OSPF (Open Shortest Path First) – дословно переводится как «Сперва открытый короткий путь» - надежный протокол внутренней маршрутизации с учетом состояния каналов (Interior gateway protocol, IGP ). Как правило, данный протокол маршрутизации начинает использоваться тогда, когда протокола RIP уже не хватает по причине усложнения сети и необходимости в её легком масштабировании.

OSPF наиболее широко используемый протокол внутренней маршрутизации. Когда идёт речь о внутренней маршрутизации, то это означает, что связь между маршрутизаторами устанавливается в одном домене маршрутизации, или в одной автономной системе. Представьте компанию среднего масштаба с несколькими зданиями и различными департаментами, каждое из которых связано с другим с помощью канала связи, которые дублируются с целью увеличения надежности. Все здания являются частью одной автономной системы. Однако при использовании OSPF, появляется понятие «площадка», «зона» (Area), которое позволяет сильнее сегментировать сеть, к примеру, разделение по «зонам» для каждого отдельного департамента.

Для понимания необходимости данных «зон» при проектировании сети, необходимо понять, как OSPF работает. Есть несколько понятий, связанных с этим протоколом, которые не встречаются в других протоколах и являются уникальными:

• Router ID: Уникальный 32-х битный номер, назначенный каждому маршрутизатору. Как правило, это сетевой адрес с интерфейса маршрутизатора, обладающий самым большим значением. Часто для этих целей используется loopback интерфейс маршрутизатора.
• Маршрутизаторы-соседи: Два маршрутизатора с каналом связи между ними, могут посылать друг другу сообщения.
• Соседство: Двухсторонние отношения между маршрутизаторами-соседями. Соседи не обязательно формируют между собой соседство.
• LSA: Link State Advertisement – сообщение о состоянии канала между маршрутизаторами.
• Hello сообщения: С помощью этих сообщений маршрутизаторы определяют соседей и формируют LSA
• Area (Зона): Некая иерархия, набор маршрутизаторов, которые обмениваются LSA с остальными в одной и той же зоне. Зоны ограничивают LSA и стимулируют агрегацию роутеров.

OSPF – протокол маршрутизации с проверкой состояния каналов. Представьте себе карту сети – для того, чтобы ее сформировать, OSPF совершает следующие действия:

1. Сперва, когда протокол только запустился на маршрутизаторе, он начинает посылать hello-пакеты для нахождения соседей и выбора DR (designated router, назначенный маршрутизатор). Эти пакеты включают в себя информацию о соседях и состоянии каналов. К примеру, OSPF может определить соединение типа «точка-точка», и после этого в протоколе данное соединение «поднимается», т.е. становится активным. Если же это распределенное соединение, маршрутизатор дожидается выбора DR перед тем как пометить канал активным.
2. Существует возможность изменить Priority ID для, что позволит быть уверенным в том, что DR-ом станет самый мощный и производительный маршрутизатор. В противном случае, победит маршрутизатор с самым большим IP-адресом. Ключевая идея DR и BDR (Backup DR) , заключается в том, что они являются единственными устройствами, генерирующими LSA и они обязаны обмениваться базами данных состояния каналов с другими маршрутизаторами в подсети. Таким образом, все не-DR маршрутизаторы формируют соседство с DR. Весь смысл подобного дизайна в поддержании масштабируемости сети. Очевидно, что единственный способ убедиться в том, что все маршрутизаторы оперируют одной и той же информацией о состоянии сети – синхронизировать БД между ними. В противном случае, если бы в сети было 35 маршрутизаторов, и требовалось бы добавить еще одно устройство, появилась бы необходимость в установлении 35 процессов соседства. Когда база централизована (т.е существует центральный, выбранный маршрутизатор - DR) данный процесс упрощается на несколько порядков.
3. Обмен базами данных – крайне важная часть процесса по установлению соседства, после того как маршрутизаторы обменялись hello-пакетами. При отсутствии синхронизированных баз данных могут появиться ошибки, такие как петли маршрутизации и т.д. Третья часть установления соседства – обмен LSA. Это понятие будет разобрано в следующей статье, главное, что необходимо знать – нулевая зона (Area 0) особенная, и при наличии нескольких зон, все они должны быть соединены с Area 0. Так же это называется магистральной зоной.

