OSPF

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 13. marraskuuta 2018 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 34 muokkausta .
OSPF
Nimi Avaa lyhin polku ensin
Taso ( OSI-mallin mukaan ) verkkoon
Perhe TCP/IP
Luotu vuonna 1988
Portti/ID 89 [1]
Protokollan tarkoitus Dynaaminen reititysprotokolla
Erittely RFC 2328
Tärkeimmät toteutukset (asiakkaat) OpenOSPFD , GNU Zebra , Quagga , Cisco IOS , Mikrotik RouterOS
Ydintoteutukset ( palvelimet ) OpenOSPFD, GNU Zebra, Quagga, Cisco IOS, Mikrotik RouterOS, HP Comware
 Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa

OSPF ( englanniksi  Open Shortest Path First ) on dynaaminen reititysprotokolla, joka perustuu linkkitilateknologiaan ja käyttää Dijkstran algoritmia lyhimmän polun löytämiseen .

OSPF-protokollan kehitti IETF vuonna 1988. Protokollan uusin versio on RFC 2328 (1998). OSPF on Interior Gateway Protocol ( IGP ). OSPF-protokolla jakaa tietoa käytettävissä olevista reiteistä saman autonomisen järjestelmän reitittimien välillä .

OSPF:llä on seuraavat edut:

OSPF terminologia

Kuvaus protokollan toiminnasta

Toimintaperiaate on seuraava:

  1. Kun reitittimet on kytketty päälle, protokolla etsii suoraan kytkettyjä naapureita ja muodostaa "ystävälliset" suhteet heidän kanssaan.
  2. Sitten he vaihtavat keskenään tietoja yhdistetyistä ja käytettävissä olevista verkoista. Eli he rakentavat verkkokartan (verkkotopologia). Tämä kortti on sama kaikissa reitittimissä.
  3. Saatujen tietojen perusteella käynnistetään SPF (Shortest Path First, "valitsemalla paras polku") -algoritmi, joka laskee parhaan reitin kuhunkin verkkoon. Tämä prosessi on samanlainen kuin puun rakentaminen, jonka juurena on itse reititin ja oksat ovat polkuja käytettävissä oleviin verkkoihin. Tämä prosessi, toisin sanoen konvergenssi, tapahtuu hyvin nopeasti.

OSPF:n tukemat verkkotyypit

Dedicated Router (DR) ja Backup Dedicated Router (BDR)

Monikäyttöverkoissa naapurisuhteet muodostetaan kaikkien reitittimien välille. Jos kaikki naapurivaltion reitittimet vaihtaisivat topologisia tietoja, tämä johtaisi siihen, että LSA:sta lähetettäisiin suuri määrä kopioita. Jos esimerkiksi reitittimien lukumäärä monikäyttöverkossa on n , muodostetaan n(n-1)/2 naapurisuhdetta. Jokainen reititin lähettää n-1 LSA:ta naapureilleen sekä yhden LSA:n verkolle, jolloin verkko tuottaa n² LSA:ta.

Dedicated Router (DR) ja Backup Dedicated Router (BDR) valitaan, jotta vältetään LSA-kopioiden jakeluongelma monikäyttöverkoissa.

Nimetty reititin (DR) - hallitsee LSA-jakeluprosessia verkossa. Jokainen verkon reititin muodostaa viereisyyssuhteen DR:n kanssa. Muutoksen havaitseva reititin lähettää tiedot verkon muutoksista nimetylle reitittimelle, joka puolestaan ​​on vastuussa siitä, että nämä tiedot lähetetään muille monikäyttösegmentin reitittimille.

DR-reitittimen kanssa työskentelyn haittana on, että kun se epäonnistuu, on valittava uusi DR. Uusia naapurisuhteita on muodostettava, ja ennen kuin reititintietokannat on synkronoitu uuden DR:n tietokannan kanssa, verkko ei ole käytettävissä pakettien edelleenlähettämiseen. Tämän puutteen poistamiseksi valitaan BDR.

Varmuuskopioitu reititin (BDR). Jokainen verkon reititin muodostaa naapurisuhteet paitsi DR:n myös BDR:n kanssa. DR ja BDR luovat myös naapuruussuhteita keskenään. Kun DR epäonnistuu, BDR:stä tulee DR ja se suorittaa kaikki toiminnonsa. Koska verkon reitittimet ovat muodostaneet naapurisuhteet BDR:n kanssa, verkon seisokit ovat minimoituja.

