CCNA Exploration - Protokoły i koncepcje routingu
11 OSPF
11.0 Wprowadzenie do rozdziału
11.0.1 Wprowadzenie do rozdziału
Strona 1:
OSPF (Open Shortest Path First) to protokół routingu stanu łącza, który powstał, aby zastąpić protokół routingu wektora odległości RIP. RIP był protokołem akceptowanym w pierwszych dniach sieci komputerowych i Internetu, ale używanie liczby skoków jako jedynego wskaźnika przy wyborze najlepszej trasy szybko stało się niewystarczające w większych sieciach, które wymagały solidniejszego rozwiązania routingu. OSPF to bezklasowy protokół routingu zapewniający skalowalność przez stosowanie obszarów. W dokumencie RFC 2328 metrykę OSPF zdefiniowano jako arbitralną wartość o nazwie koszt. Do obliczania metryki kosztu system Cisco IOS używa szerokości pasma.
Główną przewagą protokołu OSPF nad protokołem RIP jest szybka zbieżność i skalowalność do znacznie większych implementacji sieci. W tym ostatnim rozdziale kursu Protokoły i koncepcje routingu omówiono podstawy implementacji i konfiguracji jednoobszarowego OSPF. Zaawansowana konfiguracja i koncepcje OSPF omawiane są na kursie CCNP.
Wyświetl media wizualne
11.1 Wprowadzenie do protokołu OSPF
11.1.1 Historia protokołu OSPF
Strona 1:
Tworzeniem protokołu OSPF zajęła się w 1987 roku grupa robocza organizacji IETF (Internet Engineering Task Force). W tamtym czasie Internet był przede wszystkim siecią akademicką i badawczą finansowaną przez rząd Stanów Zjednoczonych.
Wskaż daty na kalendarium rozwoju OSPF, aby zobaczyć powiązane z nimi wydarzenia.
W 1989 roku opublikowano specyfikację protokołu OSPFv1 w dokumencie RFC 1131 Zapisano dwie implementacje: jedna miała działać na routerach, a druga na uniksowych stacjach roboczych. Ta druga później stała się powszechnie znanym procesem uniksowym o nazwie GATED. OSPFv1 był eksperymentalnym protokołem routingu, którego nigdy nie wdrożono.
W 1991 roku John Moy w dokumencie RFC 1247 wprowadził OSPFv2. Pojawiły się istotne ulepszenia techniczne w porównaniu z protokołem OSPFv1. W tym samym czasie organizacja ISO pracowała nad własnym protokołem routingu stanu łącza IS-IS (Intermediate System-to-Intermediate System). IETF wybrała OSPF jako zalecany protokół routingu wewnętrznego (IGP).
W 1998 roku w dokumencie RFC 2328 pojawiła się specyfikacja OSPFv2, która obowiązuje do dzisiaj.
Uwaga: W 1999 roku opublikowano dokument RFC 2740, w którym opisano protokół OSPFv3 przeznaczony dla sieci IPv6. Autorami tego dokumentu są John Moy, Rob Coltun i Dennis Ferguson. Protokół OSPFv3 jest omówiony na kursie CCNP.
Wyświetl media wizualne
11.1.2 Enkapsulacja komunikatów OSPF
Strona 1:
Część komunikatu OSPF z danymi jest enkapsulowana w pakiecie. To pole z danymi może zawierać jeden z pięciu typów pakietów OSPF. Na kolejnych stronach omówiono każdy z typów pakietu.
Wskaż pola w komunikacie OSPF, aby zobaczyć proces enkapsulacji.
Nagłówek pakietu OSPF jest dołączany do każdego pakietu OSPF, niezależnie od jego typu. Nagłówek pakietu OSPF i dane związane z tym konkretnym typem są następnie enkapsulowane w pakiecie IP. W nagłówku pakietu IP pole Protokół ma wartość 89 oznaczającą protokół OSPF, a adres docelowy jest z reguły ustawiony na jeden z dwóch adresów grupowych: 224.0.0.5 lub 224.0.0.6. Jeśli pakiet OSPF jest enkapsulowany w ramce ethernetowej, docelowy adres MAC również jest adresem grupowym: 01-00-5E-00-00-05 lub 01-00-5E-00-00-06.
Wyświetl media wizualne
11.1.3 Typy pakietów OSPF
Strona 1:
W poprzednim rozdziale omówiono pakiety LSP. Na podanej liście opisano pięć typów pakietów LSP dla protokołu OSPF. Każdy pakiet pełni ściśle określoną rolę w procesie routingu OSPF.
1. Hello - pakiety hello służą do tworzenia i podtrzymywania przyległości z innymi routerami OSPF. Protokół hello został szczegółowo omówiony w następnym podrozdziale.
2. DBD - opis bazy danych (ang. database description), pakiet zawiera skróconą listę bazy danych stanu łącza routera wysyłającego i jest używany przez odbierające routery do sprawdzania lokalnej bazy danych stanu łącza.
3. LSR - routery odbierające mogą zażądać dodatkowych informacji o dowolnym wpisie z opisu DBD, wysyłając żądanie Link-State Request (LSR).
4. LSU - pakiety aktualizacji Link-State Update (LSU) są używane do odpowiadania na LSR i do ogłaszania nowych informacji. Pakiety LSU zawierają ogłoszenia jedenastu różnych typów LSA. Pakiety LSA i LSU zostały krótko omówione w dalszej części tego rozdziału.
5. LSAck - po odebraniu pakietu LSU router wysyła potwierdzenie Link-State Acknowledgement (LSAck), aby potwierdzić odbiór pakietu LSU.
Wyświetl media wizualne
11.1.4 Protokół hello
Strona 1:
Na rysunku widzimy nagłówek pakietu OSPF i pakiet hello. Podświetlone pola są omówione bardziej szczegółowo w dalszej części rozdziału. W tej chwili skupimy się na zastosowaniach pakietu hello.
Pakiet OSPF typu 1 to pakiet hello. Pakiety hello wykonują następujące zadania:
* wykrywają sąsiadów OSPF i tworzą przyległości z sąsiadami,
* ogłaszają parametry, które muszą zostać uzgodnione pomiędzy dwoma routerami, aby zostały sąsiadami,
* w sieciach wielodostępowych (ang. multiaccess networks) takich jak Ethernet i Frame Relay wybierają router desygnowany i zapasowy router desygnowany.
Na rysunku znajdują się wymienione niżej ważne pola:
* Typ - typ pakietu OSPF: hello (typ 1), DBD (typ 2), żądanie stanu łącza (typ 3), aktualizacja stanu łącza (typ 4), potwierdzenie stanu łącza (typ 5).
* Identyfikator routera - identyfikator routera źródłowego.
* Identyfikator obszaru - identyfikator obszaru źródłowego.
* Maska podsieci - maska podsieci interfejsu wysyłającego.
* Interwał hello - liczba sekund pomiędzy pakietami hello routera wysyłającego.
* Priorytet routera - używany przy wybieraniu DR/BDR (omówiono później).
* Router desygnowany (DR) - identyfikator routera desygnowanego, jeśli takowy istnieje.
* Zapasowy router desygnowany (BDR) - identyfikator zapasowego routera desygnowanego, jeśli takowy istnieje.
* Lista sąsiadów - lista identyfikatorów sąsiednich routerów OSPF.
Wyświetl media wizualne
Strona 2:
Tworzenie relacji sąsiedzkich
Zanim router OSPF będzie mógł rozesłać zalewowo swoje stany łącza do innych routerów, musi ustalić, czy na którymkolwiek z jego łączy są sąsiedzi OSPF. Na rysunku routery OSPF wysyłają pakiety hello ze wszystkich interfejsów z włączonym protokołem OSPF, aby ustalić, czy na tych łączach są sąsiedzi. Wśród informacji w pakiecie hello OSPF znajduje się identyfikator routera OSPF wysyłającego ten pakiet hello (identyfikator routera omówiono w dalszej części tego rozdziału). Odebranie na interfejsie pakietu hello OSPF jest dla routera potwierdzeniem, że na tym łączu jest inny router OSPF. Protokół OSPF następnie tworzy przyległość z tym sąsiadem. Na przykładowym rysunku router R1 ustanowi przyległości z routerami R2 i R3.
Interwały hello i czasy uznania za nieczynny OSPF
Zanim dwa routery będą mogły utworzyć przyległość sąsiedzką OSPF, muszą między sobą uzgodnić trzy wartości: interwał hello, czas uznania za nieczynny i typ sieci. Interwał hello informuje, jak często router OSPF wysyła swoje pakiety hello. Domyślnie pakiety hello OSPF są wysyłane co 10 sekund w segmentach wielodostępowych i punkt--punkt oraz co 30 sekund w segmentach nierozgłoszeniowej sieci wielodostępowej (ang. nonbroadcast multiaccess, NBMA), na przykład Frame Relay, X.25 lub ATM.
W większości przypadków pakiety hello OSPF są wysyłane jako komunikat gru-powy na adres zarezerwowany dla grupy ALLSPFRouters, 224.0.0.5. Używanie adresu grupowego pozwala urządzeniu zignorować pakiet, jeśli na jego interfejsie nie włączono przyjmowania pakietów OSPF. Dzięki temu oszczędzane są zasoby na urządzeniach bez protokołu OSPF.
