시스코 교육 200-125 CCNA v3.0. 44일차: OSPF 소개

오늘은 OSPF 라우팅에 대해 알아보겠습니다. EIGRP 프로토콜과 마찬가지로 이 주제는 전체 CCNA 과정에서 가장 중요한 주제입니다. 보시다시피 섹션 2.4의 제목은 "IPv2용 OSPFv4 단일 영역 및 다중 영역 구성, 테스트 및 문제 해결(인증, 필터링, 수동 경로 요약, 재배포, 스텁 영역, VNet 및 LSA 제외)"입니다.

OSPF의 주제는 매우 광범위하므로 2~3개의 비디오 강의가 필요할 것입니다. 오늘 수업에서는 문제의 이론적 측면을 다루겠습니다. 이 프로토콜이 일반적인 용어로 무엇인지, 어떻게 작동하는지 알려 드리겠습니다. 다음 영상에서는 Packet Tracer를 사용하여 OSPF 구성 모드로 넘어가겠습니다.

따라서 이번 강의에서는 OSPF가 무엇인지, 어떻게 작동하는지, OSPF 영역이 무엇인지 등 세 가지를 다룰 것입니다. 이전 강의에서 우리는 OSPF가 라우터 간의 통신 링크를 검사하고 해당 링크의 속도에 따라 결정을 내리는 링크 상태 라우팅 프로토콜이라고 말했습니다. 더 빠른 속도, 즉 더 많은 처리량을 가진 긴 채널은 더 적은 처리량을 가진 짧은 채널보다 우선순위가 부여됩니다.

거리 벡터 프로토콜인 RIP 프로토콜은 이 링크의 속도가 낮더라도 단일 홉 경로를 선택하고, OSPF 프로토콜은 이 경로의 전체 속도가 링크 속도보다 높을 경우 여러 홉의 긴 경로를 선택합니다. 짧은 경로의 교통 속도.

나중에 결정 알고리즘을 살펴보겠지만 지금은 OSPF가 링크 상태 프로토콜이라는 점을 기억해야 합니다. 이 개방형 표준은 모든 네트워크 장비 제조업체와 모든 네트워크 공급자가 사용할 수 있도록 1988년에 만들어졌습니다. 따라서 OSPF는 EIGRP보다 훨씬 더 널리 사용됩니다.

OSPF 버전 2는 IPv4만 지원했으며 1989년 후인 3년에 개발자는 IPv6를 지원하는 버전 6을 발표했습니다. 그러나 모든 기능을 갖춘 IPv2008용 OSPF의 세 번째 버전은 XNUMX년에야 등장했습니다. 왜 OSPF를 선택했나요? 지난 강의에서 우리는 이 내부 게이트웨이 프로토콜이 RIP보다 훨씬 빠르게 경로 수렴을 수행한다는 것을 배웠습니다. 이것은 클래스 없는 프로토콜입니다.

기억하신다면 RIP는 클래스형 프로토콜입니다. 즉, 서브넷 마스크 정보를 보내지 않으며 클래스 A/24 IP 주소를 만나면 이를 받아들이지 않습니다. 예를 들어, 10.1.1.0/24와 같은 IP 주소를 제공하면 네트워크가 두 개 이상의 서브넷 마스크를 사용하여 서브넷화되는 시점을 이해하지 못하기 때문에 이를 네트워크 10.0.0.0으로 인식합니다.
OSPF는 보안 프로토콜입니다. 예를 들어, 두 라우터가 OSPF 정보를 교환하는 경우, 비밀번호를 입력한 후에만 이웃 라우터와 정보를 공유할 수 있도록 인증을 구성할 수 있습니다. 이미 말했듯이 OSPF는 개방형 표준이므로 많은 네트워크 장비 제조업체에서 OSPF를 사용합니다.