Типы маршрутизаторов OSPF

Разберем различные типы маршрутизаторов при использовании протокола OSPF:

• ABR

Area Border Router – маршрутизатор внутри нулевой зоны, через который идет связь с остальными зонами

• DR, BDR

Designated Router, Backup Designated Router – этот тип маршрутизаторов обсуждался выше, это основной и резервирующий маршрутизаторы, которые ответственны за базу данных маршрутизаторов в сети. Они получают и посылают обновления через Multicast остальным маршрутизаторам в сети.

• ASBR

Autonomous System Boundary Router – этот тип маршрутизаторов соединяет одну или несколько автономных систем для осуществления возможного обмена маршрутами между ними.

Подведем итоги

• OSPF является быстро сходящимся протоколом внутренней маршрутизации с контролем состояния каналов
• Процесс соседства формируется между соседними маршрутизаторами через DR и BDR, используя LSA
• Зоны в данном протоколе маршрутизации используются для ограничения LSA и суммирования маршрутов. Все зоны подключаются к магистральной зоне.

Полезна ли Вам эта статья?

Пожалуйста, расскажите почему?

Нам жаль, что статья не была полезна для вас:(Пожалуйста, если не затруднит, укажите по какой причине? Мы будем очень благодарны за подробный ответ. Спасибо, что помогаете нам стать лучше!

Введение.

Протокол OSPF (Open Shortest Path First), на русский можно перевести как
протокол кратчайшего пути (маршрута).

OSPF является промышленным протоколом, который описывается в соответсвующем RFC 2328

Протоколы маршрутизации делятся на три типа:

1. Дистанционно-векторные протоколы
2. Протоколы по состоянию каналов
3. Смешанные протоколы.

OSPF относится к протоколам по состоянию каналов.

Для того, чтоб начать обмен маршрутной информацией между
маршрутизаторами, необходимо уставновить связь между соседними
маршрутизаторами.

OSPF — масштабируемый протокол маршрутизации, он может быть использован
как в отдельной единственной зоне в небольших сетях, так и в нескольких
занах большой сети. Можно сгруппировать некоторые маршрутизаторы в одну
Area, а другие в другую. Тем самым изменения маршрутной информации в
одной зоне, не повлияет на работоспособность другой. Для взаимодействия
нескольких зон используют Area0, т.е. это зона является магистралью
(backbone).

Состояния протокола OSPF.

При уставке связи между маршрутизаторами, протокол OSPF имеет следующие
состояния. Стоит хорошо усвоить работу этих состояний, т.к. это является
основополагающим в понимании OSPF.

Сущесвтует 5 состояний:

1. Состояние отключено (down state)
2. Cостояние инициализации (init state)
3. Двусторонее соединение (Two-way)
4. ExStart
5. Обмен (Exchange)
6. Загрузка (Loading)
7. Установка полной смежности (Full adjecency)

Для разбора всех этих состояний, нам требуется ещё знать, какие типы
пакетов используются в протоколе OSPF.

Типы пакетов в протоколе OSPF:
— Hello пакет — данный тип пакета предназначен для создания и поддержки таблицы соседних устройств.
— DBD пакет (Database Description packet), как видно из название это пакет описания содержимого базы данных

состояния каналов маршрутизатора.
— LSR (Link State Request) — запрос о состоянии каналов, предназначен для запроса
отдельного фрагмента базы данных

состояния каналов.
— LSU (Link state update) — обновление состояния каналов. Данный пакет передает
в себе обновление о состоянии

каналов.
— LSAck (Link state acknowledgment) — Подтверждение о получении от соседнего
устройства LSA (Link State Advertisement).

Теперь рассмотрим состояния и переходы между состояниями более подробно.

Самое простое состояние, и не требует детального описания. В двух
словах, это состояние, при котором не происходил обмен между соседними
маршрутизаторами, маршрутизатор ожидает перехода в следующее состояние —
Init State, состояние инициализации.

В состоянии инициализации маршрутизатор OSPF посылает Hello пакеты для
установки связи между соседними устройствами, по умолчанию каждые 10
секунд. Когда интерфейс получает Hello пакет, маршрутизатор переходит в
состояние инициализации, другими словами, маршрутизатор «понимает» что
на этом интерфейсе есть соседнее устройство.

3. Состояние двусторонней связи (Two-way).

Каждый маршрутизатор OSPF пытается установить связь со всеми своими
соседями, это просиходит с помощью пакета Hello. В пакете Hello
передается список всех известных соседних маршрутизаторов. Если
маршрутизатор принимает пакет Hello и «видит» в этом пакете себя, то
считается что состояние двусторонней связи установлено.

Данное состояние является базовым, но для совместного использования
маршрутной инфомарцией этого недостаточно.

4. Состояние ExStart.