Czas uznania za nieczynny (ang. dead interval) to wyrażony w sekundach okres, przez jaki router będzie czekał na odbiór pakietu hello, zanim zadeklaruje, że sąsiad jest nieczynny. Cisco domyślnie używa czterokrotnej wartości interwału hello. W segmentach wielodostępowych i punkt-punkt okres ten wynosi 40 sekund. W sieciach NBMA czas uznania za nieczynny to 120 sekund.
Jeśli czas uznania za nieczynny upłynie, zanim routery odbiorą pakiet hello, OSPF usuwa takiego sąsiada ze swojej bazy danych stanu łącza. Router rozsyła zalewowo informację stanu łącza o nieczynnym sąsiedzie ze wszystkich interfejsów, na których włączony jest protokół OSPF.
Typy sieci są omówione w dalszej części rozdziału.
Wybieranie routerów DR i BDR
Aby zredukować ilość ruchu OSPF w sieciach wielodostępowych, OSPF wybiera router desygnowany (ang. designated router, DR) i zapasowy router desygnowany (ang. backup designated router, BDR). Router desygnowany jest odpowiedzialny za aktualizowanie wszystkich pozostałych routerów OSPF (zwanych DROthers), kiedy w sieci wielodostępowej zajdzie zmiana. Router BDR monitoruje router DR i przejmuje jego rolę, jeśli ten ostatni ulegnie awarii.
Na ilustracji routery R1, R2 i R3 są połączone łączami punkt-punkt. Dlatego żadne routery DR/BDR nie są wybierane. Wybieranie i procesy DR/DBR są omówione w dalszej części tego rozdziału, a topologia została zmieniona na sieć wielodostępową.
Uwaga: Pakiet hello, wraz z innymi typami pakietów OSPF, został dokładniej omówiony na kursie CCNP.
Wyświetl media wizualne
11.1.5 Aktualizacje stanu łącza OSPF
Strona 1:
Aktualizacje stanu łącza OSPF to pakiety używane jako aktualizacje routingu OSPF. Pakiet LSU może zawierać 11 typów LSA tak jak to pokazano na ilustracji. Różnica pomiędzy terminami aktualizacja stanu łącza i ogłoszenie stanu łącza czasami może być niejasna. Czasami określenia te są używane wymiennie. Pakiet LSU zawiera jedno ogłoszenie LSA lub więcej i oba terminy mogą zostać użyte odnośnie do informacji stanu łącza propagowanej przez routery OSPF.
Uwaga: Różne typy LSA omówiono na kursie CCNP.
Wyświetl media wizualne
11.1.6 Algorytm OSPF
Strona 1:
Każdy router OSPF utrzymuje bazę danych stanu łącza zawierającą wszystkie ogłoszenia LSA odebrane od pozostałych routerów. Kiedy router odbierze wszystkie ogłoszenia LSA i zbuduje swoją lokalną bazę danych stanu łącza, OSPF używa algorytmu SPF (shortest path first) Dijkstry, aby utworzyć drzewo SPF. Drzewo SPF zostaje następnie wykorzystane do tego, aby zapełnić tablicę routingu IP najlepszymi drogami do każdej sieci.
Wyświetl media wizualne
11.1.7 Odległość administracyjna
Strona 1:
Jak wyjaśniono w rozdziale 3 „Wprowadzenie do protokołów routingu dynamicznego”, odległość administracyjna to wiarygodność (czyli priorytet) źródła routingu. Domyślna odległość administracyjna protokołu OSPF to 110. Jak widzimy w tabeli, w porównaniu z innymi protokołami IGP OSPF ma pierwszeństwo przed protokołami IS-IS i RIP.
Wyświetl media wizualne
11.1.8 Uwierzytelnianie
Strona 1:
Jak wyjaśniono w poprzednich rozdziałach, konfiguracja uwierzytelniania przez protokoły routingu została omówiona na jednym z następnych kursów. Podobnie jak w przypadku innych protokołów, możliwa jest konfiguracja uwierzytelniania dla protokołu OSPF.
Uwierzytelnianie wysyłanej informacji o trasach to dobra praktyka. Uwierzytelnianie informacji o trasach można skonfigurować dla protokołów RIPv2, EIGRP, OSPF, IS-IS i BGP. Dzięki temu uzyskujemy gwarancję, że routery będą przyjmowały informacje o trasach tylko od tych routerów, na których skonfigurowano to samo hasło lub informacje uwierzytelniające.
Uwaga: Uwierzytelnianie nie szyfruje tablicy routingu routera.
Wyświetl media wizualne
11.2 Podstawowa konfiguracja protokołu OSPF
11.2.1 Topologia laboratoryjna
Strona 1:
Na rysunku przedstawiono topologię, której będziemy używać w tym rozdziale. Należy zwrócić uwagę na nieciągły schemat adresowania. OSPF to bezklasowy protokół routingu. Dlatego też w konfiguracji protokołu OSPF określamy maskę. Jak pamiętamy, postępując w ten sposób, rozwiązujemy problem z nieciągłym adresowaniem. W topologii można również zauważyć trzy łącza szeregowe o różnej szerokości pasma i to, że routery mają wiele dróg do każdej zdalnej sieci.
Kliknij adresację, aby przeglądnąć adresy IP.
Kliknij R1, R2 i R3, aby zobaczyć konfiguracje startową każdego routera.
Wyświetl media wizualne
11.2.2 Polecenie router ospf
Strona 1:
Protokół OSPF włączamy, wydając w trybie konfiguracji globalnej polecenie router ospf identyfikator-procesu. Identyfikator procesu to liczba z przedziału od 1 do 65 535 wybrana przez administratora sieci. Identyfikator procesu ma znaczenie lokalne, to znaczy nie musi być identyczny na sąsiadujących routerach, aby utworzyć z nimi przyległości. To go różni od EIGRP. Identyfikator procesu EIGRP, czyli numer systemu autonomicznego, musi się zgadzać, aby dwaj sąsiedzi EIGRP utworzyli przyległość.
W naszej topologii włączymy OSPF na trzech routerach, używając tego samego identyfikatora procesu - 1. Stosujemy taki sam identyfikator procesu, aby zachować spójność.
R1(config)#router ospf 1
R1(config-router)#
Wyświetl media wizualne
11.2.3 Polecenie network
Strona 1:
Polecenie network dla protokołu OSPF ma takie same funkcje jak dla innych protokołów routingu IGP.
* Na wszystkich interfejsach routera, których adres sieciowy zgadza się z adresem podanym w poleceniu network, włączone zostanie wysyłanie i odbieranie pakietów OSPF.
* Sieć (albo podsieć) będzie uwzględniana w aktualizacjach routingu OSPF.
Polecenie network wydajemy w trybie konfiguracji routera.
Router(config-router)#network adres-sieciowy maska-blankietowaarea identyfikator-obszaru
Konfigurując protokół OSPF, podobnie jak w przypadku protokołu EIGRP, w poleceniu network podajemy parametry adres-sieciowy i maska-blankietowa. Jednak inaczej niż w EIGRP, w OSPF maska domyślna jest wymagana. Adres sieciowy, wraz z maską blankietową, służy do określenia interfejsu lub zakresu interfejsów, na których protokół OSPF zostanie włączony za pomocą polecenia network.
Tak jak w przypadku EIGRP, maskę blankietową można skonfigurować jako odwrotność maski podsieci. Na przykład interfejs FastEthernet 0/0 routera R1 znajduje się w sieci 172.16.1.16/28. Maska podsieci dla tego interfejsu to /28, czyli 255.255.255.240. Odwrotność maski podsieci to właśnie maska blankietowa:
Uwaga: W niektórych wersjach systemu Cisco IOS można, tak jak w przypadku protokołu EIGRP, podać maskę podsieci zamiast maski odwrotnej. System następnie przekształca maskę podsieci na maskę odwrotną.
255.255.255.255
- 255.255.255.240 Odejmujemy maskę podsieci
--------------------
0. 0. 0. 15 Maska blankietowa
Fragment area identyfikator-obszaru odnosi się do obszaru OSPF (ang. OSPF area). Obszar OSPF to grupa routerów mających wspólne informacje o stanach łączy. Wszystkie routery OSPF na tym samym obszarze muszą mieć w swoich bazach danych stanu łącza takie same informacje. W tym celu routery zalewowo rozsyłają poszczególne stany łączy do wszystkich pozostałych routerów na obszarze. W tym rozdziale konfigurujemy wszystkie routery OSPF znajdujące się na danym obszarze. Nazywa się to jednoobszarowym OSPF.
W sieci OSPF można skonfigurować również wiele obszarów. Konfiguracja dużych sieci OSPF jako wielu obszarów daje kilka korzyści, w tym mniejsze bazy danych stanu łącza i możliwość izolowania problemów z niestabilną siecią do jednego obszaru. Wieloobszarowy OSPF omówiono na kursie CCNP.
Kiedy wszystkie routery znajdują się na tym samym obszarze OSPF, na każdym z nich w poleceniu network należy podać ten sam identyfikator obszaru. Mimo że można użyć dowolnego identyfikatora obszaru, w przypadku jednoobszarowego OSPF dobrym pomysłem jest używanie identyfikatora 0. Stosując taką konwencję, w przyszłości łatwiej skonfigurować sieć jako wiele obszarów OSPF, a 0 staje się obszarem szkieletowym.
Na ilustracji widzimy polecenia network dla trzech routerów włączające protokół OSPF na wszystkich interfejsach. W tym momencie wszystkie routery powinny mieć możliwość użycia polecenia ping dla wszystkich sieci.