Reititin, joka on valittu DR:ksi tai BDR:ksi yhdessä liitetyssä monipääsyverkossa, ei välttämättä ole DR (BDR) toisessa liitetyssä monipääsyverkossa. Rooli DR (BDR) on rajapinnan ominaisuus, ei koko reitittimen ominaisuus. Toisin sanoen kussakin monikäyttösegmentissä (esim. Ethernet-kytkentäsegmentissä), jossa kaksi tai useampi OSPF-reititin kommunikoi, DR/BDR-roolien valinta- ja osoittamisprosessi tapahtuu muista monikäyttösegmenteistä riippumatta.

Protokollaajastimet

Reititintyypit

Sisäinen reititin  on reititin, jonka kaikki liitännät kuuluvat samaan vyöhykkeeseen. Näillä reitittimillä on vain yksi linkkitilatietokanta.

Aluerajareititin (ABR)  - yhdistää yhden tai useamman alueen runkoverkkoon ja toimii yhdyskäytävänä alueiden väliselle liikenteelle. Reunareitittimessä on aina vähintään yksi runkoverkkoon kuuluva liitäntä. Jokaiselle liitetylle vyöhykkeelle reititin ylläpitää erillistä linkkitilatietokantaa.

Runkoreititin  on reititin, jolla on aina vähintään yksi liitäntä runkoverkon vyöhykkeellä. Määritelmä on samanlainen kuin rajareititin, mutta runkoreititin ei aina ole rajareititin. Sisäinen reititin, jonka liitännät kuuluvat nollavyöhykkeeseen, on myös runko.

ASBR-reititin (ASBR)  on reititin, jossa on yksi portti OSPF-protokollaalueella ja toinen minkä tahansa sisäisen yhdyskäytäväprotokollan (kuten RIP tai EIGRP) alueella. Autonomous System Border Router voi sijaita missä tahansa autonomisessa järjestelmässä ja se voi olla joko rajareititin tai runkoreititin.

Link State Advertisement (LSA) -tyypit

Tyyppi 1 LSA - Router LSA  - ilmoitus reitittimen linkkien tilasta. Kaikki reitittimet levittävät näitä LSA:ita. LSA sisältää kuvauksen kaikista reitittimen linkeistä ja kunkin linkin hinnasta. Jaetaan vain samalla vyöhykkeellä.

Tyyppi 2 LSA - Verkko-LSA  - verkkolinkkien tilan ilmoitus. Hajautettu DR verkoissa, joissa on monikäyttö. LSA sisältää kuvauksen kaikista verkkoon liitetyistä reitittimistä, mukaan lukien DR. Jaetaan vain samalla vyöhykkeellä.

Tyypin 3 LSA – Verkkoyhteenveto LSA  – yhteenvetoilmoitus verkkolinkkien tilasta. Ilmoitusta jakavat rajareitittimet. Mainos kuvaa vain reittejä alueen ulkopuolisiin verkkoihin, ei kuvaa autonomisen järjestelmän sisäisiä reittejä. Rajareititin lähettää erillisen ilmoituksen jokaisesta tuntemastaan ​​verkosta.

Kun reititin vastaanottaa Network Summary LSA:n rajareitittimestä, se ei suorita lyhimmän polun laskenta-algoritmia. Reititin yksinkertaisesti lisää LSA:ssa määritellyn reitin hintaan rajareitittimeen menevän reitin kustannukset. Reitti verkkoon rajareitittimen kautta sijoitetaan sitten reititystaulukkoon.

Tyyppi 4 LSA - ASBR Yhteenveto LSA - ASBR linkin  tilan yhteenvetoilmoitus. Ilmoitusta jakavat rajareitittimet. ASBR Summary LSA eroaa Network Summary LSA:sta siinä, että tietoa ei jaeta verkosta, vaan autonomisen järjestelmän rajareitittimestä.

Tyyppi 5 LSA - AS Ulkoinen LSA  - ilmoitus autonomisen järjestelmän ulkoisten kanavien tilasta. AS-rajareititin jakaa ilmoituksen kaikkialla AS:ssa. Mainos kuvaa OSPF AS:n ulkopuolisia reittejä tai OSPF AS:n ulkoisia oletusreittejä.

Type 6 LSA - Multicast OSPF LSA  - Erikoistunut LSA, jota monilähetys OSPF-sovellukset käyttävät (ei Ciscon toteuttama).

Tyyppi 7 LSA - AS Ulkoinen LSA NSSA:lle  - ilmoitukset autonomisen järjestelmän ulkoisten kanavien tilasta NSSA-vyöhykkeellä. Tämä ilmoitus voidaan lähettää vain NSSA-alueella. Vyöhykkeen rajalla rajareititin muuttaa tyypin 7 LSA:n tyypin 5 LSA:ksi.