Для установки состояние ExStart использутеся пакет DBD (описание базы
данных). Так же в этом состоянии «выясняется», какой из маршрутизаторов
является ведущим (master), а какой ведомый (slave). Выбор осуществляется
по ID маршрутизатора. Маршутизатор, у которого ID больше становится
master. После того, как определены роли маршрутизаторов, маршрутизаторы
переходят в следующее состояние — обмена.

В состоянии Exchange, как видно из названия, происходит обмен информации
о состоянии каналов. После получения маршрутизатором такой информации,
маршрутизатор сравнивает с своей базой данных и если такая информация
отсутсвует, то маршрутизатор запрашивает полную информацию о данном
канале. Полный обмен информации происходит в следующем состоянии —

В состоянии Exchange, маршрутизатор нашел информацию, которой нет в
собственной базе данных, для получения полной информации об этом канале
маршрутизатор посылает пакет-запрос LSR (Link State Request)
соответсвующему соседу. Сосед отвечает пакетом LSU (Link State Update),
в котором содержится полная информация о запрашиваемом канале. После
получения пакета LSU, маршрутизатор должен подтвердить это
соответсвующим пакетом (LSAck).

7. Full adjacency — Состояние полной смежности.

После загрузки всех данных, в состоянии Loading, маршрутизаторы
считаются полностью смежными. Каждый маршрутизатор имеет свою таблицу
смежных маршрутизаторов.

При прохождении всех этих состояний, в маршрутизаторе будет сформированы
три базы данных.

1. База данных канального уровня. — в данной базе содержится вся
информация о состоянии каналов всех маршрутизаторов, т.е. данная БД
содержит общую топологию всей сети. Следует отметить, что все
маршрутизаторы имеют одинаковую БД канального уровня.

2. База данных о смежных устройствах. — Список всех устройств, с
которыми установлено двусторонние соединение.

3. Таблица маршрутизации. — Список маршрутов, который сформирован каждым
маршрутизатором с помощью алгоритма SPF.

Маршруты вычисляются из базы данных канального уровня. И вычисляются
каждым маршрутизатором самостоятельно!

Протокол OSPF поддерживает следующие типы сетей:

1. Широковещательные сети множественного доступа (broadcast multiaccess)
2. Нешироковещательные сети множественного доступа (nonbroadcast multiaccess — NBMA)
3. Point — to — Point. «Точка-точка».
4. Point — to — multipoint. «точка-многоточек»

В широковещательных сетях, с множеством маршрутизаторов, появляется
слишком много служебной информации, когда все маршрутизаторы начинают
обмениваться данными, своими маршрутами, и т.д.

Для уменьшения слежебного трафика используется выбор назначенного и
резервного маршрутизатора (DR — designated router и BDR — backup
designated router), которые и будут рассылать все необходимые маршруты
остальным маршрутизатором. Смысл этого в том, что все маршрутизаторы
устанавливают состояние полной смежности только с DR/BDR и только им
послылают информацию о состоянии своих каналов, тем самым происходит
уменьшение служебного трафика в сети.

«Общение» между маршрутизаторами и DR/BDR осщуествляется с помощью
мультикаста — 224.0.0.5. «Общение» между DR и BDR происходит по своему
мультикаст адресу — 224.0.0.6

В сетях point — to — point существует только два маршрутизатора,
соответсвенно не нужно выбирать ни DR ни BDR.

OSPF (англ. Open Shortest Path First) — протокол динамической маршрутизации, основанный на технологии отслеживания состояния канала (link-state technology) и использующий для нахождения кратчайшего пути Алгоритм Дейкстры (Dijkstra’s algorithm).

Для бизнеса использование данного протокола дает следующие преимущества:

Отказоустойчивость. В случаи выхода из строя любого из маршрутизаторов, обмен информацией мгновенно переключается на другой маршрут, что предотвращает простои в работе.

Экономия. Связь между узлами надежно резервируется, а изменение структуры не требует больших трудозатрат. Таким образом не нужно содержать много персонала, который будет обслуживать систему.

Снижение рисков. Использование данной технологии значительно снижает риски простоя, а также риск зависимости функционирования системы от обслуживающего персонала.

Для того чтобы понять принцип работы OSPF как протокола динамической маршрутизации, рассмотрим следующую конкретную схему.

Например, есть следующая структура:

3 различных офиса, шлюзами у которых являются маршрутизаторы Router 1, Router 2, Router 3. Между офисами происходит обмен информацией, но происходит это через промежуточный узел с целью сделать невозможным отслеживание факта связи этих офисов.

