OSPF

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2018. november 13-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 34 szerkesztést igényelnek .
OSPF
Név Először nyissa meg a legrövidebb utat
Szint ( az OSI modell szerint ) hálózat
Család TCP/IP
Létrehozva: 1988
Port/ID 89 [1]
A protokoll célja Dinamikus útválasztási protokoll
Leírás RFC 2328
Főbb megvalósítások (kliensek) OpenOSPFD , GNU Zebra , Quagga , Cisco IOS , Mikrotik RouterOS
Alapvető megvalósítások ( szerverek ) OpenOSPFD, GNU Zebra, Quagga, Cisco IOS, Mikrotik RouterOS, HP Comware
 Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon

Az OSPF ( angolul  Open Shortest Path First ) egy dinamikus útválasztási protokoll , amely link-state technológián alapul, és a Dijkstra algoritmusát használja a legrövidebb út megtalálására .

Az OSPF protokollt az IETF fejlesztette ki 1988-ban. A protokoll legújabb verzióját az RFC 2328 (1998) tartalmazza. Az OSPF egy Interior Gateway Protocol ( IGP ). Az OSPF protokoll információkat oszt el az elérhető útvonalakról az ugyanazon autonóm rendszerben lévő útválasztók között .

Az OSPF a következő előnyökkel rendelkezik:

OSPF terminológia

A protokoll működésének leírása

A működés elve a következő:

  1. Az útválasztók bekapcsolása után a protokoll közvetlenül kapcsolódó szomszédokat keres, és "baráti" kapcsolatokat létesít velük.
  2. Ezután információt cserélnek egymással a csatlakoztatott és elérhető hálózatokról. Vagyis hálózati térképet építenek (hálózati topológia). Ez a kártya minden útválasztón ugyanaz.
  3. A kapott információk alapján elindul az SPF (Shortest Path First, "choosing the best path") algoritmus, amely minden hálózathoz kiszámolja a legjobb útvonalat. Ez a folyamat hasonló egy fa felépítéséhez, amelynek gyökere maga az útválasztó, az ágak pedig az elérhető hálózatokhoz vezető útvonalak. Ez a folyamat, vagyis a konvergencia nagyon gyorsan megy végbe.

Az OSPF által támogatott hálózattípusok

Dedikált útválasztó (DR) és tartalék dedikált útválasztó (BDR)

Több hozzáférésű hálózatokban szomszédi kapcsolatok jönnek létre az összes útválasztó között. Ha a szomszédos állam összes útválasztója topológiai információkat cserélne, az az LSA nagyszámú másolatának kiküldését eredményezné. Ha például egy többelérésű hálózatban az útválasztók száma n , akkor n(n-1)/2 szomszédos kapcsolat jön létre. Minden útválasztó n-1 LSA-t küld a szomszédjainak, plusz egy LSA-t a hálózat számára, aminek eredményeként a hálózat n² LSA-t generál.

Egy dedikált útválasztó (DR) és egy tartalék dedikált útválasztó (BDR) van kiválasztva, hogy elkerüljék az LSA-másolatok elosztásának problémáját a több hozzáférésű hálózatokban.

Kijelölt útválasztó (DR) – kezeli az LSA terjesztési folyamatot a hálózatban. A hálózat minden útválasztója szomszédsági kapcsolatot létesít a DR-vel. A változást észlelő útválasztó a hálózatban bekövetkezett változásokra vonatkozó információkat elküldi a kijelölt útválasztónak, amely viszont felelős azért, hogy ez az információ elküldésre kerüljön a több hozzáférési szegmens többi útválasztójához.

A DR routerrel való munka hátránya, hogy ha meghibásodik, új DR-t kell választani. Új szomszéd kapcsolatokat kell kialakítani, és amíg a router adatbázisok nem szinkronizálódnak az új DR adatbázisával, a hálózat nem lesz elérhető a csomagok továbbítására. Ennek a hiányosságnak a kiküszöbölésére a BDR-t választották.

Biztonsági mentésre kijelölt útválasztó (BDR). A hálózat minden útválasztója szomszédos kapcsolatot létesít nemcsak a DR-vel, hanem a BDR-rel is. A DR és a BDR szomszédsági kapcsolatokat is kialakítanak egymással. Amikor a DR meghibásodik, a BDR DR lesz, és ellátja minden funkcióját. Mivel a hálózat útválasztói szomszédos kapcsolatokat építettek ki a BDR-rel, a hálózati leállás minimálisra csökken.

