рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Протокол маршрутизации OSPF

Протокол маршрутизации OSPF - раздел Политика, Технологии построения сетей Ethernet. Правление потоком в полнодуплексном режиме. Зеркалирование портов. Объединение портов в магистральные линии связи. Виртуальные сети Протокол Ospf (Open Shortest Path First, Rfc-1245-48, Rfc-1370, Rfc-1583-1587...

Протокол OSPF (Open Shortest Path First, RFC-1245-48, RFC-1370, RFC-1583-1587, RFC-1850, RFC-2328-29, RFC-3137) является стандартным протоколом маршрутизации для использования в системах сетей IP любой сложности и альтернативой RIP в качестве внутреннего протокола маршрутизации. OSPF представляет собой протокол состояния связей и реализован в демоне маршрутизации «gated», который поддерживает также RIP и внешний протокол маршрутизации BGP.

6.1. Термины и определения протокола OSPF

При описании алгоритма OSPF используются несколько специальных терминов и понятий:

• Автономная система (Autonomous System)

Автономной системой (АС) называется группа маршрутизаторов, которая для обеспечения взаимного обмена информацией о маршрутах использует единый протокол маршрутизации.

АС может быть разбита на области. Протокол OSPF допускает совместную группировку множеств непрерывных сетей и хостов. Такая группа совместно с маршрутизатором, у которого интерфейсы подключены к любой из включенных в группу сетей, называется областью (area). Каждая область имеет собственную базу данных состояний связей и соответствующий граф.

Топология области неизвестна снаружи области. И наоборот, маршрутизаторы, находящиеся внутри области, ничего не знают о детальной топологии сети, внешней по отношению к области. Пример разбиения АС на области приведен на рисунке 66.

Рисунок 66. Разбиение автономной системы на области.

 

При разбиение АС на области вводится понятие основной OSPF Области (OSPF Backbone Area), или специальной OSPF Области 0 (зачастую пишут Область 0.0.0.0). Основная область ответственна за распределение маршрутной информации между остальными областями.

• Типы маршрутизаторов OSPF

Протокол OSPF относится к протоколам, которые обеспечивают иерархическую маршрутизацию. Как уже было выше отмечено, Область 0 используется для обеспечения информационного взаимодействия между остальными областями.

Рисунок 67. Типы маршрутизаторов OSPF.

 

В зависимости от того, к какой области принадлежит маршрутизатор, и какие информационные потоки через него проходят, различают четыре типа маршрутизаторов OSPF (рисунок 67):

· Внутренний маршрутизатор (Internal Router - IR).

· Маршрутизаторы типа Internal Router размещаются внутри автономной системы и не имеют интерфейсов, которые выходят за пределы этой автономной системы.

· Пограничный маршрутизатор области (Area Border Router - ABR). Маршрутизаторы типа Area Border Router размещаются на границе между несколькими областями в пределах автономной системы. Такие маршрутизаторы имеют интерфейсы, которые связывают их с маршрутизаторами, находящимися в других областях. Маршрутизаторы данного типа предназначены для того, чтобы передавать информацию о маршрутах между различными областями.

· Основной маршрутизатор (Backbone Router - BBR). К данному типу относятся все маршрутизаторы, которые имеют интерфейсы в нулевую область.

· Пограничный маршрутизатор AC (AS Boundary Router - ASBR).

· Маршрутизаторы типа AS Boundary Router обеспечивают информационный обмен с маршрутизаторами, которые расположены в других автономных системах.

• Идентификатор маршрутизатора (Router ID)

32 разрядный номер, присваиваемый каждому маршрутизатору, использующему протокол OSPF. Этот номер является уникальным в пределах автономной системы.

• Назначенный маршрутизатор (Designated Router)

Возможно возникновение ситуации, когда к одной сети типа broadcast окажутся подключенными несколько маршрутизаторов, входящих в один домен маршрутизации OSPF. Для того, чтобы избежать дублирования представления сети типа broadcast несколькими маршрутизаторами, в протоколе OSPF используется специальный алгоритм, с помощью которого выбирается назначенный маршрутизатор. В этом случае
только один маршрутизатор обеспечивает передачу информации о маршрутах в сегменте сети.