В качестве промежуточных узлов используется 2 маршрутизатора, расположенных в разных локациях: высокопроизводительный и более дорогой Router5, c широким каналом интернет и более дешевый Router 6 использующий дешевый канал интернет. Соответственно по умолчанию связь между всеми тремя филиалами должна происходить через Router5, если этот роутер выходит из строя - весь трафик в кратчайшее время переключается на Router 6, в случаи если оба промежуточных роутера вышли из строя – связь между филиалами осуществляется на прямую, поскольку простой в работе для данной компании важнее безопасности. В качестве роутеров используются CISCO 881 k9.

Для реализации заданной схемы построим между всеми узлами сети защищенные туннели IPSEC, через которые построим GRE туннели, это делается для того, чтобы шифровать весь трафик проходящий через туннель и в тоже время использовать для управления трафиком не политики IpSEC, а таблицы маршрутизации роутеров. Далее нам необходимо направить трафик так, как того требует условия задачи, для этого каждому сегменту маршрута присваивается стоимость и трафик пойдет по пути наименьшей стоимости. Логическая схема реализации представлена на рисунке ниже.

Рисунок 1 - Схема работы с зашифрованной базой данных

Техническая реализация OSPF на CISCO Router выглядит следующим образом (предполагается что туннели уже построены):

Активация и настройка протокола выполняется в режиме глобального конфигурирования:

router ospf 1 (активация протокола и присвоение идентификатора)

router-id 192.168.1.254 (задание ID роутера, используется адрес его интерфейса)

area 1 authentication message-digest (настройка аутентификации type 2 для зоны 1, пароль задается на интерфейсах)

network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 1 (задание сетей для анонсирования)

Аналогичные операции выполняются на других роутерах и в результате каждый роутер будет передавать информацию о своих сетях другому. Таким образом в конечном итоге каждый маршрутизатор будет видеть любую сеть через любой из созданных туннелей.

interface Tunnel0 (заходим на интерфейс)

ip ospf authentication message-digest (задаем аутентификацию)

ip ospf message-digest-key 1 md5 Fkjf8i39fdks84l9 (вводим ключ аутентификации для нашей зоны)

ip ospf cost 5 (указываем стоимость прохождения трафика через указанный интерфейс)

ip ospf hello-interval 1 (указываем минимальный интервал обмена Hello пакетами, это позволяет минимизировать время обнаружения роутера)

ip ospf dead-interval 5 (указываем время в течении которого маршрут будет считаться мертвый, если от него не получено ответа)

ip ospf mtu-ignore (отключаем проверку MTU)

Аналогичные действия выполним на других интерфейсах с указанием соответствующей стоимости (значение cost, как указано на схеме).

В результате получим систему, которая обменивается трафиком согласно условия задачи:

• По умолчанию трафик между офисами пойдет по кратчайшему пути через Router5, стоимость маршрута будет 5+5=10
• Если Router5 не доступен, трафик пойдет через Router6, цена маршрута будет 10+10=20
• Если оба промежуточных узла выйдут из строя трафик пойдет прямо по туннелям между узлами, стоимость маршрута составит 25

Таким образом благодаря использованию динамической маршрутизации на базе OSPF мы получили

Введение

OSPF (Open Shortest Path First) – протокол динамической маршрутизации. Данный протокол является открытым стандартом, его поддерживают практически все производители сетевого оборудования. Благодаря гибкости протокола, с помощью него легче и эффективнее можно реализовать поставленные задачи по маршрутизации трафика.

Основными отличиями от протоколов семейства distance-vector являются:

• Возможность использования шаблонной маски для более тонкой настройки;
• Высокая скорость сходимости протокола;
• Экономия сетевых ресурсов;
• Использование мультикаста вместо широковещательных запросов;
• Обновление информации по мере изменения топологии сети;
• Использование стоимость (cost) в качестве метрики.

OSPF использует так называемые пакеты Link-State Advertisement (LSA) для обмена данными между ближайшими соседями. К слову, список всех напрямую подключенных соседей каждый маршрутизатор хранит в специальной таблице под названием neighbor table . Благодаря обмену пакетами LSA и информации, полученной от соседей, маршрутизаторы выстраивают таблицу топологии сети topology table и заносят данные в базу Link-State Database (LSDB) . Обмен пактетами LSA происходит до тех пор, пока все маршрутизаторы, находящиеся в одной области , не выстроят идентичные базы LSDB. После этого, каждый из них выстроит таблицу маршрутизации routing table , согласно полученной информации. По сути, таблица топологии сети представляет собой базу данных, в которой отражены все маршрутизаторы области и пути их достижения. Таблица топологии сети отличается от таблицы маршрутизации тем, что в первой, маршрутизатор еще не принял решение, какой использовать оптимальный путь для достижения той или иной сети.

