Руководство по проектированию маршрутизации [Бренд] [Модель]

Руководство по проектированию OSPF Содержание Введение Общие сведения Сравнение OSPF и RIP Что мы понимаем под состояниями канала?

Алгоритм состояния канала Алгоритм кратчайшего пути Стоимость OSPF Дерево кратчайших путей Маршрутизаторы областей и пограничные маршрутизаторы Пакеты состояния каналов Включение OSPF на маршрутизаторе Аутентификация OSPF Простая аутентификация на основе пароля Аутентификации выборки сообщений Магистраль и область 0 Виртуальные каналы Области, не имеющие физического подключения к области 0 Разделение магистрали Соседи Смежность Выбор DR Построение смежности Смежность в интерфейсах точка-точка Смежность в нешироковещательных сетях множественного доступа (NBMA) Как избежать использования выделенных маршрутизаторов и команды neighbor в средах NBMA Субинтерфейсы "точка-точка" Выбор типа сети для интерфейсов OSPF и суммирование маршрутов Суммирование межобластных маршрутов Суммирование внешних маршрутов Шлейфные области Перераспределение маршрутов в OSPF Сравнение внешних маршрутов E1 и E2 Перераспределение OSPF в другие протоколы Использование допустимой метрики VLSM Взаимное перераспределение Ввод стандартных параметров в OSPF Советы по проектированию OSPF Число маршрутизаторов в области Количество соседей Количество областей на ABR Сравнение полносвязной и частичносвязной конфигураций Проблемы памяти Краткие выводы Приложение А.

Синхронизация базы данных о состоянии каналов Объявления о состоянии каналов Пример базы данных OSPF Приложение В. OSPF и мультиадресная рассылка IP Приложение С. Маски подсети переменной длины (VLSM) Дополнительные сведения Введение

Стр. 1

Протокол OSPF (Open Shortest Path First), описанный в стандарте RFC 2328 , — это внутренний шлюзовый протокол, используемый для распространения данных маршрутизации внутри одной автономной системы. В этом документе описана работа протокола OSPF и его использование для проектирования и построения современных крупных и сложных сетей. Общие сведения Протокол OSPF был разработан, чтобы удовлетворить потребность интернет-сообщества в функциональном, непроприетарном протоколе внутреннего шлюза (IGP) для семейства протоколов TCP/IP. Обсуждение создания общего и совместимого протокола IGP для Интернета началось в 1988 году, но не было формализовано до 1991 года.

В это время рабочая группа OSPF предложила утвердить OSPF в качестве чернового стандарта Интернета. Протокол OSPF основан на технологии отслеживания состояния канала, которая является отступлением от векторных алгоритмов Беллмана-Форда, используемых в традиционных протоколах маршрутизации Интернета, таких как RIP. В стандарте OSPF были представлены новые концепции, такие как аутентификация обновлений маршрутизации, маски подсети переменной длины (VLSM), суммирование маршрутов и т. п. В следующих главах мы рассмотрим терминологию и алгоритм OSPF, а также доводы за и против использования протокола в современных сложных и крупных сетях.

Сравнение OSPF и RIP Быстрый рост и расширение современных сетей привели к тому, что протокол RIP достиг пределов своих возможностей. Протокол RIP имеет определенные ограничения, которые могут привести к возникновению проблем в крупных сетях: Протокол RIP поддерживает максимум 15 переходов. Сеть RIP, включающая более 15 переходов (15 маршрутизаторов) рассматривается как недоступная. Протокол RIP не может обрабатывать маски подсети переменной длины (VLSM). В условиях нехватки IP-адресов отсутствие гибкости и эффективности, которые предлагает назначение IP-адресов с использованием VLSM, является серьезным недостатком.

Периодические широковещательные рассылки полной таблицы маршрутизации потребляют значительную долю пропускной способности. Это основная проблема крупных сетей, особенно на медленных каналах и облаках WAN. Конвергенция протокола RIP происходит медленнее, чем конвергенция OSPF. В крупных сетях конвергенция занимает около минуты. По истечению периода времени захвата и сбора мусора маршрутизаторы RIP начнут постепенно объявлять об истечение времени ожидания данных, которые не были получены в последнее время. Это неприемлемо в крупных средах, так как может привести к несогласованности маршрутизации. В RIP отсутствуют концепции задержки сети и стоимости канала.