전역적인 의미에서 OSPF는 링크 상태 알림(LSA)을 교환하기 위한 메커니즘입니다. LSA 메시지는 라우터에 의해 생성되며 라우터의 고유 식별자인 router-id, 라우터에 알려진 네트워크에 대한 데이터, 비용에 대한 데이터 등 많은 정보를 포함합니다. 라우터는 라우팅 결정을 내리기 위해 이 모든 정보가 필요합니다.

라우터 R3은 LSA 정보를 라우터 R5로 보내고, 라우터 R5는 LSA 정보를 R3과 공유합니다. 이러한 LSA는 링크 상태 데이터베이스(LSDB)를 형성하는 데이터 구조를 나타냅니다. 라우터는 수신된 모든 LSA를 수집하여 LSDB에 저장합니다. 두 라우터 모두 데이터베이스를 생성한 후 이웃을 검색하는 데 사용되는 Hello 메시지를 교환하고 LSDB를 비교하는 절차를 시작합니다.

라우터 R3은 라우터 R5에게 DBD, 즉 "데이터베이스 설명" 메시지를 보내고, R5는 자신의 DBD를 라우터 R3에 보냅니다. 이러한 메시지에는 각 라우터의 데이터베이스에서 사용할 수 있는 LSA 인덱스가 포함되어 있습니다. DBD를 수신한 후 R3는 R5에게 "이미 메시지 3,4가 있으니 9만 보내주세요"라는 LSR 네트워크 상태 요청을 보냅니다.

R5도 동일한 작업을 수행하여 세 번째 라우터에 "정보 3,4가 있으므로 9과 1를 보내주세요."라고 알립니다. LSR 요청을 받은 라우터는 LSU 네트워크 상태 업데이트 패킷을 다시 보냅니다. 즉, LSR에 대한 응답으로 세 번째 라우터는 라우터 R2로부터 LSU를 수신합니다. 라우터가 데이터베이스를 업데이트한 후에는 5개의 라우터가 있더라도 모두 동일한 LSDB를 갖게 됩니다. LSDB 데이터베이스가 라우터에 생성되면 각 데이터베이스는 전체 네트워크에 대해 알게 됩니다. OSPF 프로토콜은 Shortest Path First 알고리즘을 사용하여 라우팅 테이블을 생성하므로 올바른 작동을 위해 가장 중요한 조건은 네트워크에 있는 모든 장치의 LSDB가 동기화된다는 것입니다.

위 다이어그램에는 9개의 라우터가 있으며, 각 라우터는 이웃과 LSR, LSU 등의 메시지를 교환합니다. 이들 모두는 p2p, 즉 OSPF 프로토콜을 통한 작업을 지원하는 “point-to-point” 인터페이스를 통해 서로 연결되고, 서로 상호 작용하여 동일한 LSDB를 생성합니다.

베이스가 동기화되자마자 최단 경로 알고리즘을 사용하는 각 라우터는 자체 라우팅 테이블을 형성합니다. 이 테이블은 라우터마다 다릅니다. 즉, 모든 라우터는 동일한 LSDB를 사용하지만 최단 경로에 대한 자체 고려 사항을 기반으로 라우팅 테이블을 생성합니다. 이 알고리즘을 사용하려면 OSPF가 LSDB를 정기적으로 업데이트해야 합니다.

따라서 OSPF가 스스로 작동하려면 먼저 이웃 찾기, LSDB 생성 및 업데이트, 라우팅 테이블 구성이라는 3가지 조건을 제공해야 합니다. 첫 번째 조건을 충족하려면 네트워크 관리자가 라우터 ID, 타이밍 또는 와일드카드 마스크를 수동으로 구성해야 할 수도 있습니다. 다음 비디오에서는 OSPF와 함께 작동하도록 장치를 설정하는 방법을 살펴보겠습니다. 지금은 이 프로토콜이 역방향 마스크를 사용하고 일치하지 않는 경우, 서브넷이 일치하지 않거나 인증이 일치하지 않는 경우를 알아야 합니다. , 라우터 이웃이 형성될 수 없습니다. 따라서 OSPF 문제를 해결할 때 바로 이 이웃이 형성되지 않는 이유, 즉 위의 매개변수가 일치하는지 확인해야 합니다.