Маршрутизатор внесет изменение в таблицу топологии сети только после того, как он получит от своего соседа пакет LSA с обновленными данными. Любой маршрутизатор в области обязан сгенерировать LSA и отправить его всем своим соседям в одном из трех случаев:

• 1. Произошло изменение в топологии сети (потеря физической связи с соседом, сосед не откликается на hello сообщения);
• 2. Получен пакет LSA от другого соседа* , который должен быть передан по цепочке следующему, до тех пор, пока все маршрутизаторы не обновят свои таблицы топологии сети;
• 3. Прошло 30 минут без изменений в сети.

* Если номер последовательности LSA новый, тогда маршрутизатор передаст его всем своим соседям.

* Если номер последовательности LSA совпадает с недавней записью в таблице топологии, то этот пакет игнорируется.

* Если номер последовательности более старый, тогда маршрутизатор сгенерирует и отошлет новую версию LSA обратно тому, от кого были получены устаревшие данные.

Итак, каждый маршрутизатор содержит 3 таблицы:

• Таблица соседей (Neighbor table);
• Таблица топологии (Topology table);
• Таблица маршрутизации (Routing table).

Для того, чтобы поддерживать связь с соседями, маршрутизаторы обмениваются hello пакетами каждые 10 секунд. Каждый hello пакет содержит следующие поля:

От стадии знакомства до момента полного «взаимопонимания», маршрутизаторы преодолевают несколько этапов:

• Down – обмен OSPF пакетами не происходит;
• Init – обмен hello пакетами;
• 2Way – связь установлена;
• Exstart – выбор DR (главного устройства) и BDR (backup устройства) в сетях с множественным доступом (multi-access networks);
• Exchange – обмен Database Descriptor (DBD) пакетами, которые содержат по сути заголовки LSA пакетов и описывают содержание контента базы данных Link-state;
- загрузка недостающей части базы данных Link-state, если в этом есть необходимость;
• Full - достижение полной взаимосвязи, все базы данных синхронизированны.

Метрику или стоимость одного линка, маршрутизатор рассчитывает по формуле 100.000.000bps(100Mbps)/LinkSpeed . Подсчитав суммарную стоимость линков до удаленной сети, маршрутизатор выберет оптимальный маршрут.

Designated Router и Backup Designated Router

Выше были упомянуты аббревиатуры DR (Designated Router) и BDR (Backup Designated Router) . Это роли, которые могут исполнять маршрутизаторы, если они находятся в одном широковещательном сегменте. Выбор одного устройства, который будет исполнять роль DR существенно снизит нагрузку на сеть. Достигается это тем, что маршрутизаторы, находящиеся в одном сегменте, будут устанавливать взаимосвязи (adjacencies) не друг с другом, а только с DR. Выбор же BDR повысит отказоустойчивость сети, т.к. он мгновенно займет место DR, в случае выхода его из строя.

Выборы DR и BDR проводятся согласно следующим критериям:

1. Приоритет (Priority) - определяет, какой маршрутизатор займет роль DR. Чем больше значение, тем лучше. По умолчанию приоритет равен 1.
2. Если приоритеты равны, предпочтение будет отдано маршрутизатору с наибольшим Router ID (обычно равен IP адресу).
3. Маршрутизатор, занявший второе место после DR, становится BDR.

При отсутствии DR и BDR в multi-access сети, количество взаимосвязей возростало бы в геометрической прогрессии относительно количества маршрутизаторов. Число взаимосвязей исчислялось бы по формуле (n(n-1))/2 , где n – количество маршрутизаторов.

Например:

DR уменьшит количество взаимосвязей до 3-х:

В отказоустойчивой модели, количество связей будет равно 5-ти:

Все маршрутизаторы в сегменте отправляют LSA пакеты на адрес 224.0.0.6 (для DR), в свою очередь, DR извещает маршрутизаторы посредством отсылки LSA на адрес 224.0.0.5 . После чего, каждый маршрутизатор в сети должен отправить подтверждение для DR о получении пакета.

DR не изменит свою роль, даже если в сети появится маршрутизатор с лучшим приоритетом. Если DR перестанет отсылать hello пакеты, его место займет BDR.