• Соседние маршрутизаторы (Neighboring Routers)

Маршрутизаторы, которые подключены к одной и той же сети называются соседними маршрутизаторами

• Смежность (Adjacency)

Два маршрутизатора из числа соседних могут быть выбраны для установления близких отношений, которые предполагают обмен информацией о маршрутах. Близкие отношения устанавливаются не в каждой паре соседствующих маршрутизаторов.

• Базы данных состояний связей маршрутизаторов OSPF (Link-State Database)

База данных Link-State Database отображает текущую структуру информационных связей в рассматриваемой области маршрутизации. Эти базы данных должны быть идентичными у всех маршрутизаторов, которые расположены в пределах одной области. Базы данных состоят из сообщений, которые называются Link – State Advertisement и формируются всеми активными маршрутизаторами данной области. Активным в данном случае считается маршрутизатор, который имеет хотя бы один подключенный канал в данной области.

• Объявление состояния связи (Link State Advertisement, LSA)

Блок данных, который содержит информацию о состоянии маршрутизатора или сети, называется объявлением о состоянии связи. В том случае, если данное объявление представляет состояние маршрутизатора, оно должно содержать информацию о статусе его интерфейсов и близких ему маршрутизаторов. Каждое такое объявление распространяется по всей автономной системе. Совокупность таких LSA формирует базу данных маршрутизации в каждом из маршрутизаторов. При этом используются различные типы LSA:

· Сообщения LSA типа 1 - router link advertisement.

· Сообщения типа «router link advertisement» (состояния связей маршрутизатора) формируются каждым маршрутизатором для каждой области, в которой он имеет активные интерфейсы. Сообщения LSA типа 1 содержат объединенную информацию о состоянии связей, которые имеет маршрутизатор в данной области. Сообщения этого типа распространяются только в пределах одной области.

· Сообщения LSA типа 2 - network link advertisement.

· Сообщения LSA типа «network link advertisement» (состояние связей сети) формируется только в сетях, которые могут быть отнесены к классу broadcast или NBMA (Non Broadcast Multi Access). В сообщении LSA типа 2 указываются идентификаторы всех маршрутизаторов, подключенных к данной сети. Формирование сообщений данного типа выполняется назначенным маршрутиза-
тором.

· Сообщения LSA типа 3,4- summary link advertisement.

· Сообщения LSA типа «summary link advertisement» формируются пограничными маршрутизаторами области (ABR) и направляются за пределы области, в которой они сформированы. Каждое сообщение данного типа содержит маршрут, который может быть использован для информационного обмена между различными областями в пределах одной автономной системы. В частности, LSA типа 3 описывают маршруты к сетям, LSA типа 4 описывают маршруты к пограничным маршрутизаторам AC (ASBR).

· ^ LSA типа 5 - external link advertisement.

· Сообщения LSA типа «external link advertisement» формируются пограничным маршрутизаторам AC (ASBR) и содержат информацию о маршрутах, которые являются внешними по отношению к данной автономной системе. Сообщения данного типа распространяются по всем областям автономной системы за исключением отдельных специально сконфигурированных областей, которые называются stub-areas.

• Затопление (Flooding)

Процесс распространения LSA в пределах автономной системы называется затоплением.

• Протокол приветствия (Hello Protocol)

Одним из компонентов протокола OSPF является протокол Hello, с помощью которого маршрутизаторы устанавливают и обслуживают соседские отношения. В частности, с помощью этого протокола производится выбор назначенного маршрутизатора для некоторых сетей.

6.2. Процесс сбора и обмена маршрутной информацией. Метрика

Метрика представляет собой оценку качества связи на данном физическом канале. Чем меньше метрика, тем лучше качество соединения. Метрика маршрута равна сумме метрик всех связей (сетей), входящих в маршрут.

Поскольку при работе алгоритма SPF ситуации, приводящие к счету до бесконечности, отсутствуют, значения метрик могут варьироваться в широком диапазоне. Кроме того, протокол OSPF позволяет определить для любой сети различные значения метрик в зависимости от типа сервиса (тип сервиса запрашивается дейтаграммой в соответствии со значением поля TOS ее заголовка). Для каждого типа сервиса будет вычисляться свой маршрут, и дейтаграммы, затребовавшие наиболее скоростной канал, могут быть отправлены по одному маршруту, а затребовавшие наименее дорогостоящий канал – по другому.