네트워크 관리자는 LSDB 생성 프로세스에 관여하지 않습니다. 데이터베이스는 라우팅 테이블 구성과 마찬가지로 라우터 주변을 생성한 후 자동으로 업데이트됩니다. 이 모든 작업은 OSPF 프로토콜과 함께 작동하도록 구성된 장치 자체에서 수행됩니다.
예를 살펴보겠습니다. 단순화를 위해 RID 2 및 1.1.1.1를 할당한 2.2.2.2개의 라우터가 있습니다. 연결하자마자 링크 채널은 즉시 작동 상태로 전환됩니다. 먼저 이 라우터를 OSPF와 작동하도록 구성했기 때문입니다. 통신 채널이 형성되자마자 라우터 A는 즉시 Hello 패킷을 라우터 A로 보냅니다. 이 패킷에는 이 라우터가 처음으로 Hello를 전송하기 때문에 이 채널에서 누구도 아직 "본" 적이 없다는 정보와 자체 식별자, 연결된 네트워크에 대한 데이터 및 라우터가 확인할 수 있는 기타 정보가 포함됩니다. 이웃과 공유하십시오.

이 패킷을 수신한 라우터 B는 "이 통신 채널에 OSPF 이웃에 대한 잠재적 후보가 있음을 확인했습니다"라고 말하고 Init 상태로 전환됩니다. Hello 패킷은 유니캐스트나 브로드캐스트 메시지가 아니며, 멀티캐스트 OSPF IP 주소 224.0.0.5로 전송되는 멀티캐스트 패킷입니다. 어떤 사람들은 멀티캐스트의 서브넷 마스크가 무엇인지 묻습니다. 사실 멀티캐스트에는 서브넷 마스크가 없으며, 해당 주파수에 맞춰진 모든 장치에서 들리는 무선 신호로 전파됩니다. 예를 들어, 주파수 91,0으로 방송되는 FM 라디오를 듣고 싶다면 라디오를 해당 주파수에 맞춰야 합니다.

같은 방식으로 라우터 B는 멀티캐스트 주소 224.0.0.5에 대한 메시지를 수신하도록 구성됩니다. 이 채널을 청취하는 동안 라우터 A가 보낸 Hello 패킷을 수신하고 자체 메시지로 응답합니다.

이 경우 답변 B가 일련의 기준을 충족하는 경우에만 동네가 설정될 수 있습니다. 첫 번째 기준은 Hello 메시지를 보내는 빈도와 이 메시지에 대한 응답을 기다리는 간격 Dead Interval이 두 라우터 모두에서 동일해야 한다는 것입니다. 일반적으로 Dead Interval은 여러 Hello 타이머 값과 같습니다. 따라서 라우터 A의 Hello Timer가 10초이고 라우터 B가 30초 후에 메시지를 보내는 동안 Dead Interval이 20초인 경우 인접성은 발생하지 않습니다.

두 번째 기준은 두 라우터가 모두 동일한 유형의 인증을 사용해야 한다는 것입니다. 따라서 인증 비밀번호도 일치해야 합니다.

세 번째 기준은 Arial ID 영역 식별자의 일치이고, 네 번째 기준은 네트워크 접두사 길이의 일치입니다. 라우터 A가 /24 접두사를 보고하는 경우 라우터 B에도 /24 네트워크 접두사가 있어야 합니다. 다음 비디오에서 이에 대해 더 자세히 살펴보겠습니다. 지금은 이것이 서브넷 마스크가 아니라는 점에 주목하겠습니다. 여기서 라우터는 역방향 와일드카드 마스크를 사용합니다. 물론, 라우터가 이 영역에 있는 경우 스텁 영역 플래그도 일치해야 합니다.