Wyświetl media wizualne
11.2.4 Identyfikator routera OSPF
Strona 1:
Ustalanie identyfikatora routera
Identyfikator routera OSPF służy do unikatowej identyfikacji każdego routera w domenie routingu OSPF. Identyfikator routera to po prostu adres IP. Routery Cisco wyprowadzają identyfikator routera na podstawie trzech kryteriów, zachowując podaną niżej kolejność.
1. Używają adresu IP skonfigurowanego w poleceniu router-id.
2. Jeśli identyfikator routera nie jest skonfigurowany, router wybiera najwyższy adres IP swoich interfejsów pętli zwrotnej.
3. Jeśli nie ma skonfigurowanych interfejsów pętli zwrotnej, router wybiera najwyższy aktywny adres IP jednego ze swych interfejsów fizycznych.
Najwyższy aktywny adres IP
Jeżeli na routerze OSPF nie skonfigurowano polecenia router-id ani żadnych interfejsów pętli zwrotnej, identyfikatorem routera OSPF zostanie najwyższy aktywny adres IP jednego z jego interfejsów. Na interfejsie tym protokół OSPF nie musi być włączony, to znaczy interfejs ten nie musi pojawiać się w poleceniach network dla protokołu OSPF. Jednak interfejs musi być aktywny, to znaczy musi być włączony.
Kliknij przycisk Topologia na ilustracji.
Stosując powyższe kryteria, czy możesz ustalić identyfikatory routerów R1, R2 i R3? Odpowiedź znajduje się na następnej stronie.
Wyświetl media wizualne
Strona 2:
Sprawdzanie identyfikatora routera
Ponieważ ani nie ustalono identyfikatorów routerów w sposób bezpośredni, ani nie skonfigurowano interfejsów pętli zwrotnej, identyfikator każdego routera jest ustalany na podstawie trzeciego kryterium z listy - jest to najwyższy aktywny adres IP jednego z interfejsów fizycznych routera. Zgodnie z tym, co widzimy na rysunku, poszczególne routery otrzymują następujące identyfikatory:
R1 - 192.168.10.5, ponieważ ten adres jest wyższy od 172.16.1.17 i 192.168.10.1.
R2 - 192.168.10.9, ponieważ ten adres jest wyższy od 10.10.10.1 i 192.168.10.2.
R3 - 192.168.10.10, ponieważ ten adres jest wyższy od 172.16.1.33 i 192.168.10.6.
Jednym z poleceń, których można użyć do sprawdzenia bieżącego identyfikatora routera, jest show ip protocols. Niektóre wersje systemu Cisco IOS nie wyświetlają identyfikatora routera. W takich przypadkach, aby sprawdzić identyfikator routera, wydajemy polecenie show ip ospf lub show ip ospf interface.
Wyświetl media wizualne
Strona 3:
Adres pętli zwrotnej
Jeśli polecenie router-id dla protokołu OSPF nie jest używane, a skonfigurowane zostały interfejsy pętli zwrotnej, OSPF wybiera najwyższy adres IP jednego z tych interfejsów. Adres pętli zwrotnej to interfejs wirtualny włączany natychmiast po zakończeniu konfiguracji. Polecenia do konfiguracji interfejsu pętli zwrotnej są nam już znane:
Router(config)#interface loopback numer
Router(config-if)#ip address adres-ip maska-podsieci
Kliknij przycisk Topologia na ilustracji.
Na wszystkich routerach skonfigurowano adresy pętli zwrotnej, które będą reprezentowały identyfikatory routerów OSPF. Zaletą używania interfejsu pętli zwrotnej jest to, że w przeciwieństwie do interfejsu fizycznego nie może on ulec awarii. Nie ma ani żadnych kabli, ani przyległych urządzeń, od których zależałoby to, czy interfejs pętli zwrotnej jest czynny. Dlatego też używanie adresu pętli zwrotnej jako identyfikatora routera zapewnia stabilność procesu OSPF. Ponieważ polecenie router-id, które omówimy za chwilę, to stosunkowo nowa rzecz w systemie Cisco IOS, znacznie częściej spotykamy się z sytuacją, kiedy do konfiguracji identyfikatorów routerów OSPF używamy adresów pętli zwrotnej.
Polecenie router-id
Polecenie router-id, które wprowadzono w wersji 12.0(T) systemu Cisco IOS, przy ustalaniu identyfikatora routera ma pierwszeństwo przed adresami IP interfejsów fizycznych i pętli zwrotnej. Oto składnia tego polecenia:
Router(config)#router ospf identyfikator-procesu
Router(config-router)#router-id adres-ip
Zmiana identyfikatora routera
Identyfikator routera jest wybierany wtedy, kiedy na routerze OSPF konfigurujemy pierwsze polecenie network. Jeżeli polecenie router-id albo adres pętli zwrotnej zostaną skonfigurowane po wydaniu polecenia network, identyfikator routera zostanie ustalony na podstawie interfejsu z najwyższym aktywnym adresem IP.
Identyfikator routera można zmodyfikować za pomocą adresu IP w kolejnym poleceniu router-id, restartując router albo wydając poniższe polecenie:
Router#clear ip ospf process
Uwaga: Modyfikacja identyfikatora routera za pomocą nowego adresu IP pętli zwrotnej albo interfejsu fizycznego może wymagać zrestartowania routera.
Zduplikowane identyfikatory routerów
Przyczyną problemów z routingiem w domenie OSPF może być to, że dwa routery mają taki sam identyfikator. Jeśli identyfikator jest taki sam na dwóch sąsiadujących routerach, może wyniknąć z tego problem przy ustanawianiu przyległości. Kiedy występują zduplikowane identyfikatory routerów OSPF, system Cisco IOS wyświetla komunikat podobny do poniższego:
%OSPF-4-DUP_RTRID1: Detected router with duplicate router ID
Aby rozwiązać ten problem, na wszystkich routerach należy skonfigurować unikatowe identyfikatory.
Kliknij Nowy identyfikator routera na ilustracji.
Ponieważ w niektórych wersjach systemu Cisco IOS nie ma polecenia router-id, do przypisywania identyfikatorów routerów użyjemy adresów pętli zwrotnej. Adres IP interfejsu pętli zwrotnej zamieni bieżący identyfikator routera OSPF dopiero po zrestartowaniu routera. Na ilustracji widzimy, że routery zostały zrestartowane. Za pomocą polecenia show ip protocols można sprawdzić, czy identyfikatorem każdego routera jest teraz adres pętli zwrotnej.
Wyświetl media wizualne
11.2.5 Sprawdzanie działania protokołu OSPF
Strona 1:
Polecenie show ip ospf neighbor pozwala sprawdzać i rozwiązywać problemy z relacjami sąsiedzkimi OSPF. Polecenie to wyświetla podane niżej informacje o każdym z sąsiadów:
* Neighbor ID - identyfikator sąsiedniego routera.
* Pri - priorytet interfejsu OSPF. Zagadnienie to jest wyjaśnione w dalszej części rozdziału.
* State - stan interfejsu OSPF. FULL oznacza, że interfejs routera osiągnął pełną przyległość z sąsiadem, a na obu urządzeniach znajdują się identyczne bazy danych stanu łącza. Stany OSPF są omówione na kursie CCNP.
* Dead Time - czas, przez jaki router będzie oczekiwał na odbiór pakietu hello OSPF od swojego sąsiada, zanim uzna go za wyłączony. Wartość ta jest resetowana za każdym razem, gdy na interfejsie zostanie odebrany pakiet hello.
* Address - adres IP interfejsu sąsiada, z którym router jest bezpośrednio połączony.
* Interface - interfejs, na którym router ustanowił przyległość z sąsiadem.
Rozwiązując problemy w sieciach OSPF, można za pomocą polecenia show ip ospf neighbor sprawdzić, czy router utworzył przyległości z sąsiednimi routerami. Jeśli identyfikator sąsiedniego routera nie zostanie wyświetlony albo jeśli wartość w kolumnie State jest inna niż FULL, oznacza to, że te dwa routery nie utworzyły przyległości OSPF. Jeśli dwa routery nie ustanowią przyległości, informacja stanu łącza nie będzie wymieniana. Niepełne bazy danych stanu łącza mogą być przyczyną niemiarodajnych drzew SPF i tablic routingu. Trasy do sieci docelowych mogą nie istnieć albo mogą nie być optymalne.
Uwaga: W sieciach wielodostępowych takich jak Ethernet stan dwóch przyległych routerów może mieć wartość 2WAY. Zostało to omówione w dalszej części rozdziału.
Dwa routery mogą nie utworzyć przyległości OSPF, jeżeli zdarzy się jedna z sytuacji:
* maski podsieci się nie zgadzają, co powoduje, że routery znajdują się w różnych sieciach,
* interwały hello lub czasy uznania za nieczynny OSPF nie zgadzają się,
* typy sieci OSPF są różne,
* polecenie network dla protokołu OSPF jest nieprawidłowe albo go nie ma.
Wyświetl media wizualne
Strona 2:
Poleceniami bardzo przydatnymi do rozwiązywania problemów z działaniem protokołu OSPF są również:
show ip protocols
show ip ospf
show ip ospf interface
Jak widzimy na ilustracji dla routera R1, polecenie show ip protocols pozwala szybko sprawdzić ważne informacje o konfiguracji protokołu OSPF, w tym identyfikator procesu OSPF, identyfikator routera, sieci ogłaszane przez ten router, sąsiadów, od których router odbiera aktualizacje, oraz domyślną odległość administracyjną, która dla protokołu OSPF wynosi 110.
