Idag börjar vi lära oss om OSPF-routing. Detta ämne, liksom EIGRP-protokollet, är det viktigaste ämnet i hela CCNA-kursen. Som du kan se har avsnitt 2.4 titeln "Konfigurera, testa och felsöka OSPFv2 Single-Zone och Multi-Zone för IPv4 (exklusive autentisering, filtrering, manuell ruttsammanfattning, omfördelning, Stub Area, VNet och LSA)."
Ämnet OSPF är ganska omfattande, så det kommer att ta 2, kanske 3 videolektioner. Dagens lektion kommer att ägnas åt den teoretiska sidan av frågan, jag kommer att berätta vad det här protokollet är i allmänna termer och hur det fungerar. I nästa video går vi vidare till OSPF-konfigurationsläget med hjälp av Packet Tracer.
Så i den här lektionen kommer vi att täcka tre saker: vad OSPF är, hur det fungerar och vad OSPF-zoner är. I den föregående lektionen sa vi att OSPF är ett Link State routing-protokoll som undersöker kommunikationslänkar mellan routrar och fattar beslut baserat på hastigheten på dessa länkar. En lång kanal med högre hastighet, det vill säga med mer genomströmning, kommer att prioriteras framför en kort kanal med mindre genomströmning.
RIP-protokollet, som är ett avståndsvektorprotokoll, kommer att välja en enkelhoppsväg, även om denna länk har en låg hastighet, och OSPF-protokollet kommer att välja en lång rutt med flera hopp om den totala hastigheten på denna rutt är högre än trafikhastighet på den korta sträckan.
Vi kommer att titta på beslutsalgoritmen senare, men för nu bör du komma ihåg att OSPF är ett Link State Protocol. Denna öppna standard skapades 1988 så att alla tillverkare av nätverksutrustning och alla nätverksleverantörer kunde använda den. Därför är OSPF mycket mer populärt än EIGRP.
OSPF version 2 stödde endast IPv4, och ett år senare, 1989, tillkännagav utvecklarna version 3, som stödde IPv6. En fullt fungerande tredje version av OSPF för IPv6 dök dock upp först 2008. Varför valde du OSPF? I den senaste lektionen lärde vi oss att detta interna gateway-protokoll utför ruttkonvergens mycket snabbare än RIP. Detta är ett klasslöst protokoll.
Om du kommer ihåg är RIP ett klassrikt protokoll, vilket betyder att det inte skickar subnätmaskinformation, och om det stöter på en klass A/24 IP-adress kommer det inte att acceptera det. Till exempel, om du presenterar den med en IP-adress som 10.1.1.0/24, kommer den att uppfatta den som nätverk 10.0.0.0 eftersom den inte förstår när ett nätverk är subnät med mer än en subnätmask.
OSPF är ett säkert protokoll. Till exempel, om två routrar utbyter OSPF-information, kan du konfigurera autentisering så att du bara kan dela information med en närliggande router efter att ha angett ett lösenord. Som vi redan har sagt är det en öppen standard, så OSPF används av många tillverkare av nätverksutrustning.
I en global mening är OSPF en mekanism för utbyte av Link State Advertisements, eller LSAs. LSA-meddelanden genereras av routern och innehåller mycket information: routerns unika identifierare router-id, data om nätverk kända för routern, data om deras kostnad, och så vidare. Routern behöver all denna information för att fatta routingbeslut.
Router R3 skickar sin LSA-information till router R5 och router R5 delar sin LSA-information med R3. Dessa LSA representerar datastrukturen som bildar Link State Data Base, eller LSDB. Routern samlar in alla mottagna LSA:er och placerar dem i sin LSDB. Efter att båda routrarna har skapat sina databaser utbyter de Hello-meddelanden, som tjänar till att upptäcka grannar, och påbörjar proceduren för att jämföra sina LSDB:er.
