OSPF

Од Википедија, слободната енциклопедија
Прејди на: содржини, барај

Open Shortest Path First (OSPF) е рутирачки протокол за IP мрежи кој ја оддржува целосната состојба на врските. Користи link-state алгоритам и спаѓа во групата на внатрешно рутирачки протоколи, оперирајќи во еден автономен систем. Дефиниран е како OSPF Верзија 2 во RFC 2328 (1998) za IPv4.[1] The updates for IPv6 are specified as OSPF Version 3 in RFC 5340 (2008).[2]

OSPF е можеби најкористениот внатрешен протокол (Interior gateway protocol) големи мрежи на претпријатија. IS-IS, друг link-state рутирачки протокол, се почесто користи во мрежите на сервис провајдерите. Најчесто користениот надворешен протокол е Border Gateway Protocol (BGP), основниот протокол со кој се поврзувани различните автономни системи на Интернет.

Петте нивоа на TCP/IP моделот
5. Апликациско ниво (Application layer)

DHCP • FTP • IMAP4 • POP3 • SIP • SMTP • SSH • BGP •

4. Транспортно ниво (Transport layer)

UDP • TCP • DCCP • SCTP • RSVP • ECN

3. Мрежно ниво (Network layer)

IP (IPv4 • IPv6) • ICMP • IGMP • RSVP • IPsec

2. Податочно ниво (Data Link Layer)

ATM • DTM • Ethernet • FDDI • Frame Relay • GPRS • PPP • ARP • RARP • L2TP • PPTP

1. Физичко ниво (Physical layer)

Етернет • ISDN • Модеми • PLC • SONET/SDH • G.709 • Wi-Fi •

Преглед[уреди]

OSPF е внатрешен протокол кои насочува IP пакети само во еден домен на рутирање (Автономен систем). Собира информации за состојбата на врските од достапните рутери и конструира тополошка мапа на мрежата. Топологијата ја одредува рутирачката табела која се презентира на Интернет слојот кој ја прави одлуката за рутирањето базирана само на дестинациската IP адреса внатре во IP пакетите. OSPF е дизајниран да поддржува маски со променлива големина (VLSM) или безкласно меѓудоменско рутирање (Classless Inter-Domain Routing) и нивните адресни модели.

OSPF детектира промени во топологијата, како што се откажувања на врски и конвергира на нова рутирачка структура која е без циклуси за време од неколку секунди. Го пресметува дрвото со најмала тежина/патека за секоја рута користејќи метод базиран на алгоритмот на Дајкстра. Полисите на OSPF за конструирање на рутирачката табела се водени од метрики за цена на врските кои се поврзани на секој од рутирачките интерфејси. Факторите на цената се претставуваат како бројчиња без мерна единица а можат да бидат: оддалеченоста на рутерот (повратно време), мрежниот проток на врската, достапноста и надежноста на линкот. Ова овозможува динамички баланс на сообраќајот помеѓу рути со иста цена. OSPF мрежата може да биде структирирана во рутирачки области за да се поедностави администрацијата и да се оптимизира сообраќајот и искористеноста на ресурсите. Областите се идентифицираат со 32 битни броеви, претставени во децимала нотација или нотација базирана на октети слична како таа на IPv4 адресите. По конвенција, областа 0 (нула) или 0.0.0.0 го претставува јардото на OSPF мрежата. Идентификаторите на другите области се одбираат слободно. Често, администраторите ја одбираат IP адресата на главниот рутер во една област за идентификатор на таа област. Секоај додатна област мора да има директна или вирутелна конекција кон областа на OSPF јадрото. Таквите конекции се оддржуваат преку поврзувачки рутер познат како граничен (Area Border Router - ABR). ABR рутерот оддржува посебни бази со состојба на врските за секоја од областите кои ги опслужува и ги оддржува сумарите рути за сите области во мрежата. OSPF не користи TCP или UPD како транспортен протокол, но се енкапсулира директно во IP пакети со број на протокол 89. Ова е различно од другите рутирачки протоколи како RIP и BGP. OSPF самиот се грижи за детекција и корекција на грешки.

OSPF користи мултикаст адресирање за преплавување на врските во бродкаст доменот. За мрежи без бродкаст се користат специјални начини на конфигурација за да се забрза откривањето на соседи.[1] Мултикаст IP пакетите на OSPF никогаш не преминуваат преку IP рутери (не преминуваат во друг бродкаст домен), тие не патуваат повеќе од еден скок. OSPF ги резервира мултикаст адресите 224.0.0.5 за IPv4 или FF02::5 за IPv6 (за сите SPF/link state рутери, познати како AllSPFRouters) и 224.0.0.6 за IPv4 или FF02::6 за IPv6 (за сите назначени рутери, AllDRouters), како што е специфицирано во RFC 2328[3] и RFC 5340.[4]

За насочување на мултикаст IP сообраќај, OSPF го поддржува Мултикаст Најкратка Отворена Патека Прво (Multicast Open Shortest Path First, MOSPF) како што е дефиниран во RFC 1584.[5] Ниту Cisco ни Juniper Networks го вклучуваат MOSPF во нивните OSPF имплементации. Наместо тоа се користи Мултикаст Независен од Протокол (Protocol Independent Multicast, PIM) заедно со OSPF или други внатрешни рутирачки протоколи.

Кога OSPF протоколот работи на IPv4, може да работи сигуно меѓу рутери, со опции да користи повеќе автентикациски методи со што ќе се дозволи само на доверливи рутери да учестуваат во рутирањето. OSPFv3, кој работи на IPv6, не поддржува автентикација од страна на самиот протокол. Наместо тоа се потпира на протоколот за сигурност на IPv6 (IPsec).

OSPF верзија 3 прави модификации на имплементацијата за IPv4 на протоколот.[2] Освен за виртуелни врски, сите размени меѓу соседи користат ексклузивно IPv6 локално адресирање. IPv6 протоколот работи на ниво на врска, наместо на ниво на подмрежа. Сите информации за IP префиксите треба да бидат тргнати од рекламирањата за состојба на врските што ги прави OSPF и од Hello пакетот за откривање на соседи, што го прави OSPFv3 всушност независен од останати протоколи. И покрај проширеното адресирање на 128-бита IPv6, идентификациите за областа и рутерот се уште се базирани на 32-битни вредности.

Врски на соседтсво[уреди]

Рутерите во еден бродкаст домен, или на двата краја на point-to-point комуникациска врска формираат соседства откако ќе се детектираат еден со друг. Оваа детекција настанува кога еден рутер ќе се идентифицира себе си со hello OSPF пакет. Ова е наречено дво-насочна состојба и ја претставува наједноставната врска. Рутерите на една Етернет или frame relay мрежа одбираат назначен (designated) рутер (DR) и заштитен назначен рутер (backup designated) (BDR) кои играат улога на разводник (hub) за да го намалат сообраќајот помеѓу рутерите. OSPF користи и уникаст и мултикаст за праќање на "hello" пакети и обнови со состојбите на врските.

Како рутирачки протокол што работи со состојба на врските, OSPF воспоставува и оддржува соседтсва со цел да разменува обнови за рутирањето со другите рутери. Табелата во која се запишани овие соседства е наречена база на соседства. Доколку OSPF е конфигуриран правилно, ќе се создадат врски на соседство само со рутери кои се директно поврзани. За да се формира врска меѓу 2 рутера интерфејсите кои ја формираат врската треба да се во иста област. Генерално еден интерфејст се конфигурира да припаѓа само на една област, но може да се специфицира припадност на повеќе. Во втората област тој интерфејс мора да биде конфигуриран како секундарен.(Оваа симулација на состојби на соседство покажува како состојбата на соседите се менува од Долу (Down) до Целосна Соседност (Full Adjacency) со размена на Hello, DD, Request, Update, и Ack пакети).

Типови на области[уреди]

Еден OSPF домен е поделен во области кои се означени со 32 битни идентификатори. Најчесто овие идентификатори се пишуваат користејќи ја нотацијата на IPv4 адресите по октети. Секако тие не се IP и може да бидат дупликат не некоја таква адреса. Идентификаторите на област во OSPF имплементацијата за IPv6 (OSPFv3) исто така користи 32 битни идентификатори запишани со иста нотација. Голем број на OSPF имплементации при прикажувањето на идентификаторите на области ги прикажуваат во овој формат дури и да не биле така запишани. Некои областа запишана како 1 ја претставуваат како 0.0.0.1 додека други како 1.0.0.0.

Областите се логички групирања на домаќините и мрежите, вклучувајќи ги нивните рутери кои имаат интерфејси поврзани на било која од вклучените мрежи. Секоја област оддржува посебна база за состојба на врските. Информациите во оваа база се сумаризираат према остантиот дел од мрежата поврзана на истиот рутер. Така се овозможува топологијата на мрежата да не биде позната надвор од мрежата. Ова ја намалува и количината на сообраќај за рутирање во рамките на еден автономен систем.

