгоритми підтримки маршрутної інформації в межах стрижневою області, які використовуються будь-яким іншим роутером. Топологія стрижневий частини невидима для всіх внутрішніх роутерів точно також, як топології окремих областей невидимі для стрижневий частини.
Область може бути визначена таким чином, що стрижнева частина не буде суміжній з нею. В цьому випадку зв'язність стрижневою частини повинна бути відновлена через віртуальні з'єднання. Віртуальні з'єднання формуються між будь-якими роутерами стрижневою області, які спільно використовують будь-який зв'язок з будь-якою з нестержневих областей; вони функціонують так, як якщо б вони були безпосередніми зв'язками.
Граничні роутери AS, що використовують OSPF, дізнаються про зовнішні маршрутах через протоколи зовнішніх роутерів (EGPs), таких, як Exterior Gateway Protocol (EGP) або Border Gateway Protocol (BGP), або через конфігурацію.
алгоритм SPF
Алгоритм маршрутизації SPF є основою для операцій OSPF. Коли на який-небудь роутер SPF підключений до джерела живлення, він ініціілізірует свої структури даних про протокол маршрутизації, а потім очікує індикації від протоколів нижчого рівня про те, що його інтерфейсфи працездатні.
Після отримання підтвердження про працездатність своїх інтерфейсів роутер використовує вітальний протокол (hello protocol) OSPF, щоб придбати сусідів (neighbor). Сусіди - це роутери з інтерфейсами із загальною мережею. Описуваний роутер відправляє своїх сусідів привітальні пакети і отримує від них такі ж пакети. Окрім надання допомоги в придбанні сусідів, привітальні пакети також діють як підтвердження дієздатності, дозволяючи іншим роутера дізнаватися про те, що інші роутери все ще функціонують.
У мережах з множинним доступом (multi-access networks) (мережах, поддержіающіх більше одного роутера), протокол Hello вибирає призначений роутер (designated router) і дублюючий призначений роутер. Призначення роутер, крім інших функцій, відповідає за генерацію LSA для всієї мережі з множинним доступом. Призначені роутери дозволяють зменшити мережевий трафік і об'ем топологічної бази даних.
Якщо бази даних про стан каналу двох роутерів є синхронними, то кажуть, що ці роутери суміжні (adjacent). У мережах з множинним доступом призначені роутери визначають, які роутери повинні стати суміжними. Топологічні бази даних синхронізуються між парами суміжних роутерів. Суміжності керують розподілом пакетів протоколу маршрутизації. Ці пакети відправляються і приймаються тільки на суміжності.
Кожен роутер періодично відправляє якусь LSA. LSA також відправляються в тому випадку, коли змінюється стан якого-небудь роутера. LSA включає в себе інформацію про суміжності роутера. При порівнянні встановлених смежностей зі станом каналу швидко виявляються відмовили роутери, і топологія мережі змінюється сооответствіі чином. З топологічної бази даних, що генеруються LSA, кожен роутер розраховує дерево найкоротшого шляху, коренем якого є він сам. У свою чергу дерево найкоротшого шляху видає маршрутну таблицю.
формат пакета
Всі пакети OSPF починаються з 24-байтового заголовка, як показано на Рис 2
Перше поле в заголовку OSPF - це номер версії OSPF (version number). Номер версії позначає конкретну використовувану реалізацію OSPF.
За номером версії йде полі типу (type). Існує 5 типів пакета OSPF:
Стандартне поле контрольної суми IP (checksum) перевіряє вміст всього пакета для виявлення потенційних ушкоджень, що мали місце при транзиті.
За полем контрольної суми йде поле типу посвідчення (authentication type). Прикладом типу посвідчення є "простий пароль". Всі обміни протоколу OSPF проводяться з встановленням достовірності. Тип посвідчення встановлюється за принципом "окремий для кожної області".
За полем типу посвідчення йде поле посвідчення (authentication). Це поле довжиною 64 біта і містить інформацію посвідчення.
конфігурація OSPF
Для того, щоб налаштувати OSPF необхідно виконати наступні кроки:
- Включити OSPF (обов'язково)
- Визначити інтерфейси на яких OSPF буде працювати (обов'язково).
- Налаштувати параметри OSPF на інтерфейсах (необов'язково)