Kliknij show ip ospf na ilustracji.
Również polecenia show ip ospf możemy użyć do sprawdzenia identyfikatorów procesu OSPF i routera R1. Dodatkowo polecenie to wyświetla informacje o obszarze OSPF oraz czas ostatniego przeliczenia algorytmu SPF. Jak widzimy w przykładowych wynikach, OSPF to bardzo stabilny protokół routingu. Jedynym zdarzeniem OSPF, w którym router R1 brał udział w ciągu minionych 11,5 godziny, było wysyłanie małych pakietów hello do sąsiadów.
Uwaga: Dodatkowe informacje wyświetlane przez polecenie show ip ospf są omówione na kursie CCNP.
W wynikach polecenia znajdują się ważne informacje o algorytmie SPF, w tym opóźnienia algorytmu SPF:
Initial SPF schedule delay 5000 msecs
Minimum hold time between two consecutive SPFs 10000 msecs
Maximum wait time between two consecutive SPFs 10000 msecs
Za każdym razem, gdy router odbierze nową informację o topologii (dodanie, usunięcie albo modyfikacja łącza), musi ponownie wykonać algorytm SPF, utworzyć nowe drzewo SPF i zaktualizować tablicę routingu. Algorytm SPF intensywnie wykorzystuje procesor, a czas potrzebny na ukończenie obliczeń zależy od rozmiaru obszaru. Rozmiar obszaru jest mierzony liczbą routerów i rozmiarem bazy danych stanu łącza.
Sieć, która cyklicznie zmienia stan z czynnego na nieczynny i na odwrót, nazywana jest łączem niestabilnym (ang. flapping link). Niestabilne łącze może powodować, że routery na obszarze OSPF będą ciągle przeliczały algorytm SPF, uniemożliwiając osiągnięcie prawidłowego stanu zbieżności. Aby zminimalizować ten problem, router po odebraniu pakietu LSU, a przed wykonaniem algorytmu SPF odczekuje pięć sekund (5000 milisekund). Nosi to nazwę opóźnienia harmonogramu SPF (ang. SPF schedule delay). Aby router nie wykonywał w kółko algorytmu SPF, jest też dodatkowy czas wstrzymania - 10 sekund (10 000 milisekund). Po realizacji algorytmu SPF router odczekuje 10 sekund, zanim wykona go ponownie.
Kliknij show ip ospf interface na ilustracji.
Najszybszym sposobem na sprawdzenie interwału hello i czasu uznania za nieczynny jest wydanie polecenia show ip ospf interface. Jak widzimy na ilustracji dla routera R1, po dodaniu do polecenia nazwy i numeru interfejsu polecenie wyświetla informacje dla tego określonego interfejsu. Interwały te znajdują się w pakietach hello OSPF wymienianych między sąsiadami. Protokół OSPF może mieć różne interwały hello i czasy uznania za nieczynny na różnych interfejsach, ale żeby routery OSPF stały się sąsiadami, ich interwały hello i czasy uznania za nieczynny muszą być identyczne. Spójrzmy na wyróżnione fragmenty na ilustracji. Na interfejsie Serial 0/0/0 routera R1 skonfigurowano interwał hello o wartości 10 i czas uznania za nieczynny o wartości 40. Router R2 musi używać tych samych wartości na swoim interfejsie Serial 0/0/0 - w przeciwnym razie te dwa routery nie utworzą przyległości.
Wyświetl media wizualne
11.2.6 Badanie tablicy routingu
Strona 1:
Jak wiemy, najszybszą metodą przetestowania zbieżności OSPF jest sprawdzenie tablicy routingu każdego routera z topologii.
Kliknij R1, R2 i R3 na ilustracji, aby zobaczyć wyniki działania komendy show ip route.
Aby sprawdzić, czy protokół OSPF wysyła i odbiera informacje o trasach, możemy użyć polecenia show ip route. Litera O na początku każdego wpisu oznacza, że źródłem informacji o trasie jest protokół OSPF. Tablicą routingu i protokołem OSPF zajmiemy się dokładniej w kolejnym podrozdziale. W porównaniu z tablicami routingu przedstawionymi w poprzednim rozdziale, widoczne są dwie istotne różnice. Po pierwsze widzimy, że każdy router ma cztery sieci dołączone bezpośrednio, ponieważ interfejs pętli zwrotnej liczy się jako czwarta sieć. Interfejsy pętli zwrotnej nie są ogłaszane przez protokół OSPF. Dlatego też każdy router ma siedem znanych sieci. Po drugie, w przeciwieństwie do protokołów RIPv2 i EIGRP, OSPF nie wykonuje automatycznej sumaryzacji na granicach dużych sieci. Protokół OSPF jest w pełni bezklasowy.
Wyświetl media wizualne
11.3 Metryka OSPF
11.3.1 Metryka OSPF
Strona 1:
Metrykę protokołu OSPF nazywamy kosztem. Oto fragment dokumentu RFC 2328: "Koszt jest związany ze stroną wyjściową każdego interfejsu routera. Koszt może zostać skonfigurowany przez administratora systemu. Im mniejszy koszt, tym większe prawdopodobieństwo, że interfejs zostanie wykorzystany do wysyłania danych."
Zwróćmy uwagę, że w dokumencie RFC 2328 nie sprecyzowano, jakich wartości należy używać do ustalenia kosztu.
Jako wartości kosztu system Cisco IOS używa łącznej szerokości pasma interfejsów wyjściowych z routera do sieci docelowej. Dla każdego routera koszt interfejsu jest obliczany jako 10 do potęgi 8, podzielone przez szerokość pasma wyrażoną w b/s. Wartość nazywana jest tzw. pasmo odniesienia. 10 do potęgi 8 dzielimy przez szerokość pasma interfejsu, aby interfejsy z większą szerokością pasma miały niższy koszt. Jak pamiętamy, w metrykach routingu preferowaną trasą jest ta z niższym kosztem (na przykład w protokole RIP3 skoki to lepiej niż 10 skoków). Na ilustracji pokazano domyślne koszty OSPF dla kilku typów interfejsów.
Szerokość pasma odniesienia
Domyślna wartość szerokości pasma odniesienia to 108, czyli 100 000 000 b/s lub 100 Mb/s. W efekcie interfejsy z szerokością pasma 100 Mb/s i wyższą mają taki sam koszt OSPF - 1. Używając polecenia auto-cost reference-bandwidth, możemy zmodyfikować szerokość pasma odniesienia, aby uwzględniać sieci z łączami szybszymi niż 100 000 000 b/s (100 Mb/s). Jeśli musimy użyć tego polecenia, powinniśmy to zrobić na wszystkich routerach, aby metryka routingu OSPF pozostała spójna.
Wyświetl media wizualne
Strona 2:
OSPF akumuluje koszt
Koszt trasy OSPF to łączna wartość od jednego routera do sieci docelowej. Na ilustracji widzimy przykładowe dane z tablicy routingu routera R1, z której wynika, że koszt dotarcia do sieci 10.10.10.0/24 za routerem R2 wynosi 65. Ponieważ sieć 10.10.10.0/24 jest przyłączona do interfejsu Fast Ethernet, router R2 przypisuje do niej koszt o wartości 1. Router R1 następnie dokłada dodatkową wartość kosztu 64, aby wysyłać dane przez domyślne łącze T1 pomiędzy routerami R1 i R2.
Wyświetl media wizualne
Strona 3:
Domyślna szerokość pasma na interfejsach szeregowych
Jak pamiętamy z rozdziału 9 „EIGRP”, możemy użyć polecenia show interface, aby zobaczyć wartość szerokości pasma dla danego interfejsu. Na routerach Cisco wartość szerokości pasma na wielu interfejsach szeregowych to domyślnie T1 (1544 Mb/s). Jednak niektóre interfejsy szeregowe mogą mieć domyślną wartość 128 kb/s. Dlatego też nigdy nie zależy zakładać, że OSPF używa określonej wartości szerokości pasma. Zawsze należy sprawdzać wartość domyślną za pomocą polecenia show interface.
Pamiętajmy, że wartość ta nie wpływa na rzeczywistą szybkość łącza; jest jedynie używana przez niektóre protokoły routingu do obliczania metryki routingu. Najczęściej rzeczywista szybkość połączenia na łączach szeregowych różni się od domyślnej szerokości pasma. Ważne jest, aby wartość szerokości pasma odpowiadała rzeczywistej szybkości łącza, po to żeby w tablicy routingu znajdowały się ścisłe informacje o najlepszej drodze. Może się na przykład zdarzyć, że ktoś wykupi od usługodawcy tylko część połączenia T1, na przykład jedną czwartą (384 kb/s). W takiej sytuacji system Cisco IOS zakłada wartość szerokości pasma T1, mimo że interfejs wysyła i odbiera dane, wykorzystując tylko jedną czwartą pełnego połączenia T1 (384 kb/s).
Na ilustracji widzimy informacje dla szeregowego interfejsu 0/0/0 routera R1. Zwróćmy uwagę, wszystkie łącza szeregowe mają rzeczywiste szerokości pasma. Domyślna wartość szerokości pasma w wynikach dla routera R1 to 1544 kb/s. Jednak rzeczywista szerokość pasma tego łącza, co zostało zaznaczone na rysunku 11.9, to 64 kb/s. Oznacza to, że router ma informacje o trasach, które nie są zgodne z topologią sieci.
Kliknij show ip routena ilustracji.