Router R3 skickar ett DBD-meddelande till router R5, eller "databasbeskrivning", och R5 skickar sin DBD till router R3. Dessa meddelanden innehåller LSA-index som är tillgängliga i databaserna för varje router. Efter att ha tagit emot DBD skickar R3 en LSR-nätverksstatusbegäran till R5 och säger "Jag har redan meddelanden 3,4 och 9, så skicka mig bara 5 och 7."
R5 gör samma sak och säger till den tredje routern: "Jag har information 3,4 och 9, så skicka mig 1 och 2." Efter att ha mottagit LSR-förfrågningar skickar routrarna tillbaka LSU-nättillståndsuppdateringspaket, det vill säga, som svar på dess LSR, tar den tredje routern emot en LSU från router R5. Efter att routrarna har uppdaterat sina databaser kommer alla, även om du har 100 routrar, att ha samma LSDB. När LSDB-databaserna har skapats i routrarna kommer var och en av dem att känna till hela nätverket som helhet. OSPF-protokollet använder Shortest Path First-algoritmen för att skapa routningstabellen, så det viktigaste villkoret för dess korrekta funktion är att LSDB:erna för alla enheter i nätverket är synkroniserade.
I diagrammet ovan finns det 9 routrar, som var och en utbyter LSR, LSU och så vidare meddelanden med sina grannar. Alla är anslutna till varandra via p2p, eller "punkt-till-punkt"-gränssnitt som stödjer drift via OSPF-protokollet, och interagerar med varandra för att skapa samma LSDB.
Så snart baserna är synkroniserade, bildar varje router, med den kortaste vägalgoritmen, sin egen routingtabell. Dessa tabeller kommer att vara olika för olika routrar. Det vill säga att alla routrar använder samma LSDB, men skapar routingtabeller utifrån sina egna överväganden om de kortaste rutterna. För att använda denna algoritm måste OSPF regelbundet uppdatera LSDB.
Så för att OSPF ska fungera själv måste det först tillhandahålla tre villkor: hitta grannar, skapa och uppdatera LSDB och bilda en routingtabell. För att uppfylla det första villkoret kan nätverksadministratören behöva manuellt konfigurera router-id, timings eller jokerteckenmask. I nästa video kommer vi att titta på att ställa in en enhet för att fungera med OSPF, för nu bör du veta att detta protokoll använder en omvänd mask, och om det inte matchar, om dina undernät inte matchar eller autentiseringen inte matchar , kommer en stadsdel av routrar inte att kunna bildas. Därför, när du felsöker OSPF, måste du ta reda på varför just denna stadsdel inte bildas, det vill säga kontrollera att parametrarna ovan matchar.
Som nätverksadministratör är du inte involverad i processen att skapa LSDB. Databaser uppdateras automatiskt efter att ha skapat ett område med routrar, liksom konstruktionen av routingtabeller. Allt detta utförs av själva enheten, konfigurerad för att fungera med OSPF-protokollet.
Låt oss titta på ett exempel. Vi har 2 routrar, till vilka jag tilldelade RID 1.1.1.1 och 2.2.2.2 för enkelhetens skull. Så snart vi ansluter dem kommer länkkanalen omedelbart att gå till upp-tillståndet, eftersom jag först konfigurerade dessa routrar för att fungera med OSPF. Så snart en kommunikationskanal bildas kommer router A omedelbart att skicka ett Hello-paket till router A. Detta paket kommer att innehålla information om att den här routern ännu inte har "sett" någon på den här kanalen, eftersom den skickar Hello för första gången, samt sin egen identifierare, data om nätverket som är anslutet till den och annan information som den kan dela med en granne.
Efter att ha tagit emot detta paket kommer router B att säga: "Jag ser att det finns en potentiell kandidat för en OSPF-granne på denna kommunikationskanal" och kommer att gå in i Init-tillståndet. Hello-paketet är inte ett unicast- eller broadcast-meddelande, det är ett multicast-paket som skickas till multicast OSPF IP-adressen 224.0.0.5. Vissa människor frågar vad är nätmasken för multicast. Faktum är att multicast inte har en subnätmask, den sprider sig som en radiosignal, som hörs av alla enheter som är inställda på dess frekvens. Om du till exempel vill höra en FM-radio som sänder på frekvensen 91,0, ställer du in din radio på den frekvensen.