Решения о маршрутизации основываются на числе переходов. Путь с наименьшим числом переходов до места назначения всегда более предпочтителен, даже если более длинный путь обладает большей совокупной пропускной способностью канала и меньшими задержками. Сети RIP являются однородными. Понятие областей или границ отсутствует. С появлением бесклассовой маршрутизации и интеллектуального использования агрегирования и суммирования, сети RIP морально устарели. В новой версии протокола RIP, которая называется RIP2, было представлено несколько усовершенствований. RIP2 решает задачи VLSM, аутентификации и многоадресных обновлений маршрутизации.

Протокол RIP2 — это незначительное улучшение по сравнению с протоколом RIP (теперь он называется RIP1), так как в нем сохраняются ограничения на число переходов и медленная конвергенция. Эти возможности критически важны для современных крупных сетей. OSPF, в свою очередь, решает большую часть задач, описанных выше: В OSPF число переходов не ограничено. Интеллектуальное использование VLSM очень удобно при назначение IP-адресов. OSPF использует мультиадресную рассылку IP для отправки обновлений состояния канала. Это уменьшает объем обработки на маршрутизаторах, которые не прослушивают пакеты OSPF. Кроме того, обновления отправляются только при изменениях

Стр. 2

маршрутизации, а не периодически. Это обеспечивает более эффективное использование пропускной способности. OSPF предлагает более совершенную конвергенцию, RIP. Это связано с тем, что изменения маршрутизации распространяются мгновенно, а не периодически. OSPF предлагает более эффективное выравнивание нагрузки. OSPF предлагает логическое определение сетей, подразумевающее разделение маршрутизаторов на области. Это позволяет ограничить распространение обновлений по сети. Кроме того, эта возможность предоставляет механизм агрегирования маршрутов и сокращение ненужного распространения данных подсети.

OSPF поддерживает аутентификацию маршрутизации с использованием различных методов аутентификации на основе пароля. Протокол OSPF обеспечивает передачу и маркировку внешних маршрутов, введенные в автономную систему. При этом отслеживаются внешние маршруты, введенные внешними протоколами, такими как BGP. Безусловно, это приводит к усложнению настройки и устранения неполадок сетей OSPF. Администраторы, привыкшие к простоте RIP, столкнутся с большим объемом новой информации, который необходимо усвоить, чтобы управлять сетями OSPF на должном уровне. Кроме того, увеличится объем служебных данных для выделения памяти и загрузки ЦП.

Некоторые из маршрутизаторов под управлением RIP могут потребовать модернизации для обработки служебных данных OSPF. Что мы понимаем под состояниями канала? Протокол OSPF основывается на состоянии канала. Канал можно считать интерфейсом на маршрутизаторе. Состояние канала — это описание интерфейса и его отношений с соседними маршрутизаторами. Описание интерфейса должно включать, например, его IP- адрес, маску, тип сети, к которой он подключен, маршрутизаторы, подключенные к этой сети и т. п. Коллекция всех состояний каналов представляет собой базу данных состояний каналов.

Алгоритм состояния канала Протокол OSPF использует алгоритм состояния канала для формирования и расчета кратчайшего пути ко всем известным местам назначения. Сам по себе алгоритм довольно сложен. Ниже следует общее, упрощенное описание различных операций, входящих в этот алгоритм: После инициализации или в результате изменения маршрутных данных маршрутизатор генерирует объявление о состоянии канала. Это объявление представит коллекцию состояний канала для этого маршрутизатора. 1. 2. Все маршрутизаторы обменяются данными о состоянии канала посредством лавинной рассылкой.