Области OSPF

Область OSPF представляет собой логическую группу маршрутизаторов с идентичными таблицами топологии сети. В каждой отдельной области алгоритмы SPF протекают независимо от других областей. Разделение на области необходимо для того, чтобы снизить нагрузку на саму сеть, а также память и процессор маршрутизаторов в одной области. Все потому, что чем шире OSPF область, тем чаще будет предпринято использование алгоритма SPF маршрутизаторами.

Алгоритм SPF используется маршрутизатором для расчета кратчайшего пути до удаленной сети.

Чем больше область, тем объемнее становится таблица маршрутизации и тем дольше будет происходить поиск нужного маршрута. В больших сетях топология разрастается до таких размеров, что управлять ей становится невозможно, более того, маршрутизаторы обмениваются таблицами топологии сети каждые 30 минут.

Из-за роста баз данных и количества необходимых расчетов, загрузка процессора маршрутизатора увеличивается одновременно со снижением доступного объема памяти. В результате увеличивается время задержки пересылки пакетов и время сходимости протокола OSPF между маршрутизаторами. Не исключаются проблемы потери связи и потери пакетов.

OSPF различает два типа областей: нулевая область и все остальные области. Нулевая область представляет из себя центральную область. Все остальные области должны быть смежны с ней. Маршрутизаторы, которые стоят на границе области, смежной с нулевой, называются Area Border Routers (ABR) . Маршрутизаторы, которые импортируют маршруты из других сетевых протоколов, отличных от OSPF, называются Autonomous System Boundary Routers (ASBR) .

Посмотрело: 9780

0 В данной статье дается вводная информация о протоколе динамической маршрутизации OSPF, обсуждаются понятия автономных систем, описывается работа алгоритма Sorts Path First (SPF), предложенный Дикстрой и возможности протокола.

Введение

Открытый протокол, базирующийся на алгоритме поиска наикратчайшего пути (Open Shortest Path Fisrt - OSPF) является протоколом маршрутизации, разработанным для сетей IP рабочей группой Internet Engineering Task Force (IETF), занимающейся разработкой протоколов для внутрисистемных роутеров (interior gateway protocol - IGP).

Как видно из его названия, OSPF имеет две основных характеристики. Первая из них-это то, что протокол является открытым, т.е. его спецификация является общественным достоянием. Второй его главной характеристикой является то, что он базируется на алгоритме SPF. Алгоритм SPF иногда называют алгоритмом Dijkstra по имени автора, который его разработал.

Основы технологии

OSPF является протоколом маршрутизации с об"явлением состояния о канале (link-state). Это значит, что он требует отправки об"явлений о состоянии канала (link-state advertisement - LSA) во все роутеры, которые находятся в пределах одной и тойже иерархической области. В oб"явления LSA протокола OSPF включается информация о подключенных интерфейсах, об использованных показателях и о других переменных. По мере накопления роутерами OSPF информации о состоянии канала, они используют алгоритм SPF для расчета наикратчайшего пути к каждому узлу.

Являясь алгоритмом с об"явлением состояния канала, OSPF отличается от RIP и IGRP, которые являются протоколами маршрутизации с вектором расстояния. Роутеры, использующие алгоритм вектора расстояния, отправляют всю или часть своей таблицы маршрутизации в сообщения о корректировке маршрутизации, но только своим соседям.

В отличие от RIP, OSPF может работать в пределах некоторой иерархической системы. Самым крупным об"ектом в этой иерархии является автономная система (Autonomous System - AS) AS является набором сетей, которые находятся под единым управлением и совместно используют общую стратегию маршрутизации. OSPF является протоколом маршрутизации внутри AS, хотя он и способен принимать маршруты из других AS и отправлять маршруты в другие AS.

Любая AS может быть разделена на ряд зон или областей(area). Зона - это группа смежных сетей и подключенных к ним хостов. Роутеры, имеющие несколько интерфейсов, могут участвовать в нескольких зонах. Такие роутеры, которые называются пограничными областными роутерами (area border routers), поддерживают отдельные топологические базы данных для каждой области.

Топологическая база (topological database) данных фактически представляет собой общую картину сети по отношению к роутерам. Топологическая база данных содержит набор LSA, полученных от всех роутеров, находящихся в одной области. Т.к. роутеры одной области коллективно пользуются одной и той же информацией, они имеют идентичные топологические базы данных.

Термин "домен" (domain) исользуется для описания части сети, в которой все роутери имеют идентичную топологическую базу данных. Термин "домен" часто используется вместо AS.