På samma sätt är router B konfigurerad att ta emot meddelanden för multicast-adressen 224.0.0.5. Medan den lyssnar på den här kanalen tar den emot Hello-paketet som skickas av router A och svarar med sitt eget meddelande.
I det här fallet kan en grannskap endast etableras om svar B uppfyller en uppsättning kriterier. Det första kriteriet är att frekvensen för att skicka Hello-meddelanden och vänteintervallet för svar på detta meddelande Dead Interval måste vara samma för båda routrarna. Dödintervallet är vanligtvis lika med flera Hello-timervärden. Således, om Hello-timern för router A är 10 s, och router B skickar ett meddelande efter 30 s, medan dödintervallet är 20 s, kommer anslutningen inte att ske.
Det andra kriteriet är att båda routrarna måste använda samma typ av autentisering. Följaktligen måste autentiseringslösenord också matcha.
Det tredje kriteriet är matchningen av Arial ID-zonidentifierare, det fjärde är matchningen av längden på nätverksprefixet. Om router A rapporterar ett /24-prefix, måste router B också ha ett /24-nätverksprefix. I nästa video kommer vi att titta på detta mer i detalj, för nu kommer jag att notera att detta inte är en subnätmask, här använder routrar en omvänd Wildcard-mask. Och naturligtvis måste Stub-områdets flaggor också matcha om routrarna är i denna zon.
Efter att ha kontrollerat dessa kriterier, om de matchar, skickar router B sitt Hello-paket till router A. I motsats till A:s meddelande rapporterar Router B att den såg Router A och presenterar sig själv.
Som svar på detta meddelande skickar router A igen Hej till router B, där den bekräftar att den också såg router B, kommunikationskanalen mellan dem består av enheterna 1.1.1.1 och 2.2.2.2, och det är själv enhet 1.1.1.1 . Detta är ett mycket viktigt steg för att etablera en stadsdel. I det här fallet används en tvåvägs 2-WAY-anslutning, men vad händer om vi har en switch med ett distribuerat nätverk på 4 routrar? I en sådan "delad" miljö bör en av routrarna spela rollen som en designad router DR, och den andra bör spela rollen som en säkerhetskopierad router, BDR
Var och en av dessa enheter kommer att bilda en fullständig anslutning, eller ett tillstånd av fullständig anslutning, senare kommer vi att titta på vad detta är, men en anslutning av denna typ kommer endast att upprättas med DR och BDR; de två lägre routrarna D och B kommer att upprättas fortfarande kommunicera med varandra med hjälp av ett tvåvägs anslutningsschema "punkt-till-punkt".
Det vill säga, med DR och BDR upprättar alla routrar en fullständig grannskapsrelation, och med varandra - en punkt-till-punkt-anslutning. Detta är mycket viktigt eftersom under en tvåvägsanslutning mellan intilliggande enheter måste alla Hello-paketparametrar matcha. I vårt fall stämmer allt, så enheterna bildar ett grannskap utan problem.
Så snart tvåvägskommunikation är etablerad, skickar router A till router B ett databasbeskrivningspaket, eller "databasbeskrivning", och går in i ExStart-tillståndet - början av utbytet, eller väntar på att laddas. Databasbeskrivningen är information som liknar innehållsförteckningen i en bok - det är en lista över allt som finns i routingdatabasen. Som svar skickar router B sin databasbeskrivning till router A och går in i Exchange-kanalens kommunikationstillstånd. Om routern i Exchange-tillståndet upptäcker att viss information saknas i dess databas, kommer den att gå in i LOADING-laddningstillståndet och börja utbyta LSR-, LSU- och LSA-meddelanden med sin granne.
Så, router A kommer att skicka en LSR till sin granne, som kommer att svara med ett LSU-paket, till vilket router A kommer att svara till router B med ett LSA-meddelande. Detta utbyte kommer att ske så många gånger som enheterna vill utbyta LSA-meddelanden. Statusen LOADING betyder att en fullständig uppdatering av LSA-databasen ännu inte har skett. När all data har laddats ner kommer båda enheterna att gå in i FULL närliggande läge.