Каждый маршрутизатор, получающий обновление состояния канала, должен сохранить копию этого обновления в своей базе данных состояний канала и затем распространить его по другим маршрутизаторам. 3. После заполнения базы данных каждого маршрутизатора, он вычислит дерево кратчайших путей ко всем местам назначения. Маршрутизатор использует алгоритм Дейкстра для вычисления дерева кратчайших путей. Из мест назначения, связанной с ними стоимости и следующего перехода, необходимого для достижения этих мест, составляется таблица маршрутизации IP. 4. Если в сети OSPF не происходит изменений, таких как изменение стоимости канала или добавление и удаление сетей, протокол OSPF работает очень тихо.

Все изменения передаются в виде пакетов состояния канала, для расчета кратчайшего пути используется алгоритм Дейкстра. Алгоритм кратчайшего пути Вычисление кратчайшего пути осуществляется по алгоритму Дейкстра. Алгоритм помещает все маршрутизаторы в корень дерева и рассчитывает кратчайший путь к каждому месту назначения на основе совокупной стоимости доступа к этому месту назначения. Каждый маршрутизатор имеет собственное представление топологии, но при этом все маршрутизаторы используют одну базу данных состояний канала для вычисления кратчайшего пути. В следующих разделах указано, какие действия выполняются при построении дерева кратчайших путей. Стоимость OSPF

Стр. 3

Стоимость (другое название метрика) интерфейса OSPF характеризует издержки на отправку пакетов через тот или иной интерфейс. Стоимость интерфейса обратно пропорциональна его пропускной способности. Более высокая пропускная способность подразумевает более низкую стоимость. При передаче данных через последовательный канал 56k издержки (стоимость) и временные задержки выше, чем при передачи через канал 10M Ethernet. Формула для расчета стоимости: стоимость = 10000 0000/пропускная способность в бит/c Например, стоимость передачи данных через канал 10M Ethernet — 10 EXP8/10 EXP7 = 10, стоимость передачи данных через канал T1 — 10 EXP8/1544000 = 64.

По умолчанию стоимость интерфейса рассчитывается на основе пропускной способности. Для принудительного вычисления стоимости интерфейса используется команда режима внутренней настройки интерфейса ip ospf cost . Дерево кратчайших путей Предположим, что диаграмма сети со стоимостью интерфейсов имеет следующий вид. Чтобы построить дерево кратчайших путей для RTA, необходимо сделать RTA корнем дерева и вычислить наименьшую стоимость для каждого места назначения. Выше приведено представление сети с точки зрения RTA. При вычислении стоимости обратите внимание на направление стрелок.

Например, стоимость интерфейса RTB для сети 128.213.0.0 не имеет значения при вычислении стоимости для сети 192.213.11.0. RTA может достичь 192.213.11.0 через RTB со стоимостью 15 (10+5). RTA также может достичь 222.211.10.0 через RTC со стоимостью 20 (10+10) или через RTB со стоимостью 20 (10+5+5). Если к месту назначения существует несколько путей с одинаковой стоимостью, версия протокола OSPF от Cisco отследит до 6 переходов к этому месту назначения. После того, как маршрутизатор построит дерево кратчайших путей, он начнет построение соответствующей таблицы маршрутизации. Метрика (стоимость) сетей с прямым подключением равна 0, стоимость других сетей рассчитываются с помощью дерева.

Маршрутизаторы областей и пограничные маршрутизаторы Как упоминалось ранее, OSPF использует лавинную рассылку для обмена данными о состоянии каналов между маршрутизаторами. Любые изменения в данных маршрутизации распространяются по всем маршрутизаторам в сети с помощью лавинной рассылки. Области позволяют установить ограничения для распространения обновлений состояния канала. Лавинная рассылка и расчет алгоритма Дейкстра на маршрутизаторе ограничены изменениями внутри области. Все маршрутизаторы в области имеют базу данных состояний канала.

Маршрутизаторы, которые принадлежат нескольким областям и соединяют эти области с магистральной областью, называются пограничными маршрутизаторами области (ABR). Поэтому ABR должны поддерживать информацию, описывающую магистральные области и области, примыкающие к ним.

Стр. 4