Előfordulhat, hogy az egyik csatlakoztatott többszörös hozzáférésű hálózatban DR-ként vagy BDR-ként kiválasztott útválasztó nem lehet DR (BDR) egy másik csatlakoztatott többszörös hozzáférésű hálózatban. A Role DR (BDR) egy interfész tulajdonsága, nem pedig a teljes útválasztóé. Más szóval, minden olyan többszörös hozzáférésű szegmensen (pl. Ethernet kapcsoló szegmensen), amelyen két vagy több OSPF router kommunikál, a DR/BDR szerepek kiválasztásának és hozzárendelésének folyamata a többi többhozzáférési szegmenstől függetlenül történik.

Protokoll időzítők

Router típusok

A belső útválasztó  olyan útválasztó, amelynek minden interfésze ugyanabba a zónába tartozik. Ezeknek az útválasztóknak csak egy kapcsolatállapot-adatbázisuk van.

Területhatár útválasztó (ABR)  – egy vagy több területet összeköt a gerincterülettel, és átjáróként működik a területek közötti forgalom számára. A határútválasztónak mindig van legalább egy interfésze, amely a gerinczónához tartozik. Az útválasztó minden csatolt zónához külön kapcsolatállapot-adatbázist tart fenn.

A gerinchálózati útválasztó  olyan útválasztó, amelynek mindig van legalább egy interfésze a gerinchálózati zónában. A meghatározás hasonló a határútválasztóhoz, azonban a gerinchálózati útválasztó nem mindig határútválasztó. Az a belső útválasztó, amelynek interfészei a nullzónához tartoznak, szintén gerinchálózat.

Az AS boundary router (ASBR)  olyan útválasztó, amelynek egy portja az OSPF protokolltartományban, egy másik pedig a belső átjáróprotokollok (például RIP vagy EIGRP) tartományában található. Az Autonomous System Border Router bárhol elhelyezhető az autonóm rendszerben, és lehet határútválasztó vagy gerincútválasztó.

Link State Advertisement (LSA) típusok

1. típusú LSA – Router LSA  – az útválasztó linkjeinek állapotának bejelentése. Ezeket az LSA-kat minden útválasztó terjeszti. Az LSA tartalmazza az összes útválasztó hivatkozás leírását és az egyes linkek költségét. Csak ugyanabban a zónában terjesztve.

2. típusú LSA – Hálózati LSA  – a hálózati kapcsolatok állapotának bejelentése. Elosztott DR többszörös hozzáférésű hálózatokban. Az LSA tartalmazza a hálózathoz csatlakoztatott összes útválasztó leírását, beleértve a DR-t is. Csak ugyanabban a zónában terjesztve.

3. típusú LSA – Hálózati összefoglaló LSA  – összefoglaló közlemény a hálózati kapcsolatok állapotáról. A közleményt a border routerek terjesztik. A hirdetés csak a területen kívüli hálózatokhoz vezető útvonalakat írja le, az autonóm rendszeren belüli útvonalakat nem. A border router minden általa ismert hálózatról külön hirdetést küld.

Ha egy útválasztó hálózati összefoglaló LSA-t kap egy határútválasztótól, akkor nem a legrövidebb útszámítási algoritmust futtatja. Az útválasztó egyszerűen hozzáadja az LSA-ban megadott útvonal költségéhez a határútválasztóhoz vezető útvonal költségét. A határútválasztón keresztül a hálózathoz vezető útvonal ezután az útválasztási táblázatba kerül.

4. típusú LSA - ASBR összefoglaló LSA - ASBR linkállapot  összefoglaló hirdetés. A közleményt a border routerek terjesztik. ASBR Summary LSA abban különbözik a Network Summary LSA-tól, hogy az információkat nem a hálózatról, hanem az autonóm rendszer határútválasztójáról osztják szét.

5. típusú LSA - AS Külső LSA  - az autonóm rendszer külső csatornáinak állapotának bejelentése. A bejelentést az AS border router terjeszti az egész AS-ben. A hirdetés az OSPF AS-en kívüli útvonalakat vagy az OSPF AS-en kívüli alapértelmezett útvonalakat ír le.