Observera att med en tvåvägsanslutning är enheterna helt enkelt i anslutningstillstånd, och fullt närliggande tillstånd är endast möjligt mellan routrarna, DR och BDR. Detta innebär att varje router informerar DR om förändringar i nätverket, och alla routrar lär dig om dessa förändringar från DR
Valet av DR och BDR är en viktig fråga. Låt oss titta på hur DR väljs i en allmän miljö. Låt oss anta att vårt system har tre routrar och en switch. OSPF-enheter jämför först prioriteten i Hello-meddelanden och jämför sedan router-ID.
Enheten med högst prioritet blir DR Om prioriteringarna för två enheter sammanfaller, väljs enheten med högst router-ID från de två och blir DR
Enheten med näst högsta prioritet eller näst högsta router-ID blir den dedikerade backup-routern BDR. Om DR misslyckas kommer den omedelbart att ersättas av BDR. Den kommer att börja spela rollen som DR, och systemet kommer att välja en annan BDR
Jag hoppas att du har listat ut valet av DR och BDR, om inte, kommer jag att återkomma till denna fråga i en av följande videor och förklara denna process.
Hittills har vi tittat på vad Hello är, databasbeskrivningen och LSR-, LSU- och LSA-meddelanden. Innan vi går vidare till nästa ämne, låt oss prata lite om kostnaden för OSPF.
Hos Cisco beräknas kostnaden för en rutt med hjälp av formeln för förhållandet mellan referensbandbredden, som är inställd på 100 Mbit/s som standard, och kostnaden för kanalen. Till exempel, vid anslutning av enheter via en seriell port är hastigheten 1.544 Mbps, och kostnaden blir 64. Vid användning av en Ethernet-anslutning med en hastighet på 10 Mbps blir kostnaden 10, och kostnaden för en FastEthernet-anslutning med en hastighet på 100 Mbps blir 1.
När vi använder Gigabit Ethernet har vi en hastighet på 1000 Mbps, men i det här fallet antas hastigheten alltid vara 1. Så om du har Gigabit Ethernet på ditt nätverk måste du ändra standardvärdet för Ref. BW med 1000. I det här fallet kommer kostnaden att vara 1, och hela tabellen kommer att räknas om med kostnadsvärdena som ökar med 10 gånger. När vi har bildat angränsningen och byggt LSDB går vi vidare till att bygga routingtabellen.
Efter att ha mottagit LSDB börjar varje router oberoende generera en lista över rutter med hjälp av SPF-algoritmen. I vårt schema kommer router A att skapa en sådan tabell för sig själv. Till exempel beräknar den kostnaden för rutten A-R1 och bestämmer den till 10. För att göra diagrammet lättare att förstå, anta att router A bestämmer den optimala rutten till router B. Kostnaden för länken A-R1 är 10 , länken A-R2 är 100, och kostnaden för rutten A-R3 är lika med 11, det vill säga summan av rutten A-R1(10) och R1-R3(1).
Om router A vill ta sig till router R4 kan den göra detta antingen längs rutten A-R1-R4 eller längs rutten A-R2-R4, och i båda fallen blir kostnaden för rutterna densamma: 10+100 =100+10=110. Väg A-R6 kommer att kosta 100+1= 101, vilket redan är bättre. Därefter överväger vi vägen till router R5 längs rutten A-R1-R3-R5, vars kostnad kommer att vara 10+1+100 = 111.
Vägen till router R7 kan läggas längs två vägar: A-R1-R4-R7 eller A-R2-R6-R7. Kostnaden för den första kommer att vara 210, den andra - 201, vilket betyder att du bör välja 201. Så för att nå router B kan router A använda 4 rutter.