Топология области является невидимой для об"ектов, находящихся вне этой области. Путем хранения топологий областей отдельно, OSPF добивается меньшего трафика маршрутизации, чем трафик для случая, когда AS не разделена на области.

Разделение на области приводит к образованию двух различных типов маршрутизации OSPF, которые зависят от того, находятся ли источник и пункт назначения в одной и той же или разных областях. Маршрутизация внутри области имеет место в том случае, когда источник и пункт назначения находятся в одной области; маршрутизация между областями - когда они находятся в разных областях.

Магистральная часть OSPF (backbone) отвечает за распределение маршрутной информации между областями. Она включает в себя все роутеры границы области, сети, которые не принадлежат полностью како-либо из областей, и подключенные к ним роутеры. На Рис 1 представлен пример об"единенной сети с несколькими областями.

На этом рисунке роутеры 4, 5, 6, 10, 11 и 12 образуют магистраль. Если хост Н1 Области 3 захочет отправить пакет хосту Н2 Области 2, то пакет отправляется в роутер 13, который продвигает его в роутер 12, который в свою очередь отправляет его в роутер 11. Роутер 11 продвигает пакет вдоль стержня к роутеру 10 границы области, который отправляет пакет через два внутренних роутера этой области (роутеры 9 и 7) до тех пор, пока он не будет продвинут к хосту Н2.

Сам стержень представляет собой одну из областей OSPF, поэтому все стержневые роутеры используют те же процедуры и алгоритмы поддержания маршрутной информации в пределах стержневой области, которые используются любым другим роутером. Топология стержневой части невидима для всех внутренних роутеров точно также, как топологии отдельных областей невидимы для стержневой части.

Область может быть определена таким образом, что стержневая часть не будет смежной с ней. В этом случае связность стержневой части должна быть восстановлена через виртуальные соединения. Виртуальные соединения формируются между любыми роутерами стержневой области, которые совместно используют какую-либо связь с любой из нестержневых областей; они функционируют так, как если бы они были непосредственными связями.

Граничные роутеры AS, использующие OSPF, узнают о внешних маршрутах через протоколы внешних роутеров (EGPs), таких, как Exterior Gateway Protocol (EGP) или Border Gateway Protocol (BGP), или через конфигурацию.

Алгоритм SPF

Алгоритм маршрутизации SPF является основой для операций OSPF. Когда на какой-нибудь роутер SPF подается питание, он инициилизирует свои структуры данных о протоколе маршрутизации, а затем ожидает индикации от протоколов низшего уровня о том, что его интерфейсфы работоспособны.

После получения подтверждения о работоспособности своих интерфейсов роутер использует приветственный протокол (hello protocol) OSPF, чтобы приобрести соседей (neighbor). Соседи - это роутеры с интерфейсами с общей сетью. Описываемый роутер отправляет своим соседям приветственные пакеты и получает от них такие же пакеты. Помимо оказания помощи в приобретении соседей, приветственные пакеты также действуют как подтверждение дееспособности, позволяя другим роутерам узнавать о том, что другие роутери все еще функционируют.

В сетях с множественным доступом (multi-access networks) (сетях, поддержиающих более одного роутера), протокол Hello выбирает назначенный роутер (designated router) и дублирующий назначенный роутер. Назначеный роутер, помимо других функций, отвечает за генерацию LSA для всей сети с множественным доступом. Назначенные роутеры позволяют уменьшить сетевой трафик и об"ем топологической базы данных.

Если базы данных о состоянии канала двух роутеров являются синхронными, то говорят, что эти роутеры смежные (adjacent). В сетях с множественным доступом назначенные роутеры определяют, какие роутеры должны стать смежными. Топологические базы данных синхронизируются между парами смежных роутеров. Смежности управляют распределением пакетов протокола маршрутизации. Эти пакеты отправляются и принимаются только на смежности.

Каждый роутер периодическив отправляет какое-нибудь LSA. LSA также отправляются в том случае, когда изменяется состояние какого- нибудь роутера. LSA включает в себя информацию о смежностях роутера. При сравнении установленных смежностей с состоянием канала быстро обнаруживаются отказавшие роутеры, и топология сети изменяется сооответствующим образом. Из топологической базы данных, генерируемых LSA, каждый роутер рассчитывает дерево наикратчайшего пути, корнем которого является он сам. В свою очередь дерево наикратчайшего пути выдает маршрутную таблицу.