Метрика для различных типов сервиса может отвечать следующим параметрам:

1. Пропускная способность канала.

Вычисляется следующим образом:

Метрика = 108/ifSpeed
где ifSpeed - пропускная способность текущего интерфейса.

Таким образом, получаем типичные метрики для большинства каналов (таблица 3.4).

Таблица 3.4. Значения метрики «Пропускная способность канала» протокола ____________________________ OSPF для различных типов каналов.
Тип канала (пропускная способность) Значение метрики
> 100 Мб/с
Ethernet/802.3
Е1
Т1 (ESF)
64 Кб/с
56 Кб/с
19.2 Кб/с
9.6 Кб/с

 

2. Величина задержки распространения сигнала в канале

3. Надежность канала

4. Загруженность канала

5. Стоимость канала.

6. Числом датаграмм, стоящих в очереди для передачи

7. Размер максимального блока данных, который может быть передан через данный
канал

8. Требованиями безопасности

9. Числом шагов до цели

Порядок расчета метрик, оценивающих задержку, надежность и стоимость, не определен. Администратор, желающий поддерживать маршрутизацию по этим типам сервисов, должен сам назначить разумные и согласованные метрики по этим параметрам. Если не требуется маршрутизация с учетом типа сервиса (или маршрутизатор ее не поддерживает), используется метрика по умолчанию, равная метрике по пропускной способности (нулевой тип сервиса, TOS 0). Следует заметить, что маршрутизация по типам сервиса крайне редка, более того, она исключена из последних версий стандарта OSPF.

Построение БД состояний связей (Link-State Database)

Как уже было отмечено, для работы алгоритма SPF на каждом маршрутизаторе строится база данных состояния связей, представляющая собой полное описание графа OSPF-системы. При этом вершинами графа являются маршрутизаторы, а ребрами - соединяющие их связи. Для простоты будем рассматривать OSPF-систему, состоящую только из маршрутизаторов, соединенных линиями связи типа "точка-точка".

Рисунок 68. Пример OSPF-системы.

 

Обозначения на рисунке 68: 1, 2, 3, 4 - маршрутизаторы; A,B,C,D - линии связи

(или просто связи), цифры означают метрику каждой связи. База данных состояния связей представляет собой таблицу, где для каждой пары смежных вершин графа (маршрутизаторов) указано ребро (связь), их соединяющее, и метрика этого ребра. Граф считается ориентированным. База данных состояния связей в нашем примере выглядит следующим образом (рисунок 69):

От-^до Сеть Метрика
  А
  С
  В
  А
  С
®Н>© D
  В
  D
Рисунок 69. База данных состояния связей.

 

После инициализации модуля OSPF (например, после подачи питания на маршрутизатор) через все интерфейсы, включенные в OSPF-систему, начинают рассылаться Hello- сообщения. Задача протокола Hello - обнаружение соседей и установление с ними отношений смежности. Другая задача протокола Hello - выбор выделенного маршрутизатора в сети с множественным доступом, к которой подключено несколько маршрутизаторов. Hello-пакеты продолжают периодически рассылаться и после того, как соседи были обнаружены. Таким образом, маршрутизатор контролирует состояние своих связей с соседями и может своевременно обнаружить изменение этого состояние (например, обрыв связи или отключение одного из соседей). Обрыв связи может быть также обнаружен и с помощью протокола канального уровня, который просигнализирует о недоступности канала. В сетях с возможностью широковещательной рассылки Hello-пакеты рассылаются по мультикастинговому адресу 224.0.0.5 ("Всем OSPF-маршрутизаторам"). В других сетях все возможные адреса соседей должны быть введены администратором.

После установления отношений смежности для каждой пары смежных маршрутизаторов происходит синхронизация их баз данных. Эта же операция происходит при восстановлении ранее разорванного соединения, поскольку в образовавшихся после аварии двух изолированных подсистемах базы данных развивались независимо друг от друга. Синхронизация баз данных происходит с помощью протокола обмена (Exchange protocol).