이러한 기준을 확인한 후 일치하면 라우터 B는 Hello 패킷을 라우터 A로 보냅니다. A의 메시지와 달리 라우터 B는 라우터 A를 보았다고 보고하고 자신을 소개합니다.

이 메시지에 대한 응답으로 라우터 A는 다시 라우터 B에 Hello를 보냅니다. 이를 통해 라우터 B도 확인했으며 이들 사이의 통신 채널은 장치 1.1.1.1과 2.2.2.2로 구성되며 자체는 장치 1.1.1.1임을 확인합니다. . 이것은 동네를 형성하는 데 매우 중요한 단계입니다. 이 경우에는 양방향 2-WAY 연결이 사용되는데, 4개의 라우터로 구성된 분산 네트워크를 가진 스위치가 있다면 어떻게 될까요? 이러한 "공유" 환경에서는 라우터 중 하나가 지정 라우터 DR 역할을 수행하고, 두 번째 라우터는 백업 지정 라우터 BDR 역할을 수행해야 합니다.

이러한 각 장치는 전체 연결 또는 완전한 연속 상태를 형성합니다. 나중에 이것이 무엇인지 살펴보겠습니다. 그러나 이 유형의 연결은 DR 및 BDR로만 설정됩니다. 두 개의 하위 라우터 D 및 B는 여전히 "점대점" 양방향 연결 방식을 사용하여 서로 통신합니다.

즉, DR 및 BDR을 사용하면 모든 라우터가 완전한 이웃 관계를 설정하고 서로 지점 간 연결을 설정합니다. 인접한 장치 간의 양방향 연결 중에는 모든 Hello 패킷 매개변수가 일치해야 하기 때문에 이는 매우 중요합니다. 우리의 경우 모든 것이 일치하므로 장치가 문제 없이 이웃을 형성합니다.

양방향 통신이 설정되자마자 라우터 A는 라우터 B에게 데이터베이스 설명 패킷 또는 "데이터베이스 설명"을 보내고 ExStart 상태(교환 시작 또는 로드 대기)로 전환됩니다. 데이터베이스 설명자는 책의 목차와 유사한 정보로, 라우팅 데이터베이스에 있는 모든 내용의 목록입니다. 이에 대한 응답으로 라우터 B는 데이터베이스 설명을 라우터 A로 보내고 Exchange 채널 통신 상태로 들어갑니다. Exchange 상태에서 라우터가 데이터베이스에 일부 정보가 누락되었음을 감지하면 LOADING 로딩 상태로 전환되어 이웃과 LSR, LSU 및 LSA 메시지 교환을 시작합니다.

따라서 라우터 A는 LSU 패킷으로 응답할 이웃에게 LSR을 보내고, 라우터 A는 LSA 메시지로 라우터 B에 응답합니다. 이 교환은 장치가 LSA 메시지를 교환하려는 횟수만큼 발생합니다. LOADING 상태는 LSA 데이터베이스의 전체 업데이트가 아직 발생하지 않았음을 의미합니다. 모든 데이터가 다운로드되면 두 장치 모두 전체 인접 상태로 들어갑니다.

양방향 연결의 경우 장치는 단순히 인접 상태에 있으며 전체 인접 상태는 라우터 DR과 BDR 사이에서만 가능합니다. 즉, 각 라우터는 네트워크의 변경 사항을 DR에 알리고 모든 라우터는 DR에서 이러한 변경 사항에 대해 알아보세요.

DR과 BDR의 선택은 중요한 문제입니다. 일반적인 환경에서 DR이 어떻게 선택되는지 살펴보자. 우리 계획에 XNUMX개의 라우터와 XNUMX개의 스위치가 있다고 가정해 보겠습니다. OSPF 장치는 먼저 Hello 메시지의 우선순위를 비교한 다음 라우터 ID를 비교합니다.

우선순위가 가장 높은 장치가 DR이 됩니다. 두 장치의 우선순위가 일치하는 경우 두 장치 중에서 Router ID가 가장 높은 장치가 선택되어 DR이 됩니다.