Na ilustracji widzimy fragment tablicy routingu routera R1. Routerowi R1 wydaje się, że oba jego interfejsy szeregowe są połączone z łączami T1, mimo że jedno łącze to 64 kb/s, a drugie to 256 kb/s. W efekcie w tablicy routingu routera R1 znajdują się dwie równorzędne trasy do sieci 192.168.8.0/30, mimo że z interfejsu S0/0/1 w rzeczywistości wychodzi lepsza trasa.
O 192.168.10.8 [110/128] via 192.168.10.6, 00:03:41, Serial0/0/1
[110/128] via 192.168.10.2, 00:03:41, Serial0/0/0
Kliknij show ip ospf interface ina ilustracji.
Obliczony koszt OSPF interfejsu można sprawdzić, wydając polecenie show ip ospf interface. Używając tego polecenia, możemy sprawdzić, czy router R1 faktycznie przypisał koszt 64 do szeregowego interfejsu S0/0/0. Można pomyśleć, że to prawidłowy koszt, ponieważ interfejs jest połączony z łączem 64 kb/s. Pamiętajmy jednak, że koszt jest wyprowadzany ze wzoru. Koszt łącza 64 kb/s to 1562 (100 000 000/64 000). Wyświetlana wartość 64 odnosi się do kosztu łącza T1. Za chwilę dowiemy się, jak można zmodyfikować koszt wszystkich łączy w topologii.
Wyświetl media wizualne
11.3.2 Modyfikowanie kosztu łącza
Strona 1:
Jeśli interfejs szeregowy w rzeczywistości nie działa z domyślną szybkością T1, wymagana jest ręczna modyfikacja. Po obu stronach łącza należy skonfigurować taką samą wartość. Zarówno komenda bandwidth lub ip ospf cost wykonana na interfejsie pozwala na precyzyjne ustalenie wartości wpływającej na określenie trasy przez OSPF.
Polecenie bandwidth
Polecenie bandwidth służy do modyfikowania wartości szerokości pasma używanej przez system Cisco IOS do obliczania metryki kosztu OSPF. Składnia tego wydawanego w trybie konfiguracji interfejsu polecenia jest taka sama jak w rozdziale 9:
Router(config-if)#bandwidth szerokość-pasma-w-kb/s
Na ilustracji widzimy polecenia bandwidth używane do modyfikacji kosztów wszystkich interfejsów szeregowych w topologii. Po wydaniu polecenia show ip ospf interface na routerze R1 widzimy, że koszt szeregowego łącza 0/0/0 to teraz 1562 - jest to wynik obliczenia kosztu OSPF przez system IOS według wzoru 100,000,000/64,000.
Wyświetl media wizualne
Strona 2:
Polecenie ip ospf cost
Alternatywą dla bandwidth jest polecenie ip ospf cost, które pozwala bezpośrednio określić koszt interfejsu. Aby na przykład skonfigurować interfejs S0/0/0 na routerze R1, należy wydać następujące polecenie:
R1(config)#interface serial 0/0/0
R1(config-if)#ip ospf cost 1562
Oczywiście nie zmienia to wyników polecenia show ip ospf interface, które nadal pokazują koszt 1562. Jest to taki sam koszt jak obliczony przez system Cisco IOS wtedy, gdy konfigurowaliśmy szerokość pasma o wartości 64.
Wyświetl media wizualne
Strona 3:
Polecenie bandwidth a polecenie ip ospf cost
Polecenie ip ospf cost jest przydatne w środowiskach, gdzie routery od innych producentów niż Cisco do obliczania kosztów OSPF używają innej metryki niż szerokość pasma. Główna różnica pomiędzy tymi dwoma poleceniami polega na tym, że polecenie bandwidth do ustalenia kosztu łącza używa wyniku obliczania kosztu. Polecenie ip ospf cost pomija to obliczenie, bezpośrednio ustawiając koszt łącza na określoną wartość.
W tabeli widzimy dwie opcje, których możemy użyć, modyfikując koszty łączy szeregowych w topologii. Po prawej stronie widzimy odpowiedniki polecenia ip ospf cost dla pokazanych po prawej poleceń bandwidth.
Wyświetl media wizualne
11.4 OSPF a sieci wielodostępowe
11.4.1 Wyzwania w sieciach wielodostępowych
Strona 1:
Sieć wielodostępowa to sieć z więcej niż dwoma urządzeniami na tym samym współdzielonym nośniku. W górnej części rysunku w ethernetowej sieci lokalnej routera R1 pojawiły się urządzenia, które mogą być podłączone do sieci 172.16.1.16/28. Ethernetowe sieci lokalne są przykładem wielodostępowej sieci rozgłoszeniowej ponieważ jedno urządzenie ma możliwość wysłania jednej ramki zaadresowanej do wszystkich urządzeń w sieci. Jest też siecią wielodostępową, ponieważ członkami tej samej sieci może być wiele hostów, drukarek, routerów i innych urządzeń.
Natomiast w sieci punkt-punkt znajdują się tylko dwa urządzenia, po jednym na każ-dym końcu. Łącze WAN pomiędzy routerami R1 i R3 to przykład łącza punkt-punkt. W dolnej części rysunku przedstawiono łącze punkt-punkt pomiędzy routerami R1 i R3.
Wyświetl media wizualne
Strona 2:
W protokole OSPF zdefiniowano pięć typów sieci:
* punkt-punkt,
* wielodostępowe rozgłoszeniowe,
* wielodostępowa nierozgłoszeniowe (NBMA),
* punkt-wielopunkt,
* łącza wirtualne.
Do sieci NBMA i punkt-wielopunkt należą Frame Relay, ATM i X.25. Sieci NBMA omówiono na innym kursie CCNA. Sieci punkt-wielopunkt są omawiane na kursach CCNP. Łącza wirtualne to łącza specjalnego typu, których można używać w wieloobszarowym OSPF. Wirtualne łącza OSPF omówiono na kursie CCNP.
Kliknij Odtwórz, aby obejrzeć animację.
Na animacji widzimy, że w topologii znajdują się sieci punkt-punkt i rozgłoszeniowa.
Wyświetl media wizualne
Strona 3:
Zalewanie LSA w wielodostępowych sieciach OSPF może powodować dwa problemy:
1. Tworzenie wielu przyległości, po jednej dla każdej pary routerów,
2. Zalewowe rozsyłanie zbyt wielu LSA.
Wiele przyległości
Tworzenie przyległości pomiędzy każdą parą routerów w sieci spowodowałoby powstanie zbyt wielu przyległości. Doprowadziłoby to do nadmiernej liczby LSA przesyłanych pomiędzy routerami znajdującymi się w tej samej sieci.
Aby zrozumieć problem z wieloma przyległościami, musimy poznać pewien wzór. Dla dowolnej liczby routerów (oznaczonej literą n) w sieci wielodostępowej będzie istniało n(n-1)/2 przyległości. Na rysunku przedstawiono prostą topologię złożoną z pięciu routerów. Każdy z nich jest przyłączony do tej samej wielodostępowej sieci Ethernet. Bez mechanizmu redukującego liczbę przyległości wszystkie te routery utworzyłyby 10 przyległości: 5 ( 5 - 1 ) / 2 = 10. Może wydaje się, że to niewiele, ale kiedy w sieci pojawią się kolejne routery, liczba przyległości gwałtownie wzrośnie. Mimo że pięć routerów z rysunku wymaga jedynie 10 przyległości, 10 routerów będzie wymagało 45 przyległości. 20 routerów to już 190 przyległości.
Wyświetl media wizualne
Strona 4:
Zalewowe rozsyłanie pakietów LSA
Jak wyjaśniono w rozdziale 10 „Protokoły routingu stanu łącza”, routery stanu łącza zalewowo rozsyłają swoje pakiety stanu łącza, kiedy protokół OSPF zostanie włączony albo kiedy w topologii zajdzie zmiana.
Kliknij Odtwórz, aby zobaczyć animację na temat zalewowego rozsyłania pakietów LSA.
W sieci wielodostępowej zalewanie to może stać się nadmierne. Na animacji router R2 wysyła pakiet LSA. Zdarzenie to może spowodować, że każdy kolejny router wyśle LSA. Na animacji nie ma wysyłania potwierdzeń wymaganych dla każdego debranego LSA. Gdyby każdy router w sieci wielodostępowej musiał zalewowo rozesłać i potwierdzić wszystkie odebrane LSA do wszystkich pozostałych routerów w tej sieci, sieć zostałaby przeciążona.
Aby to sobie uzmysłowić, załóżmy, że w pomieszczeniu znajduje się bardzo wiele osób. Co by się stało, gdyby każdy po kolei miał się przedstawiać? Nie tylko każda osoba musiałaby powiedzieć każdej, jak się nazywa, ale każda osoba, która poznała nazwisko innej, musiałaby przekazać je wszystkim pozostałym osobom, każdej z osobna. Jak widzisz, proces taki prowadzi do chaosu!
Wyświetl media wizualne
Strona 5:
Rozwiązanie - router desygnowany
Rozwiązaniem umożliwiającym zarządzanie liczbą przyległości i zalewaniem LSA w sieci wielodostępowej jest router desygnowany (DR). Wracając do poprzedniego przykładu: rozwiązanie to jest analogiczne do wybrania jednej osoby, aby przespacerowała się po pomieszczeniu, poznała imiona wszystkich obecnych, a następnie przekazała je jednocześnie wszystkim zgromadzonym.
W wielodostępowych sieciach OSPF wybierany jest router desygnowany (DR), który staje się punktem zbierania i dystrybucji wysyłanych i odbieranych LSA. Wybierany jest również zapasowy router desygnowany (BDR) na wypadek awarii routera DR. Wszystkie pozostałe routery stają się DROthers (oznacza to, że nie są ani DR, ani BDR).
Kliknij Odtwórz, aby zobaczyć animację na temat roli routera DR.
Routery w sieciach wielodostępowych wybierają DR i BDR. DROthers pełne przyległości tworzą jedynie z routerami DR i BDR. Oznacza to, że zamiast zalewowo rozsyłać aktualizacje LSA do wszystkich routerów w sieci, DROthers wysyłają swoje LSA jedynie do routerów DR i BDR, na grupowy adres 224.0.0.6 (ALLDRouters, wszystkie routery desygnowane). Na animacji router R1 wysyła LSA do routera desygnowanego. Zapasowy router desygnowany również nasłuchuje. Router desygnowany jest odpowiedzialny za przesłanie LSA od routera R1 do pozostałych routerów. Router DR używa adresu grupowego 224.0.0.5 (AllSPFRouters, wszystkie routery OSPF). W efekcie tylko jeden router zajmuje się zalewowym rozsyłaniem aktualizacji LSA w sieci wielodostępowej.
Wyświetl media wizualne
11.4.2 Proces wybierania routerów DR i BDR
Strona 1:
Zmiana topologii
Wybieranie routerów DR i BDR w sieciach punkt-punkt się nie odbywa. Dlatego też w naszej standardowej topologii z trzema routerami routery R1, R2 i R3 nie muszą wybierać routerów DR i BDR, ponieważ łącza pomiędzy tymi routerami nie są sieciami wielodostępowymi.
Kliknij Topologia wielodostępowa na ilustracji.
Omówienie routerów DR i BDR będziemy kontynuować na przykładzie wielodostępowej topologii przedstawionej na rysunku. Nazwy routerów są inne, aby podkreślić, że ta topologia nie ma nic wspólnego z topologią z trzema routerami, na której bazowano do tej pory. Do topologii z rysunku powrócimy po omówieniu procesu wybierania routerów DR i BDR. W nowej topologii mamy trzy routery wspólnie korzystające z wielodostępowej sieci Ethernet 192.168.1.0/24. Na interfejsie FastEthernet każdego routera skonfigurowano adres IP, poza tym skonfigurowano adresy pętli zwrotnej jako identyfikatory routerów.
Wyświetl media wizualne
Strona 2:
Wybory routerów DR i BDR
W jaki sposób wybiera się routery DR i BDR? Stosowane są następujące kryteria:
1. DR - router z najwyższym priorytetem interfejsu OSPF.
2. BDR - router z drugim co do wysokości priorytetem interfejsu OSPF.
3. Jeśli priorytety interfejsów OSPF są równe, wybrany zostaje router z najwyższym identyfikatorem.
W tym przykładzie domyślny priorytet interfejsu OSPF to 1. W oparciu o przedstawione wyżej kryteria o wyborze routerów DR i BDR decyduje identyfikator routera. Jak widzimy na rysunku, routerem desygnowanym zostaje router C, a zapasowym routerem desygnowanym mający drugi co do wysokości identyfikator router B. Ponieważ router A nie został ani DR, ani BDR, staje się DROther.
Routery DROther pełne przyległości tworzą tylko z routerami DR i BDR, ale nadal ustanawiają sąsiedzkie przyległości z pozostałymi routerami przyłączanymi do sieci. Oznacza to, że wszystkie DROther w sieci wielodostępowej nadal odbierają pakiety hello od wszystkich pozostałych DROther. W ten sposób dowiadują się o wszystkich routerach w sieci. Kiedy dwa routery DROther utworzą przyległość sąsiedzką, w kolumnie ze stanem sąsiada pojawia się 2WAY. Możliwe stany sąsiadów są omówione na kursie CCNP.
Kliknij show ip ospf interface na ilustracji.
Polecenie show ip ospf neighbor wyświetla sąsiedzką przyległość każdego routera w sieci wielodostępowej. Zwróćmy uwagę, że dla routera A routerem desygnowanym jest router C z identyfikatorem 192.168.31.33, a zapasowym routerem desygnowanym router B z identyfikatorem 192.168.31.22.
Kliknij show ip ospf interface na ilustracji.
Ponieważ router A wyświetla obu sąsiadów jako DR i BDR, jest DROther. Można to sprawdzić, wydając na routerze A polecenie show ip ospf interface fastethernet 0/0. Polecenie to pokazuje, czy dany router funkcjonuje w roli DR, BDR czy DROTHER, a także identyfikatory routerów DR i BDR w tej sieci wielodostępowej.
Wyświetl media wizualne
Strona 3:
Moment wybierania routerów DR i BDR
Wybieranie routerów DR i BDR odbywa się zaraz po tym, jak pierwszy router, na którego interfejsie włączono protokół OSPF, stanie się aktywny w sieci wielodostępowej. Może to nastąpić po włączeniu zasilania routera albo po skonfigurowaniu polecenia network dla tego interfejsu. Proces wyboru trwa zaledwie kilka sekund. Jeśli jeszcze nie wszystkie routery w sieci wielodostępowej zostały uruchomione, istnieje możliwość, że routerem desygnowanym zostanie router z niższym identyfikatorem. Może to być tańszy router, którego uruchomienie trwało krócej, ale który niekoniecznie poradzi sobie z funkcjami routera DR.
Kiedy router zostanie routerem desygnowanym, pełni tę rolę do czasu jednego z poniższych wydarzeń:
* Router desygnowany przestanie działać.
* Proces OSPF na desygnowanym routerze przestanie działać.
* Wielodostępowy interfejs na routerze desygnowanym przestanie działać.
Na kolejnych rysunkach każdą taką awarię sygnalizuje znak X.
Kliknij Awaria DR na ilustracji.
Jeśli DR przestanie działać, BDR przejmuje jego rolę, a następnie przeprowadzany jest wybór nowego BDR. Na rysunku przedstawiono sytuację, w której przestaje działać router C i poprzedni BDR, czyli router B, staje się w jego miejsce routerem desygnowanym. Jedynym dostępnym routerem, który może zostać zapasowym routerem desygnowanym, jest w tym momencie router A.
Kliknij Nowy router na ilustracji.
Do sieci przyłączony zostaje router D. Jeśli po wyborze routerów DR i BDR w sieci pojawia się nowy router, nie stanie się on ani DR, ani BDR, nawet jeśli ma wyższy priorytet interfejsu OSPF albo identyfikator routera niż bieżące DR i BDR. Nowy router może zostać wybrany na zapasowy router desygnowany, jeśli awarii ulegnie bieżący router DR albo BDR. Jeśli awarii ulegnie bieżący DR, nowym routerem desygnowanym stanie się router BDR, a nowy router może zostać wybrany na nowy desygnowany router zapasowy. Po tym, jak nowy router stanie się zapasowym routerem desygnowanym, jeśli router desygnowany przestanie działać, nowy router stanie się routerem desygnowanym. Aktualne routery DR oraz BDR muszą jednocześnie ulec awarii, aby nowy router został DR lub BDR.
Kliknij Powrót starego DR na ilustracji.
Poprzedni router desygnowany nie odzyskuje swojego statusu po powrocie do sieci. Na ilustracji idzimy router C, który po restarcie staje się DROther, mimo że jego identyfikator - 192.168.31.33, jest wyższy od identyfikatorów routerów DR i BDR.
Kliknij Awaria BDR na ilustracji.
Jeśli router BDR przestanie działać, DROther przeprowadzają wybory nowego zapasowego routera desygnowanego. Na rysunku przestaje działać zapasowy router desygnowany. Routery C i D przeprowadzają pomiędzy sobą wybory. Wygrywa router D, ponieważ ma wyższy identyfikator.
Kliknij Awaria nowego DR na ilustracji.
Na rysunku przestaje działać Router B. Ponieważ bieżącym zapasowym routerem desygnowanym jest router D, awansuje na router desygnowany. Zapasowym routerem desygnowanym staje się router C.
A jak sprawić, aby wybory wygrywały te routery, które powinny? Bez wprowadzania zmian w konfiguracji mamy do dyspozycji dwa rozwiązania:
* Uruchamiamy najpierw router desygnowany, potem zapasowy router desygnowany, a na końcu pozostałe routery.
* Zamykamy interfejsy wszystkich routerów, a następnie wydajemy polecenie no shutdown kolejno na routerze DR, routerze BDR i pozostałych routerach.
Jak się można domyślić, większą kontrolę nad wyborem routerów DR i BDR da nam zmiana priorytetów interfejsów OSPF.
Wyświetl media wizualne
11.4.3 Priorytet interfejsu OSPF
Strona 1:
Ponieważ router desygnowany staje się punktem centralnym zbierania i dystrybucji LSA, ważne jest, aby router ten dysponował wystarczająco dobrym procesorem i pojemną pamięcią, aby podołać swym obowiązkom. Zamiast pozwalać wybierać routery DR i BDR na podstawie identyfikatorów, lepiej kontrolować ten proces za pomocą wydawanego w trybie konfiguracji interfejsu polecenia ip ospf priority.
Router(config-if)#ip ospf priority {0 - 255}
W poprzednim przykładzie priorytety OSPF były takie same. Dlatego, że wartość priorytetu wynosi 1 domyślnie dla wszystkich interfejsów routera. Wybór routerów DR i BDR jest więc zdeterminowany identyfikatorami routerów. Jeśli jednak zmienimy domyślną wartość 1 na wyższą, router z wyższym priorytetem zostanie routerem desygnowanym, a router z drugim co do wysokości priorytetem - zapasowym routerem desygnowanym. Wartość 0 oznacza, że routera nie można wybrać ani na DR, ani na BDR.
Ponieważ priorytety są przypisywane do poszczególnych interfejsów, dają większą kontrolę nad wielodostępowymi sieciami OSPF. Pozwalają też routerowi być routerem desygnowanym w jednej sieci, a zwykłym DROther w innej.
Kliknij show ip ospf interface na ilustracji.
Dla uproszczenia usunięto z topologii router D. Priorytet interfejsu OSPF można zobaczyć, wydając polecenie show ip ospf interface. Na ilustracji można sprawdzić, że priorytet na routerze A ma domyślną wartość 1.
kliknij Modyfikacja priorytetu na ilustracji.
Na ilustracji widzimy priorytety interfejsów routerów A i B zmodyfikowane w ten sposób, aby router A z najwyższym priorytetem został routerem desygnowanym, a router B zapasowym routerem desygnowanym. Priorytet interfejsu OSPF routera C pozostaje przy domyślnej wartości 1.
Kliknij Wymuś wybory na ilustracji.
Na ilustracji pokazano, jak można wymusić przeprowadzenie procesu wyborów. Po wykonaniu poleceń shutdown i no shutdown na interfejsach Fast Ethernet 0/0 trzech routerów zobaczymy wynik zmiany priorytetów interfejsów OSPF. Wydając teraz polecenie show ip ospf neighbor na routerze C, zobaczymy, że router A (z identyfikatorem 192.168.31.11) jest routerem desygnowanym, ponieważ ma najwyższy priorytet interfejsu OSPF - 200, a router B (identyfikator 192.168.31.22) nadal jest zapasowym routerem desygnowanym, ponieważ ma drugi co do wysokości priorytet interfejsu OSPF - 100. W wynikach polecenia show ip ospf neighbor na routerze A nie widzimy routera desygnowanego, ponieważ w tej sieci jest nim sam router A.
Wyświetl media wizualne
11.5 Zaawansowana konfiguracja protokołu OSPF
11.5.1 Redystrybucja domyślnej trasy OSPF
Strona 1:
Topologia
Powróćmy do poprzedniej topologii rozbudowanej o nowe łącze do ISP. Tak jak w przypadku protokołów RIP i EIGRP, do ogłaszania trasy domyślnej innym routerom z domeny routingu OSPF używany jest router połączony z Internetem. Router ten jest nazywany routerem brzegowym, wejściowym lub bramą. Natomiast w terminologii OSPF router znajdujący się pomiędzy domeną routingu OSPF a siecią bez OSPF nazywa się routerem brzegowym systemu autonomicznego (ang. Autonomous System Boundary Router, ASBR). W tej topologii pętla zwrotna 1 (Lo1) reprezentuje łącze do sieci bez protokołu OSPF. Nie będziemy konfigurować sieci 172.30.1.1/30 jako części procesu routingu OSPF.
Kliknij Domyślną konfigurację statyczną R1 na ilustracji.
Na ilustracji pokazano konfigurację adresu IP dla pętli zwrotnej 1 i statycznej trasy domyślnej przesyłającej ruch do routera ISP na routerze ASBR (którym jest router R1).
R1(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 loopback 1
Uwaga: Interfejsem wyjściowym statycznej trasy domyślnej jest pętla zwrotna, ponieważ w tej topologii router ISP fizycznie nie istnieje. Za pomocą interfejsu pętli zwrotnej możemy utworzyć symulację połączenia z innym routerem.
Podobnie jak protokół RIP, OSPF wymaga polecenia default-information originate, aby ogłaszać statyczną trasę domyślną 0.0.0.0/0 innym routerom z danego obszaru. Jeśli nie użyjemy polecenia default-information originate, domyślna trasa zerowa nie będzie ogłaszana innym routerom z obszaru OSPF.
Oto składnia tego polecenia:
R1(config-router)#default-information originate
Kliknij R1, R2 i R3 na ilustracji.
R1, R2 oraz R3 posiadają teraz "bramę ostatniej szansy" w tablicach routingu. Zwróćmy uwagę, że źródłem trasy domyślnej w tablicach routingu routerów R2 i R3 jest protokół OSPF (litera O), ale pojawił się dodatkowy kod E2. W tablicy routingu routera R2 wygląda to tak:
O*E2 0.0.0.0/0 [110/1] via 192.168.10.10, 00:05:34, Serial0/0/1
E2 oznacza, że trasa jest zewnętrzną trasą OSPF 2. typu.
Zewnętrzne trasy OSPF dzielą się na dwa typy: E1 i E2. Różnica pomiędzy nimi sprowadza się do tego, w jaki sposób na każdym routerze obliczany jest koszt OSPF trasy. OSPF akumuluje koszt dla trasy E1, kiedy trasa ta jest ogłaszana na obszarze OSPF. Proces ten ma identyczny przebieg jak obliczanie kosztów dla normalnych wewnętrznych tras OSPF. Natomiast koszt trasy E2 jest zawsze zewnętrzny, niezależnie od wewnętrznego kosztu dotarcia do tej trasy. Ponieważ w tej topologii domyślna trasa ma zewnętrzny koszt 1 na routerze R1, routery R2 i R3 również pokazują koszt 1 dla domyślnej trasy E2. Trasy E2 z kosztem 1 to domyślna konfiguracja protokołu OSPF. Zmiana tych wartości domyślnych i na temat tras zewnętrznych są omówione na kursie CCNP.
Wyświetl media wizualne
11.5.2 Dostrajanie protokołu OSPF
Strona 1:
Szerokość pasma odniesienia
Jak pamiętamy, w koszcie OSPF na routerach Cisco używana jest łączna szerokość pasma. Wartość kosztu każdego interfejsu oblicza się ze wzoru 100 000 000/szerokość pasma. 100 000 000, czyli 10 do potęgi 8, to właśnie szerokość pasma odniesienia.
Dlatego też 100 000 000 to domyślna szerokość pasma, wykorzystywana przy konwertowaniu rzeczywistej szerokości pasma do metryki kosztu. Jak wiemy z poprzednich kursów, istnieją teraz łącza o szybkościach znacznie większych niż Fast Ethernet, na przykład Gigabit Ethernet i 10GigE. Używanie szerokości pasma odniesienia w wysokości 100 000 000 powoduje, że interfejsy z szerokością pasma 100 Mb/s i wyższą mają taki sam koszt OSPF - 1.
Aby uzyskać bardziej precyzyjne obliczenia kosztów, konieczne może być dostosowanie szerokości pasma odniesienia. Aby zmodyfikować szerokość pasma odniesienia w celu uwzględniania tych szybszych łączy, należy użyć polecenia auto-cost reference-bandwidth. Jeśli polecenie to jest niezbędne, należy je skonfigurować na wszystkich routerach, aby zachować spójność metryki routingu OSPF.
R1(config-router)#auto-cost reference-bandwidth ?
1-4294967 The reference bandwidth in terms of Mbits per second
Zwróćmy uwagę, że wartość jest wyrażana w megabitach na sekundę. Dlatego też domyślna wartość wynosi 100. Aby podnieść ją do szybkości 10GigE (10 Gb/s Ethernet), zmieniamy szerokość pasma odniesienia na 10 000.
R1(config-router)#auto-cost reference-bandwidth 10000
Należy pamiętać o skonfigurowaniu tego polecenia na wszystkich routerach w domenie routingu OSPF. Przypomina o tym także system Cisco IOS, jak to widać na ilustracji.
Kliknij R1 przed zmianą oraz R1 po zmianie na ilustracji.
W tablicy routingu routera R1 widzimy, że metryka kosztu OSPF została zmieniona. Zwróćmy uwagę, że wartości kosztów tras OSPF są znacznie wyższe. Na przykład przed zmianą na R1 szerokości pasma odniesienia koszt do sieci 10.10.10.0/24 wynosił 1172. Po skonfigurowaniu nowej szerokości pasma odniesienia koszt dla tej samej trasy wynosi teraz 117287.
Wyświetl media wizualne
Strona 2:
Modyfikacja interwałów OSPF
Kliknij Sąsiedzi R1 na ilustracji.
Wydając polecenie show ip ospf neighbor, upewniamy się, że router R1 ma utworzoną przyległość z routerami R2 i R3. W wynikach widzimy, że odliczanie w dół czasu uznania za nieczynny zaczyna się od 40 sekund. Domyślnie wartość ta jest odświeżana co 10 sekund, kiedy router R1 odbiera pakiet hello od sąsiada.
Czasami zmiana zegarów OSPF jest konieczna, aby routery mogły szybciej wykrywać problemy w sieci. Spowoduje to zwiększenie ruchu, ale czasami szybka zbieżność jest ważniejsza niż nadmiarowy ruch.
Interwał hello i czas uznania za nieczynny OSPF można zmodyfikować ręcznie, wydając w trybie konfiguracji interfejsu polecenia:
Router(config-if)#ip ospf hello-interval sekundy
Router(config-if)#ip ospf dead-interval sekundy
Kliknij Modyfikuj liczniki R1 na ilustracji.
Na ilustracji widzimy zmianę interwału hello i czasu uznania za nieczynny na odpowiednio 5 i 20 sekund na szeregowym interfejsie 0/0/0 routera R1. Niezwłocznie po zmianie interwału hello system Cisco IOS automatycznie modyfikuje czas uznania za nieczynny na jego czterokrotną wartość. Zawsze jednak zamiast polegać na automatycznej funkcji systemu Cisco IOS, lepiej samodzielnie zmodyfikować licznik, aby zmiany zostały udokumentowane w konfiguracji.
Po 20 sekundach czas uznania za nieczynny na routerze R1 mija. Routery R1 i R2 tracą przyległość. Wartości zostały zmodyfikowane tylko po jednej stronie szeregowego łącza pomiędzy routerami R1 i R2.
%OSPF-5-ADJCHG: Process 1, Nbr 10.2.2.2 on Serial0/0/0 from FULL to DOWN, Neighbor Down: Dead timer expired
Kliknij Sąsiedzi R1 2 na ilustracji.
Pamiętajmy, że sąsiedzi OSPF muszą mieć równe interwały hello i czasy uznania za nieczynny. Utratę przyległości można sprawdzić, wydając na routerze R1 polecenie show ip ospf neighbor. Jak widzimy, sąsiad 10.2.2.2 jest już nieobecny. Jednak 10.3.3.3, czyli router R3, nadal jest sąsiadem. Liczniki ustawione na interfejsie S0/0/0 nie mają wpływu na sąsiedzką przyległość z routerem R3.
Kliknij Liczniki R2 na ilustracji.
Niezgodne interwały hello i czasy uznania za nieczynny można sprawdzić na routerze R2, wydając polecenie show ip ospf interface serial 0/0/0. Na routerze R2, którego identyfikator to 10.2.2.2, interwał hello nadal trwa 10 sekund, a czas uznania za nieczynny 40 sekund.
Kliknij Modyfikuj liczniki R2 na ilustracji.
Aby przywrócić przyległość pomiędzy routerami R1 i R2, modyfikujemy interwał hello i czas uznania za nieczynny na interfejsie S0/0/0 routera R2 w ten sposób, aby wartości zgadzały się z interwałami na interfejsie S0/0/0 routera R1. System Cisco IOS wyświetla komunikat o ustanowieniu przyległości, informując o stanie FULL.
14:22:27: %OSPF-5-ADJCHG: Process 1, Nbr 10.1.1.1 on Serial0/0 from LOADING to FULL, Loading Done
Kliknij Sąsiedzi R3 na ilustracji.
Aby sprawdzić, że sąsiedzka przyległość została przywrócona, wydajemy na routerze R1 polecenie show ip ospf neighbor. Zwróćmy uwagę, że czas uznania za nieczynny dla interfejsu S0/0/0 jest teraz znacznie krótszy, ponieważ odliczanie zaczyna się od 20, a nie od 40 sekund. Łącze S0/0/1 nadal działa z domyślnymi licznikami.
Uwaga: Aby dwa routery OSPF stały się przyległe, muszą się zgadzać ich interwały hello i czasy uznania za nieczynny. Inaczej jest w protokole EIGRP, gdzie liczniki hello i wstrzymania nie muszą być identyczne, aby dwa routery mogły utworzyć przyległość EIGRP.
Wyświetl media wizualne
11.7 Podsumowanie rozdziału
11.7.1 Podsumowanie i powtórzenie
Strona 1:
Podsumowanie
OSPF to protokół bezklasowego routingu stanu łącza. Obecnie w sieciach IPv4 używana jest wersja OSPFv2 wprowadzona w dokumencie RFC 1247 i zaktualizowana w dokumencie RFC 2328 przez Johna Moya. W 1999 roku w dokumencie RFC 2740 opublikowano specyfikację OSPFv3 dla protokołu IPv6.
Domyślna odległość administracyjna protokołu OSPF to 110, a znalezione przez niego trasy są oznaczone w tablicy routingu literą O. Aby włączyć protokół OSPF, w trybie konfiguracji globalnej wydajemy polecenie router ospf identyfikator-procesu. Identyfikator procesu ma znaczenie lokalne, co oznacza, że nie musi zgadzać się z identyfikatorami na innych routerach OSPF, aby tworzyć z sąsiadami przyległości.
Polecenie network dla protokołu OSPF ma takie same funkcje jak w przypadku innych protokołów IGP, ale składnia wygląda nieco inaczej.
Router(config-router)#network adres-sieciowy maska-domyślna area identyfikator-obszaru
Maska blankietowa (ang. wildcard mask) to odwrotność maski podsieci, a identyfikator-obszaru powinien być taki sam na wszystkich routerach znajdujących się na danym obszarze.
OSPF nie używa protokołu warstwy transportu, ponieważ pakiety OSPF są wysyłane bezpośrednio przez IP. Pakiety hello są wykorzystywane przez protokół OSPF do tworzenia sąsiedzkich przyległości. Domyślnie pakiety hello są wysyłane co 10 sekund w segmentach wielodostępowych (Ethernet) i punkt-punkt oraz co 30 sekund w segmentach NBMA (Frame Relay, X.25, ATM). Czas uznania za nieczynny to okres, po którym router OSPF zakończy przyległość z sąsiadem. Czas uznania za nieczynny jest domyślnie cztery razy dłuższy od interwału hello. W segmentach wielodostępowych i punkt-punkt trwa 40 sekund w sieciach NBMA 120 sekund.
Aby routery stały się przyległe, muszą się zgadzać ich interwały hello, czasy uznania za nieczynny, typy sieci i maski podsieci. Do sprawdzania przyległości OSPF można użyć polecenia show ip ospf neighbors.
Identyfikator routera OSPF służy do unikatowego identyfikowania każdego routera w domenie routingu OSPF. Identyfikatory routerów Cisco są wyprowadzane na podstawie trzech kryteriów z zachowaniem poniższej kolejności:
1. Użyj adresu IP skonfigurowanego za pomocą polecenia router-id.
2. Jeśli identyfikator routera nie jest skonfigurowany, router wybiera najwyższy adres IP jednego ze swoich interfejsów pętli zwrotnej.
3. Jeśli nie skonfigurowano żadnych interfejsów pętli zwrotnej, router wybiera najwyższy aktywny adres jednego ze swoich interfejsów fizycznych.
W dokumencie RFC 2328 nie sprecyzowano, jakich wartości należy użyć do ustalenia kosztu. System Cisco IOS w obliczeniach wartości kosztu używa łącznej szerokości pasma interfejsów wyjściowych z routera do sieci docelowej.
W wielodostępowych sieciach OSPF trzeba stawić czoła dwóm problemom związanym z zalewaniem LSA: powstawaniu wielu przyległości, po jednej dla każdej pary routerów, oraz nadmiernej liczbie pakietów LSA (Link-State Advertisements). OSPF wybiera router desygnowany, który działa jak punkt gromadzenia i dystrybucji pakietów LSA wysyłanych i odbieranych w sieciach wielodostępowych. Wybierany jest również zapasowy router desygnowany (BDR), który przejmuje rolę routera DR, jeśli ten ostatni przestanie działać. Pozostałe routery nazywane są DROther. Wszystkie routery wysyłają swoje pakiety LSA do routera desygnowanego, który następnie zalewowo rozsyła aktualizacje LSA do pozostałych routerów w sieci wielodostępowej.
Routerem desygnowanym zostaje router z najwyższym identyfikatorem, a zapasowym routerem desygnowanym router z drugim co do wysokości identyfikatorem. Można to zmienić, wydając w trybie konfiguracji interfejsu polecenie ip ospf priority. Domyślnie parametr ip ospf priority dla interfejsów wielodostępowych to 1. Jeśli na routerze skonfigurujemy nową wartość priorytetu, routerem DR staje się routerem z najwyższym priorytetem, a router z kolejnym priorytetem otrzyma rolę routera BDR. Priorytet o wartości 0 oznacza, że routera nie można wybrać ani na DR, ani na BDR.
Protokół OSPF ogłasza trasę domyślną podobnie jak protokół RIP. Do ogłaszania domyślnej trasy statycznej służy wydawane w trybie konfiguracji routera OSPF polecenie default-information originate.
Polecenie show ip protocols pozwala sprawdzić ważne informacje o konfiguracji protokołu OSPF, w tym identyfikator procesu OSPF, identyfikator routera oraz sieci ogłaszane przez router.
Wyświetl media wizualne
Strona 4:
Aby nauczyć się więcej
RFC 2328 OSPF version 2
RFC (Request For Comments) to seria dokumentów wysyłanych do IETF (Internet Engineering Task Force) w celu zaproponowania internetowego standardu albo przekazania nowych koncepcji, informacji, a czasami także żartów. Dla protokołu OSPFv2 obowiązującym dokumentem jest RFC 2328.
Dokumenty RFC można znaleźć w kilku serwisach, w tym na stronie www.ietf.org. Aby dowiedzieć się więcej na temat tego bezklasowego protokołu stanu łącza, należy przeczytać całość lub fragmenty dokumentu RFC.
Wieloobszarowe sieci OSPF
Jedną z największych zalet protokołu OSPF, zwłaszcza w dużych sieciach, jest możliwość konfiguracji wielu obszarów. Wieloobszarowe sieci OSPF są omówione na kursie CCNP, ale z niektórymi interesującymi informacjami na ten temat warto zapoznać się już teraz.
Zalecana lektura:
* Routing TCP/IP, Volume I, autorstwa Jeffa Doyle'a i Jennifer Carroll
* OSPF, Anatomy of an Internet Routing Protocol, autorstwa Johna Moya.
Wyświetl media wizualne
13