Сначала маршрутизаторы обмениваются только описаниями своих баз данных (Database Description), содержащими идентификаторы записей и номера их версий, это позволяет избежать пересылки всего содержимого базы данных, если требуется синхронизировать только несколько записей. Во время этого обмена каждый маршрутизатор формирует список записей, содержимое которых он должен запросить (то есть эти записи в его базе данных устарели, либо отсутствуют), и соответственно отправляет пакеты запросов о состоянии связей (Link State Request). В ответ он получает содержимое последних версий нужных ему записей в пакетах типа "Обновление состояния связей (Link State Update)". После синхронизации баз данных производится построение маршрутов.

Каждый маршрутизатор отвечает за те, и только те записи в базе данных состояния связей, которые описывают связи, исходящие от данного маршрутизатора. Это значит, что при образовании новой связи, изменении в состоянии связи или ее исчезновении (обрыве), маршрутизатор, ответственный за эту связь, должен соответственно изменить свою копию базы данных и немедленно известить все остальные маршрутизаторы OSPF-системы о произошедших изменениях, чтобы они также внесли исправления в свои копии базы данных. Эту задачу выполняет протокол затопления (Flooding protocol). При работе этого протокола пересылаются сообщения типа "Обновление состояния связей (Link State Update)", получение которых подтверждается сообщениями типа "Link State Acknowledgment". Каждая запись о состоянии связей имеет свой номер (номер версии), который также хранится в базе данных. Каждая новая версия записи имеет больший номер. При рассылке сообщений об обновлении записи в базе данных номер записи также включается в сообщение для предотвращения попадания в базу данных устаревших версий.

Маршрутизатор, ответственный за запись об изменившейся связи, рассылает сообщение "Обновление состояния связи" по всем интерфейсам. Однако новые версии состояния одной и той же связи должны появляться не чаще, чем оговорено определенной константой.

Далее на всех маршрутизаторах OSPF-системы действует следующий алгоритм.

1. Получить сообщение. Найти соответствующую запись в базе данных

2. Если запись не найдена, добавить ее в базу данных, передать сообщение по всем интерфейсам.

3. Если номер записи в базе данных меньше номера пришедшего сообщения, заменить запись в базе данных, передать сообщение по всем интерфейсам.

4. Если номер записи в базе данных больше номера пришедшего сообщения и эта запись не была недавно разослана, разослать содержимое записи из базы данных через тот интерфейс, откуда пришло сообщение. Понятие "недавно" определяется значением константы.

5. В случае равных номеров сообщение игнорировать.

Протокол OSPF устанавливает также такую характеристику записи в базе данных, как возраст. Возраст равен нулю при создании записи. При затоплении OSPF-системы сообщениями с данной записью каждый маршрутизатор, который ретранслирует сообщение, увеличивает возраст записи на определенную величину. Кроме этого, возраст увеличивается на единицу каждую секунду. Из-за разницы во времени пересылки, в количестве промежуточных маршрутизаторов и по другим причинам возраст одной и той же записи в базах данных на разных маршрутизаторах может несколько различаться. Это нормальное явление. При достижении возрастом максимального значения (60 минут), соответствующая запись расценивается маршрутизатором как просроченная и непригодная для вычисления маршрутов. Такая запись должна быть удалена из базы данных. Поскольку базы данных на всех маршрутизаторах системы должны быть идентичны, просроченная запись должна быть удалена из всех копий базы данных на всех маршрутизаторах. Это делается с использованием протокола затопления: маршрутизатор затапливает систему сообщением с просроченной записью. Соответственно, в описанный выше алгоритм обработки сообщения вносятся дополнения, связанные с получением просроченного сообщения и удалением соответствующей записи из базы данных. Чтобы записи в базе данных не устаревали, маршрутизаторы, ответственные за них, должны через каждые 30 минут затапливать систему сообщениями об обновлении записей, даже если состояние связей не изменилось. Содержимое записей в этих сообщениях неизменно, но номер версии больше, а возраст равен нулю.