6. típusú LSA – Multicast OSPF LSA  – Egy speciális LSA, amely csoportos OSPF-alkalmazásokat használ (nem a Cisco implementálja).

7. típusú LSA - AS Külső LSA NSSA -hoz  - közlemények az autonóm rendszer külső csatornáinak állapotáról az NSSA zónában. Ez a közlemény csak az NSSA területén sugározható. A zónahatáron a határútválasztó a 7-es típusú LSA-t 5-ös típusú LSA-vá alakítja.

8-as típusú LSA – Link LSA  – az útválasztó helyi hivatkozási címét és előtagjait hirdeti a linket (linket) megosztó összes útválasztónak. Csak akkor küldjük el, ha egynél több router van a linken. Terjesztés csak a csatornán belül (link).

9. típusú LSA – Területen belüli  előtagú LSA-leképezések: IPv6-előtaglista és útválasztó a Router LSA-hoz, IPv6-előtaglista és átviteli hálózat a hálózati LSA-hoz. Csak ugyanabban a zónában terjesztve.

Zónatípusok

Amikor egy autonóm rendszert zónákra osztanak, az egyik zónához tartozó útválasztók nem ismerik a többi zóna részletes topológiáját.

A zónákra osztás lehetővé teszi:

Minden zónához tartozik egy területazonosító. Az azonosító megadható decimális formátumban vagy IP - cím jelölési formátumban . A zónaazonosítók azonban nem IP-címek, és bármely hozzárendelt IP-címnek megfelelhetnek.

Többféle zóna létezik:

gerincterület

A gerinczóna (más néven nullzóna vagy 0.0.0.0 zóna) képezi az OSPF hálózat magját. Az összes többi zóna csatlakozik hozzá, és a zónák közötti útválasztás a gerinc zónához csatlakoztatott útválasztón keresztül történik. A gerinchálózat felelős az útválasztási információk elosztásáért a nem gerinchálózati területek között. A gerinczónának szomszédosnak kell lennie más zónákkal, de nem kell fizikailag szomszédosnak lennie; a gerinc zónával való kapcsolat virtuális áramkörök segítségével is kialakítható.

Szabványos terület

Normál zóna, amely alapértelmezés szerint jön létre. Ez a zóna csatornafrissítéseket, összefoglaló útvonalakat és külső útvonalakat fogad.

Csonkterület

Egy csonkterület nem fogad el külső útvonalinformációkat egy autonóm rendszerhez, de elfogad más területekről érkező útvonalakat. Ha a csonk területen lévő útválasztóknak információkat kell továbbítaniuk az AS-határon kívülre, akkor az alapértelmezett útvonalat használják. Az ASBR nem tartózkodhat csonk területen.

Teljesen makacs terület

A teljesen makacs terület nem fogad információkat az autonóm rendszer külső útvonalairól és más zónák útvonalairól. Ha az útválasztóknak információkat kell továbbítaniuk a területen kívülre, akkor az alapértelmezett útvonalat használják. Cisco által védett zónatípus.

Nem túl tömzsi terület (NSSA)

Az NSSA zóna egy további LSA típust határoz meg, a 7-es LSA típust. Az ASBR egy NSSA zónában is elhelyezkedhet.

OSPF csomagformátum

Az OSPF csomag közvetlenül az IP csomag adatmezőjébe van beágyazva . Az OSPF IP datagram fejlécében a felső réteg protokoll mezőjének értéke 89.

Csomag fejléce

Oktett 0 egy 2 3 négy 5 6 7 nyolc 9 tíz tizenegy 12 13 tizennégy tizenöt 16 17 tizennyolc 19 húsz 21 22 23 24 25 26 27 28 29 harminc 31
0-3 változat típus csomag hossza
4-7 Router ID
8-11 területazonosító
12-15 Ellenőrző összeg Hitelesítés típusa
16-19 Hitelesítés
20-23

Hello csomag

A hello csomag célja a szomszédokkal való kapcsolatok kialakítása és fenntartása. A csomag rendszeres időközönként elküldésre kerül az összes útválasztó interfészhez.

Oktett 0 egy 2 3 négy 5 6 7 nyolc 9 tíz tizenegy 12 13 tizennégy tizenöt 16 17 tizennyolc 19 húsz 21 22 23 24 25 26 27 28 29 harminc 31
0-3 változat Típus = 1 csomag hossza
4-7 Router ID
8-11 területazonosító
12-15 Ellenőrző összeg Hitelesítés típusa
16-19 Hitelesítés
20-23
24-27 hálózati maszk
28-31 helló intervallum Lehetőségek router prioritás
32-35 Router holt intervallum
36-39 Kijelölt router
40-43 Biztonsági mentés kijelölt router
44-47 Szomszéd azonosító
… …

Adatbázis leírása

Az Adatbázis leírása csomag leírja a hivatkozási állapot adatbázis tartalmát. A csomagok cseréje a szomszédsági állapot létrejöttekor történik.

Oktett 0 egy 2 3 négy 5 6 7 nyolc 9 tíz tizenegy 12 13 tizennégy tizenöt 16 17 tizennyolc 19 húsz 21 22 23 24 25 26 27 28 29 harminc 31
0-3 változat Típus = 2 csomag hossza
4-7 Router ID
8-11 területazonosító
12-15 Ellenőrző összeg Hitelesítés típusa
16-19 Hitelesítés
20-23
24-27 Interfész MTU Lehetőségek 0 0 0 0 0 én M KISASSZONY
28-31 DD sorszám

Link állapot kérés

A Link State Request csomagot úgy tervezték, hogy lekérje a szomszédos útválasztó adatbázisának egy részét.

Oktett 0 egy 2 3 négy 5 6 7 nyolc 9 tíz tizenegy 12 13 tizennégy tizenöt 16 17 tizennyolc 19 húsz 21 22 23 24 25 26 27 28 29 harminc 31
0-3 változat típus=3 csomag hossza
4-7 Router ID
8-11 területazonosító
12-15 Ellenőrző összeg Hitelesítés típusa
16-19 Hitelesítés
20-23
24-27 L.S. típus
28-31 Link állapotazonosító
32-35 Reklám Router
… …

Link állapot frissítése

A Link State Update csomag célja a hivatkozás állapotáról szóló közlemények küldése. A csomag ugrásonként kerül elküldésre a multicast címre .

Oktett 0 egy 2 3 négy 5 6 7 nyolc 9 tíz tizenegy 12 13 tizennégy tizenöt 16 17 tizennyolc 19 húsz 21 22 23 24 25 26 27 28 29 harminc 31
0-3 változat Típus = 4 csomag hossza
4-7 Router ID
8-11 területazonosító
12-15 Ellenőrző összeg Hitelesítés típusa
16-19 Hitelesítés
20-23
24-27 LSA száma
  LSA

Link állapotának elismerése

Visszaigazolja a Link State Update csomag kézhezvételét.

Oktett 0 egy 2 3 négy 5 6 7 nyolc 9 tíz tizenegy 12 13 tizennégy tizenöt 16 17 tizennyolc 19 húsz 21 22 23 24 25 26 27 28 29 harminc 31
0-3 változat Típus = 5 csomag hossza
4-7 Router ID
8-11 területazonosító
12-15 Ellenőrző összeg Hitelesítés típusa
16-19 Hitelesítés
20-23
  LSA fejlécek

Az OSPF protokoll verziói

OSPF 1. verzió

OSPF 2. verzió

támogatja az IPv4 protokoll verzióját

OSPF 3. verzió

támogatja az IPv6 protokoll verzióját

Kritika

Úgy gondolják, hogy a bemeneti információáramlás elosztásának minőségére vonatkozó meghatározott kritérium Dijkstra algoritmusának használata miatt egyáltalán nem védi meg az IP-hálózatot a torlódástól, ami további módszerek alkalmazását igényli a bemeneti információáramlás csökkentésére. a torlódás valószínűsége. Például javasolt a maradék csatornakapacitás használata az allokációs kritériumokban [2] .

Ugyanakkor az algoritmus gyakorlati megvalósításának viszonylagos egyszerűsége a protokoll pozitív tulajdonságainak tudható be.

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ https://www.iana.org/assignments/protocol-numbers/protocol-numbers.xhtml
  2. A _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ , 2008.

Irodalom