Nejprve otevřete nejkratší cestu - Open Shortest Path First

Open Shortest Path First ( OSPF ) je směrovací protokol pro sítě Internet Protocol (IP). Používá algoritmus směrování stavu spojení (LSR) a spadá do skupiny protokolů vnitřní brány (IGP), fungujících v rámci jednoho autonomního systému (AS). Je definován jako OSPF verze 2 v RFC 2328 (1998) pro IPv4 . Aktualizace pro IPv6 jsou specifikovány jako OSPF verze 3 v RFC 5340 (2008). OSPF podporuje model adresování Classless Inter-Domain Routing (CIDR).

OSPF je široce používaný IGP ve velkých podnikových sítích . IS-IS , další protokol založený na LSR, je běžnější ve velkých sítích poskytovatelů služeb .

Sada internetových protokolů
Aplikační vrstva
Transportní vrstva
Internetová vrstva
Odkazová vrstva

Úkon

Image
Formát paketu OSPF

OSPF byl navržen jako protokol vnitřní brány (IGP) pro použití v autonomním systému , jako je místní síť (LAN). Implementuje Dijkstraův algoritmus , známý také jako algoritmus SPF (shortest path first). Jako směrovací protokol stavu spojení byl založen na algoritmu stavu spoje vyvinutém pro ARPANET v roce 1980 a směrovacím protokolu IS-IS . OSPF byl poprvé standardizován v roce 1989 jako RFC 1131, který je nyní známý jako OSPF verze 1. Vývojové práce pro OSPF před kodifikací jako otevřeného standardu prováděla z velké části společnost Digital Equipment Corporation , která vyvinula vlastní proprietární protokoly DECnet .

Směrovací protokoly jako OSPF vypočítají nejkratší trasu do cíle prostřednictvím sítě na základě algoritmu. První směrovací protokol, který byl široce implementován, Routing Information Protocol (RIP), vypočítal nejkratší trasu na základě skoků, tj. Počet směrovačů, které musel paket IP projít, aby dosáhl cílového hostitele. RIP úspěšně implementoval dynamické směrování , kde se směrovací tabulky mění, pokud se změní topologie sítě . RIP ale nepřizpůsobil své směrování podle měnících se podmínek sítě, jako je rychlost přenosu dat . Poptávka rostla po dynamickém směrovacím protokolu, který dokázal vypočítat nejrychlejší trasu do cíle. OSPF byl vyvinut tak, aby nejkratší cesta sítí byla vypočítána na základě nákladů na trasu s přihlédnutím k šířce pásma , zpoždění a zatížení. OSPF proto provádí výpočet nákladů na trasu na základě parametrů nákladů na propojení, které může správce vážit. OSPF byl rychle přijat, protože se stal známým pro spolehlivý výpočet tras přes velké a komplexní lokální sítě.

Jako směrovací protokol stavu spojení udržuje OSPF databáze stavů propojení, což jsou skutečně mapy topologie sítě, na každém routeru, na kterém je implementován. Stav na dané trase v síti je ve výši pořizovací ceny a OSPF algoritmus umožňuje každému router pro výpočet nákladů na trasách na daném dosažitelné cíle. Pokud správce neprovedl konfiguraci, jsou náklady na propojení cesty připojené k routeru určeny přenosovou rychlostí (1 Gbit/s, 10 Gbit/s atd.) Rozhraní. Rozhraní routeru s OSPF pak bude inzerovat své náklady na propojení na sousední routery prostřednictvím vícesměrového vysílání, známého jako ahoj procedura . Všechny směrovače s implementací OSPF stále odesílají ahoj pakety, a změny sousedních směrovačů se tak stávají známými změnami v ceně jejich propojení. Informace o ceně spojení, tj. Rychlost spojení mezi dvěma směrovači z bodu do bodu, se pak kaskáduje po síti, protože směrovače OSPF inzerují informace, které obdrží od jednoho sousedního routeru, do všech ostatních sousedních routerů. Tento proces zahlcení informací o stavu odkazu prostřednictvím sítě se nazývá synchronizace . Na základě těchto informací všechny směrovače s implementací OSPF průběžně aktualizují své databáze stavů odkazů o informace o topologii sítě a upravují své směrovací tabulky.

Síť OSPF může být strukturována nebo rozdělena na směrovací oblasti pro zjednodušení správy a optimalizaci využití provozu a zdrojů. Oblasti jsou identifikovány 32bitovými čísly, vyjádřenými buď jednoduše v desítkové soustavě, nebo často ve stejné tečce-desítkové notaci používané pro adresy IPv4. Podle konvencí oblast 0 (nula) nebo 0,0.0,0 představuje základní nebo páteřní oblast sítě OSPF. Zatímco identifikace dalších oblastí mohou být zvoleny dle libosti; správci často volí jako identifikátor oblasti IP adresu hlavního routeru v oblasti. Každá další oblast musí mít připojení k páteřní oblasti OSPF. Taková připojení jsou udržována propojovacím routerem, známým jako router s oblastním okrajem (ABR). ABR spravuje samostatné databáze stavových odkazů pro každou oblast, které obsluhuje, a udržuje souhrnné trasy pro všechny oblasti v síti.

OSPF detekuje změny v topologii, například selhání spojení, a během několika sekund konverguje k nové směrovací struktuře bez smyček.

OSPF se stal populárním dynamickým směrovacím protokolem. Dalšími běžně používanými protokoly dynamického směrování jsou RIPv2 a Border Gateway Protocol (BGP). Směrovače dnes podporují alespoň jeden protokol vnitřní brány k inzerci jejich směrovacích tabulek v místní síti. Často implementovanými protokoly vnitřní brány kromě OSPF jsou RIPv2, IS-IS a EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol).

Routerové vztahy

OSPF podporuje složité sítě s více směrovači, včetně záložních směrovačů, k vyvážení zátěže provozu na více propojeních do jiných podsítí. Sousední směrovače ve stejné vysílací doméně nebo na každém konci spojení point-to-point spolu komunikují prostřednictvím protokolu OSPF. Směrovače vytvářejí sousedství, když se navzájem detekovaly. Tato detekce se spustí, když se router identifikuje v paketu protokolu Hello . Po potvrzení se tím vytvoří obousměrný stav a nejzákladnější vztah. Směrovače v síti Ethernet nebo Frame Relay vybírají určený směrovač (DR) a záložní určený směrovač (BDR), které fungují jako rozbočovač pro snížení provozu mezi směrovači. OSPF používá k odesílání paketů „Hello“ a aktualizací stavu propojení jak unicastové, tak vícesměrové přenosové režimy.

Jako směrovací protokol stavu propojení vytváří a udržuje sousedské vztahy pro výměnu aktualizací směrování s jinými směrovači. Tabulka sousedských vztahů se nazývá databáze sousedství . Dva směrovače OSPF sousedí, pokud jsou členy stejné podsítě a sdílejí stejné ID oblasti, masku podsítě, časovače a ověřování. Sousedství OSPF je v podstatě vztah mezi dvěma routery, které jim umožňují navzájem se vidět a rozumět, ale nic víc. Sousedé OSPF si nevyměňují žádné směrovací informace - jediné pakety, které si vyměňují, jsou pakety Hello. Mezi vybranými sousedy se vytvářejí sousedství OSPF a umožňují jim vyměňovat si informace o směrování. Dva směrovače musí nejprve sousedit a teprve potom se mohou stát sousedními. Dva směrovače se stanou sousedními, pokud alespoň jeden z nich je určený směrovač nebo záložní určený směrovač (v sítích typu více přístupů) nebo jsou propojeny typem sítě typu bod-bod nebo z bodu na více bodů. Pro vytvoření sousedského vztahu mezi musí být rozhraní použitá k vytvoření vztahu ve stejné oblasti OSPF. Přestože rozhraní může být konfigurováno tak, aby patřilo do více oblastí, toto se obecně neprovádí. Při konfiguraci ve druhé oblasti musí být rozhraní nakonfigurováno jako sekundární rozhraní.

Stav přilehlého stavu

Každý směrovač OSPF v síti komunikuje s ostatními sousedními směrovači na každém připojovacím rozhraní, aby stanovil stavy všech sousedních zařízení. Každá taková komunikační sekvence je samostatnou konverzací identifikovanou dvojicí ID routeru komunikujících sousedů. RFC 2328 specifikuje protokol pro zahájení těchto konverzací ( Hello Protocol ) a pro vytváření úplných přilehlostí ( Packets Description Packets , Link State Request Packets ). Během svého průběhu každá konverzace routeru přechází maximálně osmi podmínkami definovanými stavovým strojem:

  1. Dolů: Stav dolů představuje počáteční stav konverzace, kdy mezi směrovači s protokolem Hello nebyly vyměněny a uchovávány žádné informace.
  2. Pokus: Stav Pokus je podobný stavu Dolů , kromě toho, že směrovač se snaží navázat konverzaci s jiným směrovačem, ale používá se pouze v sítích NBMA .
  3. Init: Stav Init označuje, že od souseda byl přijat HELLO paket, ale router nenavázal obousměrnou konverzaci.
  4. 2-Way: Stav 2-Way indikuje navázání obousměrné konverzace mezi dvěma routery. Tento stav bezprostředně předchází vzniku sousedství. Toto je nejnižší stav routeru, který lze považovat za určený router.
  5. ExStart: Stav ExStart je prvním krokem sousedství dvou routerů.
  6. Exchange: Ve stavu Exchange směrovač odesílá informace o své databázi stavů propojení sousednímu sousedovi. V tomto stavu je směrovač schopen vyměňovat všechny pakety směrovacího protokolu OSPF.
  7. Načítání: Ve stavu Načítání router požaduje od svého souseda nejnovější reklamy na stav odkazů (LSA) objevené v předchozím stavu.
  8. Úplný: Úplný stav ukončí konverzaci, když jsou směrovače plně sousedící, a stav se objeví ve všech směrovačích LSA routeru a sítě. Databáze stavů odkazů sousedů jsou plně synchronizovány.

Zprávy OSPF

Na rozdíl od jiných směrovacích protokolů OSPF nepřenáší data přes transportní protokol, jako je User Datagram Protocol (UDP) nebo Transmission Control Protocol (TCP). Místo toho OSPF vytváří IP datagramy přímo a balí je pomocí protokolu číslo 89 pro pole IP Protocol . OSPF definuje pět různých typů zpráv pro různé typy komunikace:

Ahoj
Zprávy Hello se používají jako forma pozdravu, aby směrovač mohl objevit další sousední směrovače na svých místních linkách a sítích. Zprávy navazují vztahy mezi sousedními zařízeními (nazývanými přilehlosti) a sdělují klíčové parametry o tom, jak se má OSPF používat v autonomním systému nebo oblasti. Během normálního provozu směrovače posílají svým sousedům v pravidelných intervalech ( ahoj interval ); pokud router přestane přijímat ahoj zprávy od souseda, po uplynutí nastavené doby ( mrtvého intervalu ) router předpokládá, že soused spadl.
Popis databáze ( DBD )
Zprávy s popisem databáze obsahují popisy topologie autonomního systému nebo oblasti. Přenášejí obsah databáze stavů propojení (LSDB) pro oblast z jednoho routeru do druhého. Komunikace velkého LSDB může vyžadovat odeslání několika zpráv tak, že odesílající zařízení bude označeno jako hlavní zařízení a bude odesílat zprávy v pořadí, přičemž podřízený (příjemce informací o LSDB) bude reagovat potvrzeními.
Link State Request ( LSR )
Zprávy o stavu spojení používají jeden router k vyžádání aktualizovaných informací o části LSDB od jiného routeru. Zpráva určuje odkazy, pro které žádající zařízení požaduje více aktuálních informací.
Aktualizace stavu spojení ( LSU )
Zprávy o aktualizaci stavu odkazu obsahují aktualizované informace o stavu určitých odkazů na LSDB. Jsou odesílány jako odpověď na zprávu o požadavku na stav spojení a také pravidelně vysílají nebo vysílají směrovače. Jejich obsah slouží k aktualizaci informací v LSDB směrovačů, které je přijímají.
Potvrzení stavu odkazu ( LSAck )
Zprávy s potvrzením stavu odkazu zajišťují spolehlivost procesu výměny stavu spojení, a to výslovným potvrzením přijetí zprávy o aktualizaci stavu spojení.