Вышеописанные протоколы обеспечивают актуальность информации, содержащейся в базе данных состояния связей, оперативное реагирование на изменения в топологии системы сетей и синхронизацию копий базы данных на всех маршрутизаторах системы. Для обеспечения надежности передачи данных реализован механизм подтверждения приема сообщений, также для всех сообщений вычисляется контрольная сумма. В протоколе OSPF может быть применена аутентификация сообщений, например, защита их с помощью пароля.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Технологии построения сетей Ethernet. Правление потоком в полнодуплексном режиме. Зеркалирование портов. Объединение портов в магистральные линии связи. Виртуальные сети

Научно производственное предприятие Учебная техника Профи.. Учебно лабораторный стенд..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Протокол маршрутизации OSPF

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Управление потоком в полнодуплексном режиме (IEEE 802.Зх Flow Control in full-duplex compliant)
Дуплексный режим работы требует наличия такой дополнительной функции, как управление потоком. Она позволяет принимающему узлу (например, порту сетевого коммутатора)в случае переполнение буфера дать

Виртуальные сети (Virtual LAN)
Виртуальная ЛВС (VLAN, Virtual LAN) - логическая группа компьютеров в пределах одной реальной ЛВС, за пределы которой не выходит любой тип трафика (широковещательный [broadcast], многоадресный [mul

Протоколы связующего дерева (Spanning Tree Protocols)
Для обеспечения надежности работы сети зачастую необходимо использовать резервные линии связи. Базовые протоколы локальных сетей поддерживают только древовидные, то есть не содержащие замкнутых кон

Основы коммутации третьего уровня
8.1. Причины появления Маршрутизаторы - устройства сложные и оказываются дороже, чем коммутаторы при том же уровне производительности. А из-за задержек на обработку информации маршрутизато

Версии SIM
Существуют следующие версии SIM: 1.0, 1.5 и 1.6. Ниже они будут рассмотрены в сравнении. Версии 1.0 и 1.5 Версия SIMvl .5 предлагает следующие улучшения по сравнению с верс

Сегментация трафика (Traffic Segmentation)
Сегментация трафика служит для разграничения портов на Канальном уровне. Данная функция позволяет настраивать порты или группу портов таким образом, чтобы они были изолированы друг от друга, но в т

Протокол IEEE 802.1х
Протокол IEEE 802.1х является механизмом безопасности, обеспечивающим аутентификацию и авторизацию пользователей и тем самым ограничивающим доступ проводных или беспроводных устройств к покальной с

Протокол IGMP
2.1. Рассылка групповых сообщений в сети Internet Рассылка групповых сообщений IP (IP-мультикастинг) предоставляет приложениям два сервиса: 1. Доставка к нескольким пункт

IP-маршрутизация
Основная задача любой сети - транспортировка информации от ЭВМ-отправителя к ЭВМ-получателю В большинстве случаев для этого нужно совершить несколько пересылок. Проблему выбора пути решают алгоритм

Основные термины 1Р-маршрутизации. Автономные системы
Автономной системой называют такую локальную сеть или систему сетей, которые имеют единую администрацию и общую маршрутную политику. Концепция автономных систем предполагает разбиение сети на отдел

Сравнение маршрутизации по вектору расстояния и маршрутизации с учетом состояния канала связи
Дистанционно-векторные алгоритмы хорошо работают только в небольших сетях. В больших сетях они засоряют линии связи интенсивным широковещательным трафиком. К тому же изменения конфигурации могут от

Протокол маршрутизации RIP
Протокол RIP является одним из первых, которые были использованы в информационно - вычислительных сетях вообще и в сети Internet - в частности. Этот протокол маршрутизации предназначен для сравните

Алгоритм маршрутизации. Формат таблицы маршрутизации
Структура таблицы маршрутизации (ТМ) содержит всю информацию, необходимую для перенаправления IP датаграммы к месту назначения. Каждая запись ТМ описывает набор лучших маршрутов к какому-либо месту

Модель безопасности USM
Модель безопасности USM (User-Based Security Model) использует концепцию авторизованного сервера (authoritative Engene). При любой передаче сообщения одна или две сущности, передатчик или приемник,

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги