Dr. Bilicki Vilmos Szoftverfejlesztés Tanszék 9. OSPF

(1)

UNIVERSITY OF SZEGED

D

epartment of Software EngineeringUNIVERSITAS SCIENTIARUM SZEGEDIENSIS

9. OSPF

Dr. Bilicki Vilmos

Szoftverfejlesztés Tanszék

(2)

D

Tartalom

■ Szomszédok és társak

■ A Hello protokoll

■ Hálózat típusok

■ Kijelölt és Kijelölt tartalék forgalomirányítók

■ OSPF interfészek

■ OSPF társak

■ Elárasztás

■ Körzetek

– Forgalomirányító típusok – Partícionált körzetek

– Virtuális linkek

■ Link állapot adatbázis

– LSA típusok – Csonk körzetek

■ Forgalomirányító tábla

■ Azonosítás

(3)

D

Bevezető

 RIP nem alkalmas nagy hálózatok forgalmának irányítására

 Új IGP: OSPF

 Open Shortest Path First

 Nyílt szabvány

■ OSPFv1(RFC1131)

■ OSPFv2(RFC2328)

■ OSPFv3(RFC2740)

 Jellemzői:

■ Adminisztratív körzetek támogatás

■ Hierarchikus forgalomirányítás támogatás

■ Osztálymentes

■ Tetszőleges metrika

■ Egyenlő terhelés elosztás

■ Azonosítás támogatás

■ Külső útvonalak megjelölése

■ Többesküldés használata csoportos kommunikációra

(4)

D

Működése

 Hello üzenetek minden interfészen (többesküldés)

 Társak (Adjacencies ), virtuális pont-pont linkek

 Link Állapot Hirdetés (Link State Advertisement) küldés (LSA)

 Link Állapot Adatbázis (Link State Database)

 Továbbküldés

 Minden forgalomirányító azonos Link Állapot adatbázissal rendelkezik

 SPF algoritmus a legrövidebb utak kiszámítására

 Forgalomirányító tábla az SPF fából

(5)

D

Dijkstra algoritmus

 Fa adatbázis

 Jelölt adatbázis

 Link Állapot Adatbázis

 Az algoritmus:

1.

A forgalomirányító inicializálja a fa adatbázist hozzáadva saját magát és 0 költségű szomszédait

2.

A gyökér forgalomirányítóhoz vezető linkeket beleteszi a jelölt táblába

3.

A gyökértől a jelölt adatbázisban lévő linkekhez vezető

költségeket kiszámítja, a legkisebb költségűt a fa adatbázisba

teszi, az azonos céllal de különböző költséggel rendelkezők közül csak a legrövidebbet hagyja benn, a többit törli

4.

A Link szomszéd ID-jét átnézi és aki még nem szerepel a jelölt adatbázisba azt odateszi

5.

Ha van még jelölt akkor folytatja a 3. lépéssel, ha üres akkor

befejezi az algoritmust

(6)

D

Szomszédok és társak

 LSA küldés előtt ki kell deríteni, hogy kinek lehet elküldeni

 Forgalomirányító ID, egyedi az egész hálózatban

■ Legnagyobb IP című visszacsatolt interfész (LoopBack)

–

Stabil ()

–

Tetszőlegesen alakítható

■ Legnagyobb IP című normál interfész

 Szomszédok tábla

■ Interfész

■ Szomszéd ID

■ IP cím

■ Típus/Állapot

(7)

D

Hello protokoll

 Ezzel derítik fel a szomszédokat, azok jelenlétét

 Néhány paramétert hirdet amelyben meg kell

egyezniük, egyébként nem folytatják a kapcsolatot

 Az életjelet jelentik (keepalive)

 Kétirányú kapcsolat

 Kiválasztott és Tartalék kiválasztott

forgalomirányítót választ DR,BDR (üzenetszórásos és nem üzenetszórásos többszörös hozzáférésű hálózatban Non Broadcast Multiple Access)

 Minden interfészen 10, 30 s-ként

■ Router Dead Intervall 40s,120s

(8)

D

Hello csomag

 A forrás forgalomirányító ID-je

 A forrás interfész Adminisztratív Zónája

 A forrás interfész hálózati maszkja

 Azonosítás típusa és azonosítás információ

 A HelloInterval a forrás interfészen

 A RouterDeadIntervall a forrás interfészen

 A forgalomirányító prioritása

 DR és BDR

 Öt zászló egyéb képességek jelzésére

 A szomszédok forgalomirányító ID-je

(9)

D

Hálózat típusok

 Kommunikációs képességek szerint

■ Pont – pont

– Pl.: T1, Mindenképpen társak lesznek

■ Üzenetszórásos

– Pl.: Ethernet, egy-egy üzenetszórási zónába egy DR és egy BDR, ezekkel épít ki mindenki társi kapcsolatot (AllSPFRouters, AllDRouters)

■ Nem üzenetszórásos többszörös hozzáférésű

– Pl.: Frame-Relay: van DR és BDR, de unicast kommunikáció

■ Pont – több pont

– Az NBMA speciális esete, nincs DR, BDR, multicast van

■ Virtuális Linkek

 Funkció alapján

■ Tranzit (Transit)

■ Csonk (Stub)

(10)

D

Kijelölt és Kijelölt tartalék forgalomirányítók

 Designated Router, Backup Designated Router

 Enélkül: n(n-1)/2 társi kapcsolat lenne felépítve minden üzenetszórási

tartományban

 Pszeudó csomópont

 A kijelölt forgalomirányító feladata:

■ Az üzenetszórási hálózatrész képviselete a külvilág felé

■ Az üzenetszórási hálózatrész elárasztásának menedzselése

 A funkció interfészhez kötődik: egyik interfészén DR a másikon nem

 A prioritás dönti és az ID dönti el a DR

és BDR szerepkört

(11)

D

DR, BDR választás

 Amikor egy forgalomirányító aktív lesz megnézi van-e aktív DR és BDR

 Ha van akkor azok is maradnak

 Ha nincs akkor választanak

■ Prioritás és IP cím szerint

■ DR-nek lennie kell a BDR nem kritikus

 Választás után a többi forgalomirányító

(DROther) társi kapcsolatot létesít a DR-

rel éa BDR-rel.

(12)

D

OSPF interfészek

 Interfész adatstruktúra

■ IP cím, maszk

■ Zóna ID

■ Processz ID (Cisco specifikus)

■ Forgalomiárnyító ID

■ Hálózat típus

■ Költség

■ Interfész átviteli késleltetés (InfTransDelay)

■ Állapot

■ Forgalomirányító prioritás

■ Kiválasztott Forgalomirányító

■ Tartalék Kiválasztott Forgalomirányító

■ HelloInterval

■ RouterDeadInterval

■ Wait Timer

■ RxmtInterval

■ Hello Timer

■ Szomszédos forgalomirányítók

■ AuType

■ AuKey

(13)

D

Interfész állapotok

(14)

D

OSPF társak (Adjacent)

 A DR, BDR célja a társ viszonyok kialakítása

 A társ viszony kialakítása:

■ Szomszéd felderítés

■ Kétirányú kommunikáció

■ Adatbázis szinkronizálás

– Adatbázis leírás – Link Állapot Kérés – Link Állapot Frissítés – Master/Slave

■ Teljes társi viszony

(15)

D

Társ adat struktúra

 ID

 IP

 Zóna

 Interfész (saját)

 Prioritás

 Állapot

 PollIntervall

 Társ opciók

 Inaktivitás időzítő

 DR

 BDR

 Master/Slave

 DD szekvencia szám

 Utolsó beérkezett adatbázis leíró csomag

 Link Állapot újraküldés lista

 Adatbázis összegzés lista

 Link állapot kérés lista

(16)

D

Társ állapotok

(17)

D

Társ kapcsolat kiépítés

 Csomagok:

■ Adatbázis leíró csomagok

–

Tartalmazza a forrás összes LSA- jának leírását (fejléceket)

–

Három zászló

» I bit - első DD csomag

» M bit - lesz még

» MS bit – Maste/Slave bit

■ Link állapot kérő csomagok

■ Link állapot frissítés csomagok

 Minden LSA nyugtázott

■ Implicit – Link State Acknowledgement

■ Explicit – Frissítés csomag mely ugyanazt az LSA-

tartalmazza.

(18)

D

Elárasztás



OSPF topológia -> Link Állapot adatbázis



Topológia változás -> Link Állapot adatbázis változás



Elárasztás -> a megváltozott Link állapotok meghirdetés az egész hálózaton keresztül

■ Link State Update, Link Állapot Frissítés

■ Link State Acknowledgement, Link Állapot Nyugta



Pont-Pont kapcsolatnál AllSPFRouters



Pont-Több pont lapcsolatnál unicast



Üzenetszórás kapcsolatnál DR, BDR

többesküldés csoport AllDRouters, innen AllSPFRouters



Megbízható elárasztás, nyugtázás

■ Implicit: duplikált LSA a frissítésban a forrás felé

■ Explicit: Link State Acknowledgement (több LSA-t is egy csomagban)

(19)

D

Elárasztás

 Link Állapot Újraküldés Lista

■ RxmtInterval-onként újraküldi ha nem érkezett válasz

 Válasz

■ Késletetett: több LSA együttes nyugtázása (<RxmtInterval)

■ Direkt: azonnal, unicast

– Duplikált LSA érkezik

– Az LSA életkora elérte a

MaxAge-t

(20)

D

Szekvencia számok

 A kauzalitást viszik a rendszerbe:

■ Az események sorrendben történnek

■ A késleltetések, különböző útvonalak ne

befolyásolják az események sorrendjét sehol sem.

 Probléma:

■ Véges hely van a számok ábrázolására mit tegyünk ha a végére értünk?

 Megoldások:

■ Lineáris tér nagyon magas felső határral

–

32 biten 10 másodperces frissítéssel 1360 év

–

Probléma a forgalomirányító újraindulásakor van. Mi volt, mekkorát ugorjon?

■ Cirkuláris sorszám tér

■ Vegyes (pl.: negatív számok, majd a szomszédok

szólnak)

(21)

D

Elárasztás

 LSA:

■ Szekvencia szám

– Lineáris szekvencia szám tér – 32 bites előjeles számok

– InitialSequenceNumber – MaxSequenceRouter

■ Ellenőrző összeg

■ Életkor

– MaxAge (1 óra)

– InfTransitDelay

(22)

D

Körzetek

 OSPF komplex algoritmusok

■ Nagy memória, processzor igény

■ Egy határ felett nem kezelhető (elárasztás, adatbázis karbatartás)

 Az OSPF körzetek lecsökkentik ezt a hatást

■ Logikai csoportok kezelése

■ Tartomány -> altartományok

■ Körzet azonosító - > 32 bit

■ Úgy ábrázolják mint az IP címeket

– 271 -> 0.0.1.15

■ Ez alapján a forgalom típusai

– Körzetek közötti – Körzeten belüli – Külső

■ 0.0.0.0 a gerinc számára fenntartott körzet

– A topológiák összegzése

– Minden körzetközi forgalom itt megy át

(23)

D

Forgalomirányító típusok

 Belső

 Körzet Határ Forgalomirányító (ABR)

■ Külön Link Állapot Adatbázis minden körzethez

 Gerinc

forgalomirányító

 Autonóm Rendszer Határ

forgalomirányítók

(ASBR)

(24)

D

Partícionált körzetek

 Link hiba miatt a körzet egyik része elszigetelődik a másik részétől

 Amennyiben ez nem gerinc körzet és mindkét

résznek van ABR-e, a gerincen keresztül az eddigi belső forgalom ezentúl körzetközi forgalom lesz

 Elszigetelt körzet esetén nincs ilyen útvonal, ABR

 A gerinc particiókra esése igen súlyos következményekkel

jár

(25)

D

Virtuális linkek

 Egy link a gerinchez nem gerinc

 körzeten keresztül

 A következőkre használják:

■ Egy körzet gerinchez kötésére nem gerinc övezeten keresztül

■ A szétesett gerinc particióinak összekötésére nem gerinc körzeteken keresztül

 A virtuális link nem kötődik fizikai link-hez

 Szabályok:

■ Virtuális link ABR-ek között építhető

■ kiA körzet melyen keresztül a virtuális link húzódik (tranzit area) teljes

forgalomirányító

információval kell, hogy rendelkezzen

■ A tranzit körzet nem lehet csonk körzet

 Csak ideiglenes megoldásként érdemes használni!

 A virtuális link egy jel arra, hogy át kell nézni a hálózat tervét

(26)

D

Link állapot adatbázis

 Minden forgalomirányító minden LSA-t eltárol

 Ez a topológia információ alapja

 A bejegyzések lejárnak: MaxAge

 Link Állapot Frissítés folyamat (Link State Refresh)

■ 30 percenként minden forgalomirányító újraküldi minden LSA-ját

■ LSRefreshTime

■ Egyfajta KeepAlive folyamat az LSA-knak

■ Amennyiben egy LSA meghibásodik akkor ezzel kijavítják

■ Minden LSA-nak külön időzítő

– Így az egyszeri nagy terhelés szétkenhető

– Nagy sávszélesség igény -> minden LSA külön csomag – Késleltetés beiktatása (LSA group pacing) 4 perc (10-1800

másodperc)

– LSA szám függő (sok rövid, levés hosszú)

(27)

D

LSA típusok

 Különböző típusú forgalomirányítók különböző LSA-t igényelnek

■ Forgalomirányító LSA (Router LSA)

■ Hálózati LSA (Network LSA)

■ Hálózat összegző LSA (Network Summary LSA)

■ ASBR összegző LSA (ASBR Summary LSA)

■ AS külső LSA (AS External LSA)

■ Csoport Tagság LSA(Group Membership LSA)

■ NSSA külső LSA (NSSA External LSA)

■ Külső tulajdonságok (External Attributes LSA)

■ Áttlátszó LSA (Opaque LSA (link-local-scope))

■ Opaque LSA (area-local-scope)

■ Opaque LSA (as-local-scope)

(28)

D

Forgalomirányító LSA

 A legalapvetőbb LSA

 Minden forgalomirányító gyárt ilyet

 A link és interfész állapotok , valamint a költségeket hirdeti

 Csak abban a körzetben van szétküldve

ahonnan származik

(29)

D

Hálózat LSA

 A DR-ek gyártják a többszörös hozzáférésű hálózatok részére

 Egy virtuális csomópontként

reprezentálja a többszörös hozzáférésű hálózatot a külvilág számára

 Tartalmazza az összes forgalomirányítót a DR-t is beleértve az adott többszörös hozzáférésű hálózatban

 Csak a származási körzetben terítik

(30)

D

Hálózati összegző LSA

 ABR gyártja

 Egy körzetbe a körzeten kívüli elérhetőségeket hirdeti

 Ezzel tudatja a körzetében lévő forgalomirányítókkal, hogy milyen címeket ismer kívülről

 A gerincbe is meghirdeti a hozzácsatolt körzetekben fellelhető cím tartományokat

 Azok az alapértelmezett útvonalak melyek az adott körzet számára külsők, de az Adminisztratív Körzet számára belsők szintén meg vannak hirdetve

 Minden célhoz csak egy elérhetőséget hirdet, ezt ellátja a tőle való költséggel is

 Ezekre az útvonalakra nem futtatják az SPF-et csak hozzáadják a forgalomirányító táblájukhoz

■ Távolságvektor jellemző!!!!

■ A körzeteken belül Link állapot alapú a körzetek között viszont távolságvektor alapú!!!

■ Ezért kell a gerinc körzet, ezért nem lehet kommunikációs útvonal egyéb körzetek között

(31)

D

ASBR összegző

 ABR-ek hirdetik

 Ugyanaz mint a Hálózati összegző LSA csak itt a cél nem egy hálózat hanem egy ASBR

 Host cím

(32)

D

Autonóm Rendszer Külső LSA

 ASBR-ek hirdetik

 Az Autonóm Körzeten kívüli címek vagy alapértelmezett útvonalakat hirdetnek

meg

 Ezek az egész autonóm rendszeren belül

terítve vannak

(33)

D

Csoport tagság LSA

 Az OSPF egy továbbfejlesztet

változatában használják (MOSPF - Multicast OSPF)

 Egy forrástól több célig történő csomag

irányítás

(34)

D

Egyéb

 NSSA Külső LSA

■ ASBR a forrása nem túlzottan csonk körzeten belül (Not So Stuby Area)

■ Tartalma ugyanaz mint az Autonóm Rendszer külső LSA-é

 Külső attribútomok LSA

■ BGP információ átvitele OSPF tartományon

 Átlátszó LSA

■ Gyártó specifikus LSA-k

(35)

D

Csonk körzetek

 Az ASBR az egész adminisztratív tartományban meghirdeti a megismert útvonalakat

 Ez gyakran az LSA adatbázis 40-50%-át is kiteszi

 Az olyan körzeteknek ahol csak egy kijárata van és nincs ASBR nem kell tudniuk ezekről

 A csonk körzetekre az AS külső LSA-k nincsenek továbbítva csak hálózati összegző LSA-ban vannak alapértelmezett

útvonalak meghirdetve

 Megszorítások

■ Csak olyan forgalomirányítók lehetnek benne akik a Hello csomagjukban az E bitet 1-re állították (az LSA adatbázisnak egyformának kell lennie)

■ Virtuális linkek nem vezethetnek keresztül rajta, nem definiálhatunk ezeken belül sem virtuális linkeket

■ Nem lehet csonk körzeten belül ASBR forgalomirányító

■ Lehet ugyan több ABR, de az alapértelmezett útvonal miatt nem tudják eldönteni, hogy melyik az optimális az adott ASBR-felé

(36)

D

Teljesen csonk körzet

 Ezekbe a körzetekbe nem csak az autonóm rendszeren kívüli címek

nincsenek meghirdetve, hanem az adott OSPF körzeten kívüli címek sem

 Alapértelmezett útvonalat használnak

(37)

D

Nem túlzottan csonk körzet

 Előfordul, hogy egy csonk körzetben kell ASBR-t definiálni

 Itt használják az NSSA külső LSA-t

 Az ASBR-en múlik, hogy egy ABR-hez

érkezve átalakítják-e AS külső LSA-vá

vagy nem. (P bit)

(38)