Oblasti OSPF

Síť OSPF lze rozdělit na oblasti, které jsou logickými seskupeními hostitelů a sítí. Oblast zahrnuje připojovací směrovač s rozhraními připojenými k síti. Každá oblast spravuje samostatnou databázi stavů propojení, jejíž informace mohou být shrnuty do zbytku sítě připojovacím routerem. Topologie oblasti je tedy mimo oblast neznámá. To snižuje směrování provozu mezi částmi autonomního systému.

Pokud síť obsahuje mnoho tras a zařízení nižší třídy, OSPF zvládne tisíce směrovačů s větší starostí dosáhnout kapacity tabulky FIB ( Forwarding Information Base ). Moderní směrovače nižší třídy mají plný gigabajt paměti RAM, což jim umožňuje zpracovat mnoho směrovačů v oblasti 0. Mnoho zdrojů odkazuje na průvodce OSPF z doby před více než 20 lety, kde bylo působivé mít 64 MB paměti RAM.

Oblasti jsou jednoznačně identifikovány 32bitovými čísly. Identifikátory oblastí se běžně zapisují v desítkové soustavě, známé z adresování IPv4. Nejedná se však o adresy IP a mohou bez konfliktu duplikovat jakoukoli adresu IPv4. Identifikátory oblastí pro implementace IPv6 (OSPFv3) také používají 32bitové identifikátory zapsané ve stejném zápisu. Když je formátování s tečkami vynecháno, většina implementací rozšíří oblast 1 na identifikátor oblasti 0,0.0.1 , ale o některých je známo, že ji rozšíří jako 1.0.0.0 .

OSPF definuje několik speciálních typů oblastí:

Páteřní oblast

Páteřní oblast (známá také jako oblast 0 nebo oblast 0,0.0.0 ) tvoří jádro sítě OSPF. Jsou k němu připojeny všechny ostatní oblasti, a to buď přímo, nebo prostřednictvím jiných routerů. Směrování mezi oblastmi probíhá prostřednictvím směrovačů připojených k páteřní oblasti a k ​​jejich vlastním přidruženým oblastem. Je to logická a fyzická struktura pro 'doménu OSPF' a je připojena ke všem nenulovým oblastem v doméně OSPF. Všimněte si, že v OSPF je termín Autonomous System Boundary Router (ASBR) historický, v tom smyslu, že mnoho domén OSPF může koexistovat ve stejném internetově viditelném autonomním systému, RFC 1996.

Oblast páteře je zodpovědná za distribuci informací o směrování mezi oblastmi bez páteře. Páteř musí být souvislá, ale nemusí být fyzicky souvislá; páteřní konektivitu lze vytvořit a udržovat prostřednictvím konfigurace virtuálních odkazů.

Všechny oblasti OSPF se musí připojit k páteřní oblasti. Toto připojení však může být prostřednictvím virtuálního odkazu. Předpokládejme například, že oblast 0.0.0.1 má fyzické připojení k oblasti 0,0.0.0. Dále předpokládejme, že oblast 0,0.0.2 nemá přímé spojení s páteří, ale tato oblast má připojení k oblasti 0,0.0.1. Oblast 0,0.0.2 může pomocí virtuálního odkazu přes tranzitní oblast 0,0.0.1 dosáhnout páteře. Aby byla oblast tranzitní, musí mít atribut tranzitní, takže nemůže být žádným způsobem podsaditá.

Pravidelná oblast

Pravidelná oblast je pouze oblast bez páteře (nenulová) bez specifické funkce, generující a přijímající souhrnné a externí LSA. Oblast páteře je zvláštním typem takové oblasti.

Tranzitní oblast

Tranzitní oblast je oblast se dvěma nebo více hraničními směrovači OSPF a slouží k přenosu síťového provozu z jedné sousední oblasti do druhé. Tranzitní oblast nepochází z tohoto provozu a není cílem takového provozu. Páteřní oblast je zvláštním typem tranzitní oblasti.

Úsek oblasti

Oblast se zakázaným inzerováním je oblast, která nepřijímá reklamy na trasy mimo AS a směrování z této oblasti je zcela založeno na výchozí trase. ABR odstraní typ 4, 5 LSA z interních směrovačů, pošle jim výchozí trasu 0,0.0.0 a změní se na výchozí bránu. To snižuje velikost LSDB a směrovací tabulky pro interní směrovače.

Modifikace základního konceptu oblasti se zakázaným inzerováním byly implementovány dodavateli systémů, jako je například zcela stubby area (TSA) a non-so-stubby area (NSSA), obojí rozšíření směrovacího zařízení Cisco Systems .

Ne příliš zavalitá oblast

Ne-tak-zavalité plocha (NSSA) je druh pahýl oblasti, která může importovat autonomní systém zahraničních linkách a odesílat je do jiných oblastí, ale stále nemůže přijímat AS-zahraničních linkách z jiných oblastí. NSSA je rozšířením funkce oblasti pahýlů, která umožňuje omezené vstřikování vnějších cest do oblasti pahýlů. Případová studie simuluje, jak se NSSA vypořádává s problémem oblasti pahýlu, kdy není možné importovat externí adresy. Vizualizuje následující činnosti: ASBR importuje externí adresy s LSA typu 7, ABR převádí LSA typu 7 na typ 5 a zaplavuje jej do jiných oblastí, ABR funguje jako „ASBR“ pro ostatní oblasti. ASBR nepřebírají LSA typu 5 a poté převádějí na LSA typu 7 pro danou oblast.

Proprietární rozšíření

Několik prodejců (Cisco, Allied Telesis, Juniper, Alcatel-Lucent, Huawei, Quagga) implementuje níže uvedená dvě rozšíření pro útržky a nepříliš podsadité oblasti. Ačkoli nejsou pokryty standardy RFC, jsou mnohými považovány za standardní funkce v implementacích OSPF.

Totálně zavalitá oblast
Totálně zavalitý oblastí je podobný pahýl oblasti. Tato oblast však neumožňuje souhrnné trasy kromě toho, že nemá externí trasy, to znamená, že mezioborové (IA) trasy nejsou shrnuty do zcela zarostlých oblastí. Jediným způsobem, jak lze provoz směrovat mimo oblast, je výchozí trasa, která je jediným LSA typu 3 inzerovaným do oblasti. Pokud je z oblasti pouze jedna trasa, musí procesor směrování provádět méně rozhodnutí o směrování, což snižuje využití systémových prostředků.
Občas se říká, že TSA může mít pouze jeden ABR.
NSSA zcela zavalitá oblast
Přídavek na standardní funkčnost NSSA je zcela podsaditý NSSA je NSSA, který bere na atributů TSA, což znamená, že typ 3 a 4 Přehled trasy nejsou zaplaveny do tohoto typu oblasti. Je také možné deklarovat oblast, která je zcela stubby i ne-stubby, což znamená, že oblast bude přijímat pouze výchozí trasu z oblasti 0,0.0.0, ale může také obsahovat směrovač autonomního systému (ASBR), který přijímá externí směrování informací a jejich vložení do místní oblasti az místní oblasti do oblasti 0,0.0.0.
Redistribuce do oblasti NSSA vytváří speciální typ LSA známý jako typ 7, který může existovat pouze v oblasti NSSA. NSSA ASBR generuje tento LSA a router NSSA ABR jej překládá do LSA typu 5, který se šíří do domény OSPF.

Nově nabytá dceřiná společnost je jedním příkladem toho, kde by mohlo být vhodné, aby oblast nebyla současně tak strnulá a zcela zavalitá, pokud je praktické místo, kde umístit ASBR, na okraj zcela zarostlé oblasti. V takovém případě ASBR posílá externí do zcela podsadité oblasti a jsou k dispozici reproduktorům OSPF v této oblasti. V implementaci Cisco lze externí trasy shrnout před jejich vložením do zcela zavalité oblasti. Obecně platí, že ASBR by nemělo inzerovat výchozí do TSA-NSSA, ačkoli to může fungovat s extrémně pečlivým designem a provozem, pro omezené speciální případy, ve kterých má taková reklama smysl.

Deklarací zcela zarostlé oblasti jako NSSA, do projednávané oblasti nevstupují žádné externí trasy z páteře, kromě výchozí trasy. Externí dosahují oblasti 0,0.0.0 přes TSA-NSSA, ale do TSA-NSSA nevstupují žádné jiné než výchozí trasy. Směrovače v TSA-NSSA odesílají veškerý provoz do ABR, kromě tras inzerovaných ASBR.