Tyyppi 8 LSA - Link LSA  - mainostaa reitittimen linkin paikallista osoitetta ja etuliitteitä kaikille linkin (linkin) jakaville reitittimille. Lähetetään vain, jos linkissä on useampi kuin yksi reititin. Levitä vain kanavan sisällä (linkki).

Tyyppi 9 LSA - Intra-Area-Prefix LSA-  kartat: IPv6-etuliiteluettelo ja reititin Router LSA:han, IPv6-etuliiteluettelo ja siirtoverkko Network LSA:han. Jaetaan vain samalla vyöhykkeellä.

Aluetyypit

Kun autonominen järjestelmä jaetaan vyöhykkeisiin, yhteen vyöhykkeeseen kuuluvat reitittimet eivät tiedä muiden vyöhykkeiden yksityiskohtaista topologiaa.

Jako vyöhykkeisiin mahdollistaa:

Jokaiselle vyöhykkeelle on määritetty aluetunnus. Tunniste voidaan määrittää desimaalimuodossa tai IP - osoitteen merkintämuodossa . Vyöhyketunnukset eivät kuitenkaan ole IP-osoitteita, ja ne voivat vastata mitä tahansa määritettyä IP-osoitetta.

Vyöhykkeitä on useita tyyppejä:

Runkoalue

Runkoverkko (tunnetaan myös nimellä nollavyöhyke tai vyöhyke 0.0.0.0) muodostaa OSPF-verkon ytimen. Kaikki muut vyöhykkeet on yhdistetty siihen, ja vyöhykkeiden välinen reititys tapahtuu runkoverkkoon yhdistetyn reitittimen kautta. Runkoverkko on vastuussa reititystietojen jakamisesta muiden kuin runkoverkkojen välillä. Runkovyöhykkeen tulee olla muiden vyöhykkeiden vieressä, mutta sen ei tarvitse olla fyysisesti vierekkäinen; yhteys runkoverkkoon voidaan muodostaa myös virtuaalipiireillä.

Vakioalue

Normaali vyöhyke, joka luodaan oletuksena. Tämä vyöhyke vastaanottaa kanavapäivitykset, yhteenvetoreitit ja ulkoiset reitit.

Kansialue

Kanta-alue ei hyväksy ulkoisia reittitietoja autonomiselle järjestelmälle, mutta se hyväksyy reitit muilta alueilta. Jos tynkäalueen reitittimien on välitettävä tietoja AS-rajojen ulkopuolelle, ne käyttävät oletusreittiä. ASBR ei voi asua tynkäalueella.

Täysin tylsä ​​alue

Täysin tylsä ​​alue ei ota vastaan ​​tietoja autonomisen järjestelmän ulkoisista reiteistä ja muiden vyöhykkeiden reiteistä. Jos reitittimien on välitettävä tietoja alueen ulkopuolelle, ne käyttävät oletusreittiä. Ciscon oma vyöhyketyyppi.

Ei niin stubby alue (NSSA)

NSSA-vyöhyke määrittää ylimääräisen LSA-tyypin, LSA-tyypin 7. ASBR voi sijaita NSSA-vyöhykkeellä.

OSPF-pakettimuoto

OSPF - paketti kapseloidaan suoraan IP - paketin tietokenttään . Ylemmän kerroksen protokollakentän arvo IP-datagrammin otsikossa OSPF:lle on 89.

Paketin otsikko

Oktetti 0 yksi 2 3 neljä 5 6 7 kahdeksan 9 kymmenen yksitoista 12 13 neljätoista viisitoista 16 17 kahdeksantoista 19 kaksikymmentä 21 22 23 24 25 26 27 28 29 kolmekymmentä 31
0-3 versio tyyppi paketin pituus
4-7 Reitittimen tunnus
8-11 alueen tunnus
12-15 Tarkistussumma Tunnistautumistapa
16-19 Todennus
20-23

Hei paketti

Hello-paketti on suunniteltu luomaan ja ylläpitämään suhteita naapureihin. Paketti lähetetään ajoittain kaikkiin reitittimen liitäntöihin.

Oktetti 0 yksi 2 3 neljä 5 6 7 kahdeksan 9 kymmenen yksitoista 12 13 neljätoista viisitoista 16 17 kahdeksantoista 19 kaksikymmentä 21 22 23 24 25 26 27 28 29 kolmekymmentä 31
0-3 versio Tyyppi = 1 paketin pituus
4-7 Reitittimen tunnus
8-11 alueen tunnus
12-15 Tarkistussumma Tunnistautumistapa
16-19 Todennus
20-23
24-27 verkon maski
28-31 hei väli Vaihtoehdot reitittimen prioriteetti
32-35 Reitittimen kuollut aikaväli
36-39 Nimetty reititin
40-43 Varmuuskopioi määritetty reititin
44-47 Naapurin tunnus
… …

Tietokannan kuvaus

Tietokannan kuvaus -paketti kuvaa linkkitilatietokannan sisällön. Paketit vaihdetaan, kun viereisyystila on muodostettu.

Oktetti 0 yksi 2 3 neljä 5 6 7 kahdeksan 9 kymmenen yksitoista 12 13 neljätoista viisitoista 16 17 kahdeksantoista 19 kaksikymmentä 21 22 23 24 25 26 27 28 29 kolmekymmentä 31
0-3 versio Tyyppi = 2 paketin pituus
4-7 Reitittimen tunnus
8-11 alueen tunnus
12-15 Tarkistussumma Tunnistautumistapa
16-19 Todennus
20-23
24-27 Käyttöliittymä MTU Vaihtoehdot 0 0 0 0 0 minä M NEITI
28-31 DD järjestysnumero

Linkkitilapyyntö

Link State Request -paketti on suunniteltu pyytämään osaa naapurireitittimen tietokannasta.

Oktetti 0 yksi 2 3 neljä 5 6 7 kahdeksan 9 kymmenen yksitoista 12 13 neljätoista viisitoista 16 17 kahdeksantoista 19 kaksikymmentä 21 22 23 24 25 26 27 28 29 kolmekymmentä 31
0-3 versio tyyppi=3 paketin pituus
4-7 Reitittimen tunnus
8-11 alueen tunnus
12-15 Tarkistussumma Tunnistautumistapa
16-19 Todennus
20-23
24-27 L.S. Tyyppi
28-31 Linkin osavaltion tunnus
32-35 Mainosreititin
… …

Linkin tilapäivitys

Linkin tilapäivityspaketti on suunniteltu lähettämään ilmoituksia linkin tilasta. Paketti lähetetään ryhmälähetysosoitteeseen hyppyä kohti .

Oktetti 0 yksi 2 3 neljä 5 6 7 kahdeksan 9 kymmenen yksitoista 12 13 neljätoista viisitoista 16 17 kahdeksantoista 19 kaksikymmentä 21 22 23 24 25 26 27 28 29 kolmekymmentä 31
0-3 versio Tyyppi = 4 paketin pituus
4-7 Reitittimen tunnus
8-11 alueen tunnus
12-15 Tarkistussumma Tunnistautumistapa
16-19 Todennus
20-23
24-27 LSA:n määrä
  LSA

Linkin tilan kuittaus

Vahvistaa Link State Update -paketin vastaanottamisen.

Oktetti 0 yksi 2 3 neljä 5 6 7 kahdeksan 9 kymmenen yksitoista 12 13 neljätoista viisitoista 16 17 kahdeksantoista 19 kaksikymmentä 21 22 23 24 25 26 27 28 29 kolmekymmentä 31
0-3 versio Tyyppi = 5 paketin pituus
4-7 Reitittimen tunnus
8-11 alueen tunnus
12-15 Tarkistussumma Tunnistautumistapa
16-19 Todennus
20-23
  LSA-otsikot

OSPF-protokollan versiot

OSPF versio 1

OSPF versio 2

tukee IPv4- protokollaversiota

OSPF versio 3

tukee IPv6- protokollaversiota

Kritiikki

Uskotaan, että koska Dijkstra-algoritmia käytetään tietyn kriteerin syöttötietovirran jakautumisen laatuun, se ei suojaa IP-verkkoa ruuhkalta ollenkaan, mikä vaatii lisämenetelmien käyttöönottoa ruuhkien todennäköisyyttä. Esimerkiksi allokointikriteereissä ehdotetaan käytettäväksi kanavan jäännöskapasiteettia [2] .

Samalla algoritmin käytännön toteutuksen suhteellinen yksinkertaisuus voidaan katsoa protokollan positiivisten ominaisuuksien ansioksi.

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ https://www.iana.org/assignments/protocol-numbers/protocol-numbers.xhtml
  2. ↑ N. A. Kuznetsov , V. N. Fetisov, Jonojärjestelmät , "Dijkstran algoritmi parannetulla reititysohjauksella IP-verkoissa" ( [1] Arkistoitu 8. maaliskuuta 2016 Wayback Machinelle ), PACS 02.10.Ox , Automation and No.mechanics2 , 2008.

Kirjallisuus