Формат пакета

Все пакеты OSPF начинаются с 24-байтового заголовка, как показано на Рис 2

Первое поле в заголовке OSPF - это номер версии OSPF (version number). Номер версии обозначает конкретную используемую реализацию OSPF.
За номером версии идет поле типа (type). Существует 5 типов пакета OSPF:

• Hello - Отправляется через регулярные интервалы времени для установления и поддержания соседских взаимоотношений.
• Database Description - Описание базы данных. Описывает содержимое базы данных; обмен этими пакетами производится при инициализации смежности.
• Link-State Request - Запрос о состоянии канала. Запрашивает части топологической базы данных соседа. Обмен этими пакетами производится после того, как какой-нибудь роутер обнаруживает, (путем проверки пакетов описания базы данных), что часть его топологической базы данных устарела.
• Link-State Update - Корректировка состояния канала. Отвечает на пакеты запроса о состоянии канала. Эти пакеты также используются для регулярного распределения LSA. В одном пакете могут быть включены несколько LSA.
• Link-State Acknowledgement- Подтверждение состояния канала. Подтверждает пакеты корректировки состояния канала. Пакеты корректировки состояния канала должны быть четко подтверждены, что является гарантией надежности процесса лавинной адресации пакетов корректировки состояния канала через какую-нибудь область.

Каждое LSA в пакете корректировки состояния канала содержит тип поля. Существуют 4 типа LSA:

• Router links advertisements (RLA) - Об"явления о каналах роутера. Описывают собранные данные о состоянии каналов роутера, связывающих его с конкретной областью. Любой роутер отправляет RLA для каждой области, к которой он принадлежит. RLA направляются лавинной адресацией через всю область, но они не отправляются за ее пределы.
• Network links advertisements (NLA) - Об"явления о сетевых каналах. Отправляются назначенными роутерами. Они описывают все роутеры, которые подключены к сети с множественным доступом, и отправляются лавинной адресацией через область, содержащую данную сеть с множественным доступом.
• Summary links advertisements (SLA) - Суммарные об"явления о каналах. Суммирует маршруты к пунктам назначения, находящимся вне какой-либо области, но в пределах данной AS. Они генерируются роутерами границы области, и отправляются лавинной адресацией через данную область. В стержневую область посылаются об"явления только о внутриобластных роутерах. В других областях рекламируются как внутриобластные, так и межобластные маршруты.
• AS external links advertisements - Об"явления о внешних каналах AS. Описывают какой-либо маршрут к одному из пунктов назначения, который является внешним для данного AS. Об"явления о внешних каналах AS вырабатываются граничными роутерами AS. Этот тип об"явлений является единственным типом об"явлений, которые продвигаются во всех направлениях данной AS; все другие об"явления продвигаются только в пределах конкретных областей.

За полем типа заголовка пакета OSPF идет поле длины пакета (packet length). Это поле обеспечивает длину пакета вместе с заголовком OSPF в байтах.
Поле идентификатора роутера (router ID) идентифицирует источник пакета.
Поле идентификатора области (area ID) идентифицирует область, к которой принадлежит данный пакет. Все пакеты OSPF связаны с одной отдельной областью.

Стандартное поле контрольной суммы IP (checksum) проверяет содержимое всего пакета для выявления потенциальных повреждений, имевших место при транзите.

За полем контрольной суммы идет поле типа удостоверения (authentication type). Примером типа удостоверения является "простой пароль". Все обмены протокола OSPF проводятся с установлением достоверности. Тип удостоверения устанавливается по принципу "отдельный для каждой области".

За полем типа удостоверения идет поле удостоверения (authentication). Это поле длиной 64 бита и содержит информацию удостоверения.

Конфигурация OSPF

Для того, чтобы настроить OSPF необходимо выполнить следующие шаги:

• Включить OSPF (обязательно)
• Определить интерфейсы на которых OSPF будет работать (обязательно).
• Настроить параметры OSPF на интерфейсах (необязательно)

Пример:
interface ethernet 1 ip address 192.168.1.1 255.255.255.0 ! router ospf 1 network 192.168.0.0 0.0.255.255 area 1
В этом примере мы включили OSPF роутинг с помощью команды router ospf 1 . Эта команда перебросит вас в режим конфигурации протокола маршрутизации OSPF. Далее с помощью команды network 192.168.0.0 0.0.255.255 area 1 мы определили интерфейс на котором будет работать OSPF и номер зоны (area) для этого интерфейса. Поскольку в адресном диапазоне 192.168.0.0/16 находиться только один интерфейс ethernet 1, то на этом интерфейсе начинает работать протокол OSPF.