Typy routerů

OSPF definuje následující překrývající se kategorie směrovačů:

Interní router (IR)
Vnitřní router má všechny jeho rozhraní, které patří do stejné oblasti.
Area border router (ABR)
Oblast hraniční router je router, který spojuje jednu nebo více oblastí na hlavní páteřní sítě. Je považován za člena všech oblastí, se kterými je spojen. ABR uchovává v paměti více instancí databáze stavů propojení, jednu pro každou oblast, ke které je router připojen.
Páteřní router (BR)
Páteřní router má rozhraní k páteřní oblasti. Páteřní směrovače mohou být také oblastní směrovače, ale nemusí být.
Autonomní hraniční směrovač systému (ASBR)
Autonomní systém hranice router je router, který je připojen pomocí více než jednoho směrovacího protokolu a výměny směrovacích informací s routery autonomními systémy. ASBR obvykle také používají externí směrovací protokol (např. BGP ) nebo používají statické cesty nebo obojí. ASBR se používá k distribuci tras přijatých od jiných externích AS v rámci vlastního autonomního systému. ASBR vytváří externí LSA pro externí adresy a zaplavuje je do všech oblastí prostřednictvím ABR. Směrovače v jiných oblastech používají ABR jako další přeskakování pro přístup k externím adresám. Poté ABR předá pakety ASBR, který oznámí externí adresy.

Typ routeru je atributem procesu OSPF. Daný fyzický směrovač může mít jeden nebo více procesů OSPF. Například směrovač, který je připojen k více než jedné oblasti a který přijímá trasy z procesu BGP připojeného k jinému AS, je směrovač hraničních oblastí i směrovač autonomního systému.

Každý směrovač má identifikátor, obvykle zapsaný ve formátu desetinné tečky (např. 1.2.3.4) adresy IP. Tento identifikátor musí být stanoven v každé instanci OSPF. Pokud není explicitně nakonfigurován, bude nejvyšší logická adresa IP duplikována jako identifikátor směrovače. Jelikož však identifikátor routeru není IP adresou, nemusí být součástí žádné směrovatelné podsítě v síti a často není proto, aby nedošlo k záměně.

Atributy routeru

Kromě čtyř typů směrovačů používá OSPF termíny označený router (DR) a záložní určený router (BDR), což jsou atributy rozhraní routeru.

Určený router
Určený směrovač (DR) je router rozhraní zvolen ze všech směrovačů v určitém multiaccess síťovém segmentu, obecně předpokládá, že vysílání multiaccess. K podpoře funkce DR na médiu non-broadcast multiaccess (NBMA) mohou být zapotřebí speciální techniky, často závislé na prodejci. Obvykle je moudré konfigurovat jednotlivé virtuální obvody podsítě NBMA jako jednotlivé linky bod-bod; použité techniky jsou závislé na implementaci.
Zálohujte určený router
Záložní určený směrovač (BDR) je router, který se stane určený router, pokud je aktuální určený router má problém, nebo selže. BDR je router OSPF s druhou nejvyšší prioritou v době posledních voleb.

Daný router může mít některá rozhraní, která jsou označena (DR) a jiná, která jsou označena jako záložní (BDR), a jiná, která nejsou určena. Není -li v dané podsíti žádný router DR ani BDR, nejprve se zvolí BDR a poté proběhnou druhé volby pro DR. DR je volen na základě následujících výchozích kritérií:

  • Pokud je nastavení priority na routeru OSPF nastaveno na 0, znamená to, že se NIKDY nemůže stát DR nebo BDR.
  • Když DR selže a BDR převezme vládu, jsou další volby, aby se zjistilo, kdo se stane náhradním BDR.
  • Volby vyhrává router odesílající pakety Hello s nejvyšší prioritou.
  • Pokud se dva nebo více směrovačů shodují s nastavením nejvyšší priority, vyhrává směrovač odesílající Hello s nejvyšší RID (Router ID). POZNÁMKA: RID je nejvyšší logická (zpětná) adresa IP konfigurovaná na routeru, pokud není nastavena žádná logická/zpětná adresa IP, směrovač používá nejvyšší IP adresu nakonfigurovanou na svých aktivních rozhraních (např. 192.168.0.1 by byla vyšší než 10,1 .1.2 ).
  • Router s druhým číslem s nejvyšší prioritou se obvykle stane BDR.
  • Hodnoty priority se pohybují mezi 0 - 255, přičemž vyšší hodnota zvyšuje šance stát se DR nebo BDR.
  • Pokud se router s vyšší prioritou OSPF připojí po volbách online, nestane se DR ani BDR, dokud (alespoň) DR a BDR selžou.
  • Pokud současný DR 'klesne', stávající BDR se stane novým DR a proběhnou nové volby s cílem najít další BDR. Pokud nový DR poté „spadne“ a původní DR je nyní k dispozici, ze stále dříve zvoleného BDR se stane DR.