Kostnaden för rutt A-R1-R3-R5-B kommer att vara 121. Rutt A-R1-R4-R7-B kommer att kosta 220. Rutt A-R2-R4-R7-B kommer att kosta 210, och A-R2- R6-R7-B har en kostnad på 211. Baserat på detta kommer router A att välja den rutt som har den lägsta kostnaden, lika med 121, och placera den i rutttabellen. Detta är ett mycket förenklat diagram över hur SPF-algoritmen fungerar. Faktum är att tabellen innehåller inte bara beteckningarna för de routrar genom vilka den optimala rutten går, utan också beteckningarna för de portar som ansluter dem och all annan nödvändig information.
Låt oss titta på ett annat ämne som rör routingzoner. Vanligtvis, när du ställer in ett företags OSPF-enheter, är de alla placerade i en gemensam zon.
Vad händer om enheten som är ansluten till R3-routern plötsligt misslyckas? Router R3 kommer omedelbart att börja skicka ett meddelande till routrarna R5 och R1 att kanalen med den här enheten inte längre fungerar, och alla routrar kommer att börja utbyta uppdateringar om denna händelse.
Om du har 100 routrar kommer de alla att uppdatera länkstatusinformationen eftersom de är i samma gemensamma zon. Samma sak kommer att hända om en av de närliggande routrarna misslyckas - alla enheter i zonen kommer att utbyta LSA-uppdateringar. Efter utbytet av sådana meddelanden kommer själva nätverkstopologin att ändras. När detta händer kommer SPF att räkna om routingtabellerna enligt de ändrade förhållandena. Detta är en mycket stor process, och om du har tusen enheter i en zon måste du kontrollera minnesstorleken på routrarna så att det räcker för att lagra alla LSA:er och den enorma LSDB-länktillståndsdatabasen. Så snart förändringar inträffar i någon del av zonen, beräknar SPF-algoritmen omedelbart om rutterna. Som standard uppdateras LSA var 30:e minut. Denna process sker inte på alla enheter samtidigt, men i alla fall utförs uppdateringar av varje router var 30:e minut. Ju fler nätverksenheter. Ju mer minne och tid det tar att uppdatera LSDB.
Detta problem kan lösas genom att dela upp en gemensam zon i flera separata zoner, det vill säga att använda multizoning. För att göra detta måste du ha en plan eller ett diagram över hela nätverket du hanterar. AREA 0 är ditt huvudområde. Detta är platsen där anslutningen till det externa nätverket görs, till exempel tillgång till Internet. När du skapar nya zoner måste du följa regeln: varje zon måste ha en ABR, Area Border Router. En kantrouter har ett gränssnitt i en zon och ett andra gränssnitt i en annan zon. R5-routern har till exempel gränssnitt i zon 1 och zon 0. Var och en av zonerna måste som sagt vara kopplade till zon noll, det vill säga ha en kantrouter vars ena gränssnitt är kopplat till AREA 0.
Låt oss anta att R6-R7-anslutningen har misslyckats. I det här fallet sprids LSA-uppdateringen endast genom AREA 1 och påverkar endast denna zon. Enheter i zon 2 och zon 0 kommer inte ens att veta om det. Edge-router R5 sammanfattar information om vad som händer i dess zon och skickar sammanfattande information om nätverkets tillstånd till huvudzonen AREA 0. Enheter i en zon behöver inte vara medvetna om alla LSA-ändringar inom andra zoner eftersom ABR-routern kommer att vidarebefordra sammanfattande ruttinformation från en zon till en annan.
Om du inte är helt klar över begreppet zoner, kan du lära dig mer i nästa lektion när vi går in på konfigurering av OSPF-routing och tittar på några exempel.
Tack för att du stannar hos oss. Gillar du våra artiklar? Vill du se mer intressant innehåll? Stöd oss genom att lägga en beställning eller rekommendera till vänner, 30 % rabatt för Habr-användare på en unik analog av nybörjarservrar, som uppfanns av oss för dig: (tillgänglig med RAID1 och RAID10, upp till 24 kärnor och upp till 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2 gånger billigare? Bara här i Nederländerna! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - från $99! Läs om
Källa: will.com