두 번째로 높은 우선순위 또는 두 번째로 높은 라우터 ID를 가진 장치는 백업 전용 라우터 BDR이 되며, DR이 실패하면 즉시 BDR로 교체됩니다. DR 역할을 시작하며 시스템은 다른 라우터를 선택합니다. BDR

DR과 BDR의 선택을 이해하셨기를 바랍니다. 그렇지 않은 경우 다음 동영상 중 하나를 통해 이 문제로 돌아가서 이 프로세스를 설명하겠습니다.

지금까지 Hello가 무엇인지, Database Descriptor와 LSR, LSU, LSA 메시지를 살펴보았습니다. 다음 주제로 넘어가기 전에 OSPF 비용에 대해 조금 이야기해 보겠습니다.

Cisco에서는 기본적으로 100Mbit/s로 설정되는 참조 대역폭과 채널 비용의 비율 공식을 사용하여 경로 비용을 계산합니다. 예를 들어 직렬 포트를 통해 장치를 연결하는 경우 속도는 1.544Mbps이고 비용은 64입니다. 10Mbps 속도의 이더넷 연결을 사용하는 경우 비용은 10이고 FastEthernet 연결 비용은 다음과 같습니다. 100Mbps의 속도는 1이 됩니다.

기가비트 이더넷을 사용할 때 속도는 1000Mbps이지만 이 경우 속도는 항상 1로 가정됩니다. 따라서 네트워크에 기가비트 이더넷이 있는 경우 Ref의 기본값을 변경해야 합니다. BW by 1000. 이 경우 비용은 1이 되며 비용 값이 10배 증가하여 전체 테이블이 다시 계산됩니다. 인접성을 형성하고 LSDB를 구축한 후에는 라우팅 테이블 구축으로 넘어갑니다.

LSDB를 수신한 후 각 라우터는 독립적으로 SPF 알고리즘을 사용하여 경로 목록을 생성하기 시작합니다. 우리의 계획에서는 라우터 A가 스스로 그러한 테이블을 생성할 것입니다. 예를 들어 A-R1 경로의 비용을 계산하여 10으로 결정합니다. 다이어그램을 더 쉽게 이해하기 위해 라우터 A가 라우터 B에 대한 최적 경로를 결정한다고 가정합니다. 링크 A-R1의 비용은 10입니다. , A-R2 링크는 100이고 A-R3 경로의 비용은 11, 즉 A-R1(10) 경로와 R1-R3(1) 경로의 합이 됩니다.

라우터 A가 라우터 R4에 도달하려는 경우 A-R1-R4 경로 또는 A-R2-R4 경로를 따라 이 작업을 수행할 수 있으며 두 경우 모두 경로 비용은 동일합니다: 10+100 =100+10=110. A-R6 경로의 비용은 100+1= 101이며 이는 이미 더 좋습니다. 다음으로 A-R5-R1-R3 경로를 따라 라우터 R5로 가는 경로를 고려합니다. 비용은 10+1+100 = 111입니다.

라우터 R7에 대한 경로는 A-R1-R4-R7 또는 A-R2-R6-R7의 두 가지 경로를 따라 배치될 수 있습니다. 첫 번째 비용은 210이고 두 번째 비용은 201입니다. 이는 201을 선택해야 함을 의미합니다. 따라서 라우터 B에 도달하려면 라우터 A는 4개의 경로를 사용할 수 있습니다.

A-R1-R3-R5-B 경로의 비용은 121입니다. A-R1-R4-R7-B 경로의 비용은 220입니다. A-R2-R4-R7-B 경로의 비용은 210이고 A-R2- R6-R7-B의 비용은 211입니다. 이를 기반으로 라우터 A는 비용이 가장 낮은 경로인 121을 선택하여 라우팅 테이블에 배치합니다. 이것은 SPF 알고리즘의 작동 방식을 매우 단순화한 다이어그램입니다. 실제로 테이블에는 최적의 경로가 실행되는 라우터의 지정뿐만 아니라 이를 연결하는 포트의 지정 및 기타 모든 필요한 정보도 포함되어 있습니다.