DR existují za účelem snížení síťového provozu poskytnutím zdroje pro směrování aktualizací. DR udržuje kompletní topologickou tabulku sítě a odesílá aktualizace ostatním směrovačům prostřednictvím vícesměrového vysílání. Všechny směrovače v segmentu více přístupových sítí vytvoří s DR vztah slave/master. Budou tvořit sousedství pouze s DR a BDR. Pokaždé, když router odešle aktualizaci, odešle ji do DR a BDR na adresu vícesměrového vysílání 224.0.0.6 . DR poté odešle aktualizaci všem ostatním směrovačům v oblasti na adresu vícesměrového vysílání 224.0.0.5 . Tímto způsobem se všechny směrovače nemusí neustále aktualizovat a mohou získat všechny své aktualizace z jednoho zdroje. Použití vícesměrového vysílání dále snižuje zatížení sítě. DR a BDR jsou vždy nastaveny/voleny ve vysílacích sítích OSPF. DR lze také zvolit v sítích NBMA (Non-Broadcast Multi-Access), jako je Frame Relay nebo ATM. DR nebo BDR nejsou voleny na spojích point-to-point (jako je připojení WAN point-to-point), protože dva směrovače na obou stranách spoje se musí stát zcela přilehlé a šířku pásma mezi nimi nelze dále optimalizovat. Směrovače DR a non-DR se vyvíjejí z obousměrných na plné sousední vztahy výměnou DD, požadavku a aktualizace.

Směrovací metriky

OSPF používá jako základní směrovací metriku náklady na cestu , které norma definovala tak, aby neodpovídala žádné standardní hodnotě, jako je rychlost, takže návrhář sítě mohl vybrat metriku důležitou pro návrh. V praxi se určuje porovnáním rychlosti rozhraní s šířkou referenčního pásma pro proces OSPF. Náklady se určují vydělením referenční šířky pásma rychlostí rozhraní (ačkoli náklady na jakékoli rozhraní lze ručně přepsat). Pokud je referenční šířka pásma nastavena na „10 000“, pak bude mít 10 Gbit/s spojení cenu 1. Všechny rychlosti nižší než 1 se zaokrouhlí nahoru na 1. Zde je příklad tabulky, která ukazuje metriku směrování nebo „výpočet nákladů“ 'na rozhraní.

Automatický výpočet nákladů na referenční rychlost 10 000
Rychlost rozhraní Cena odkazu Využití
25 Gbit/s 1 SFP28 , moderní přepínače
10 Gbit/s 1 10 GigE , běžné v datových centrech
5 Gbit/s 2 Směrovače NBase-T , Wi-Fi
1 Gbit/s 10 společný gigabitový port
100 Mbit/s 100 low-end port

OSPF je protokol vrstvy 3: pokud je přepínač vrstvy 2 mezi dvěma zařízeními s OSPF, jedna strana může vyjednat rychlost odlišnou od druhé strany. To může na spoji vytvořit asymetrické směrování (směrovač 1 až směrovač 2 může stát „1“ a zpáteční cesta může stát „10“), což může vést k nezamýšleným důsledkům.

Metriky jsou však přímo srovnatelné pouze tehdy, jsou -li stejného typu. Jsou rozpoznány čtyři typy metrik. Při klesající preferenci jsou tyto typy (například vnitřní oblast má vždy přednost před vnější cestou bez ohledu na metriku):

  1. Vnitřní oblast
  2. Mezioborová
  3. Externí typ 1, který zahrnuje jak náklady na externí cestu, tak součet nákladů na vnitřní cestu k ASBR, který inzeruje trasu,
  4. Externí typ 2, jehož hodnota je pouze hodnotou nákladů na externí cestu,

OSPF v3

OSPF verze 3 zavádí úpravy implementace protokolu IPv4. Kromě virtuálních odkazů používají všechny sousední ústředny výhradně lokální adresování odkazů IPv6. Protokol IPv6 běží na odkaz, nikoli na základě podsítě . Byly odstraněny všechny informace o předponě IP z reklam se stavem odkazu a z paketu zjišťování ahoj, díky čemuž je OSPFv3 v podstatě nezávislý na protokolu. Navzdory rozšířenému adresování IP na 128 bitů v IPv6 jsou identifikace oblastí a routerů stále založeny na 32bitových číslech.

Rozšíření OSPF

Dopravní inženýrství

OSPF-TE je rozšířením OSPF, které rozšiřuje expresivitu, aby umožnilo dopravní inženýrství a použití v sítích bez IP. Pomocí OSPF-TE lze vyměňovat více informací o topologii pomocí neprůhledných prvků LSA nesoucích hodnotu typu délka-hodnota . Tato rozšíření umožňují, aby OSPF-TE běžel zcela mimo pásmo sítě datových rovin. To znamená, že jej lze použít také v sítích bez IP, jako jsou optické sítě.

OSPF-TE se používá v sítích GMPLS jako prostředek k popisu topologie, přes kterou lze vytvořit cesty GMPLS. Jakmile má úplnou mapu sítě, používá GMPLS vlastní nastavení a předávání protokolů cesty.

V protokolu RSVP ( Resource Reservation Protocol ) se OSPF-TE používá k záznamu a zaplavování rezervací šířky pásma signalizovaného RSVP pro cesty s přepínáním popisků v databázi stavů propojení.

Optické směrování

 Dokumenty RFC 3717 fungují v optickém směrování pro IP na základě rozšíření OSPF a IS-IS.

Multicast Nejprve otevřete nejkratší cestu

Protokol MOSPF (Multicast Open Shortest Path First) je rozšířením OSPF pro podporu směrování vícesměrového vysílání. MOSPF umožňuje směrovačům sdílet informace o členstvích ve skupinách.

OSPF ve vysílacích a nevysílacích sítích

Ve vysílacích sítích s vícenásobným přístupem se sousední sousedství vytváří dynamicky pomocí vícesměrových paketů ahoj na 224.0.0.5 . DR a BDR jsou voleny normálně a fungují normálně.

Pro nevysílací sítě s více přístupy (NBMA) jsou definovány následující dva oficiální režimy:

  • nevysílané
  • point-to-multipoint

Cisco definovalo následující tři další režimy pro OSPF v topologiích NBMA:

  • nevysílání point-to-multipoint
  • přenos
  • point-to-point

Pozoruhodné implementace

Aplikace

OSPF je široce nasazený směrovací protokol, který dokáže konvergovat síť během několika sekund a zaručit cesty bez smyček. Má mnoho funkcí, které umožňují zavedení zásad týkajících se šíření tras, které může být vhodné ponechat místní, pro sdílení zátěže a pro selektivní import tras. Naproti tomu IS-IS lze naladit na nižší režii ve stabilní síti, což je u ISP běžnější než podnikové sítě. Existuje několik historických nehod, díky nimž se IS-IS stal preferovaným IGP pro ISP, ale dnešní ISP se mohou rozhodnout použít funkce nyní efektivních implementací OSPF, poté, co nejprve zvážili výhody a nevýhody IS-IS v prostředích poskytovatelů služeb. .

OSPF může poskytovat lepší sdílení zátěže na externích odkazech než jiné IGP. Když je výchozí trasa k ISP vložena do OSPF z více ASBR jako externí trasa typu I a jsou zadány stejné externí náklady, ostatní routery přejdou na ASBR s nejnižší cenou cesty z jejího umístění. To lze dále doladit úpravou externích nákladů. Pokud jsou do výchozí trasy od různých poskytovatelů internetových služeb vloženy různé externí náklady, jako externí trasa typu II se výchozí výchozí cena stane primárním východem a vyšší cena se stane pouze zálohou.

Jediným skutečným omezujícím faktorem, který může přimět hlavní ISP k výběru IS-IS přes OSPF, je, pokud mají síť s více než 850 routery.

Viz také

Reference

Další čtení

externí odkazy