라우팅 영역과 관련된 또 다른 주제를 살펴보겠습니다. 일반적으로 회사의 OSPF 장치를 설정할 때 모두 하나의 공통 영역에 위치합니다.

R3 라우터에 연결된 장치가 갑자기 작동하지 않으면 어떻게 되나요? 라우터 R3은 즉시 이 장치의 채널이 더 이상 작동하지 않는다는 메시지를 라우터 R5 및 R1에 보내기 시작하고 모든 라우터는 이 이벤트에 대한 업데이트를 교환하기 시작합니다.

100개의 라우터가 있는 경우 동일한 공통 영역에 있기 때문에 모두 링크 상태 정보를 업데이트합니다. 인접한 라우터 중 하나에 장애가 발생하는 경우에도 동일한 일이 발생합니다. 즉, 해당 영역의 모든 장치는 LSA 업데이트를 교환합니다. 이러한 메시지를 교환한 후에는 네트워크 토폴로지 자체가 변경됩니다. 이런 일이 발생하면 SPF는 변경된 조건에 따라 라우팅 테이블을 다시 계산합니다. 이는 매우 큰 프로세스이며, 한 영역에 수천 개의 장치가 있는 경우 모든 LSA와 거대한 LSDB 링크 상태 데이터베이스를 저장하기에 충분하도록 라우터의 메모리 크기를 제어해야 합니다. 영역의 일부 부분에 변경이 발생하는 즉시 SPF 알고리즘은 즉시 경로를 다시 계산합니다. 기본적으로 LSA는 30분마다 업데이트됩니다. 이 프로세스는 모든 장치에서 동시에 발생하지 않지만 어떤 경우에도 각 라우터에서 30분마다 업데이트가 수행됩니다. 더 많은 네트워크 장치. LSDB를 업데이트하는 데 더 많은 메모리와 시간이 소요됩니다.

이 문제는 하나의 공통 영역을 여러 개의 개별 영역으로 나누는 것, 즉 다중 영역 지정을 사용하여 해결할 수 있습니다. 이를 위해서는 관리하는 전체 네트워크에 대한 계획이나 다이어그램이 있어야 합니다. AREA 0은 기본 영역입니다. 인터넷 접속 등 외부 네트워크와의 연결이 이루어지는 곳입니다. 새 영역을 생성할 때 규칙을 따라야 합니다. 각 영역에는 하나의 ABR(영역 경계 라우터)이 있어야 합니다. 에지 라우터에는 한 영역에 하나의 인터페이스가 있고 다른 영역에 두 번째 인터페이스가 있습니다. 예를 들어 R5 라우터에는 영역 1과 영역 0에 인터페이스가 있습니다. 앞서 말했듯이 각 영역은 영역 0에 연결되어야 합니다. 즉, 인터페이스 중 하나가 AREA XNUMX에 연결되는 에지 라우터가 있어야 합니다.

R6-R7 연결이 실패했다고 가정해 보겠습니다. 이 경우 LSA 업데이트는 AREA 1을 통해서만 전파되며 이 영역에만 영향을 미칩니다. 영역 2와 영역 0의 장치는 이에 대해 알지도 못합니다. 에지 라우터 R5는 해당 영역에서 발생하는 상황에 대한 정보를 요약하고 네트워크 상태에 대한 요약 정보를 기본 영역 AREA 0으로 보냅니다. ABR 라우터는 요약 경로 정보를 한 영역에서 다른 영역으로 전달하므로 한 영역의 장치는 다른 영역 내의 모든 LSA 변경 사항을 인식할 필요가 없습니다.

영역 개념이 완전히 명확하지 않은 경우 OSPF 라우팅 구성에 대해 알아보고 몇 가지 예를 살펴보는 다음 강의에서 자세히 알아볼 수 있습니다.

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출처 : habr.com