Дефинирани се повеќе специјални типови на области

Област 'рбет[уреди]

'Рбетната област (или позната како област 0) го формира јадрото на OSPF мрежата. Сите други области се поврзуваат за неа, рутирањето меѓу оласти се случува преку рутери поврзани на оваа област и до своите назначени области. Оваа област е логичката и физичката структура на 'OSPF доменот'.

'Рбетната област е одговорна за дистрибуција на рутирачките информации меѓу нербетните области. Оваа област мора да биде непрекината, иако не мора да значи физички непрекината. 'Рбетна конекција може да се постави со конфигурација на виртуелни врски. Ваков пример имаме ако претпоставиме дека областа 0.0.0.1 има физичка поврзаност со 0.0.0.0. Областа 0.0.0.2 нема директна врска со 'рбетот, но има врска со 0.0.0.1. Областа 2 користи виртуелна врска преку транзитивната област 1 да се поврзи на 'рбетот. За една област да биде транзитивна мора да и е поставен транзит атрибутот и не може да биде стебло област во било кој случај.

Област стебло[уреди]

Област стебло е област која не добива рекламирања на рути кои се надворешни за автономниот систем и рутите од внатре во оласта се базираат целосно на дефолтна рута. Постојат модификации на основниот концепт на област стебло наречени Не-толку-стеблести области. Уредите на Циско содржат и имплементации и за Тотално-стеблеста област.

Не-толку-стеблеста област[уреди]

Овој тип на област може да импортира рути надворешни за автономниот систем и да ги препраќа на други области, но не може да приме надворешни рути за автономниот систем од други области. НТС областите се проширувања на стеблестите области.

Приватни екстензии[уреди]

Неколку производители (Cisco, Juniper, Alcatel-Lucent, Huawei, Quagga), имплементираат екстензии на стеблестите и не-толку-стеблестите области. Иако не се покриени со RFC веќе се сметаат некои од нив за стандардни.

Тотално стеблеста област[уреди]

Оваа област е слична на стеблестата со додаток тоа што не дозволува пропаѓирање на сумарни рути, т.е. рутите кои доаѓаат од друга оласт е се сумаризираат. Единствен начин сообраќајот да биде рутиран надвор од ваква област е ако излезе преку дефолтната рута. Вака се намалува бројот на одлуки кои треба да се направат и се штеди на ресурси.

Транзитивна област[уреди]

Транзитивна област е област која има два или повеќе OSPF гранични рутери и се користи за да го предава сообраќајот од една област до друга. Транзитивната област не е извор на овој сообраќај ниту пак дестинација.

Избор на патека[уреди]

Основна метрика за рутирање која се користи во OSPF е цена на патека. Цената не е еднаква на ни една стандардна вредност како што е брзина, за да може дизајнерот на мрежата да одбере метрика битна за неговиот дизајн. Во пракса, сепак се одбира брзината (проточноста/bandwidth) на интерфејсот кој ја адресира дадената рута. Но со зачестеното појавување на врски со брзини поголеми од 100 Mbit/s потребно е да се постават фактори за скалирање кои ќе бидат специфични за таа мрежа. Циско како предефенирани поставувања за метрика користи 10^8/проточност (со можност основната вредност 10^8 да може да се менува). Така врска со проточност од 100 Mbit/s ќе има цена од 1, врска од 10 Mbit/s ќе има цена 10 и тн. Но за врски со поголема проточност од 100 Mbit/s цената би била помала од 1.

Метриките, сепак, можат директно да се споредуваат само ако се од исти тип. Се распознаваат четири различни метрики. Секогаш се преферира рута од внатре на областа отколку надворешна рута, без разлика на метриката. Во опаѓачки редослед на преферирање четирите типови се:

  1. Интра-област
  2. Интер-област
  3. Екстерна Тип 1, која вклучува цена на надворешната патека и сума на интерните патеки до граничниот рутер на автономниот систем ASBR (Autonomous System Boundary Router) кој ја рекламира таа рута
  4. Екстерна Тип 2, чија цена ја соддржи само цената на надворешната патека

Инженерство на сообраќај[уреди]

OSPF-TE (Traffic engineering) е екстензија на OSPF која овозможува да се применува инженерство на сообраќај и да се користи и на мрежи кои не се базираат на IP (RFC 3630).[6] Повеќе информации за топологијата можат да се разменат со користење на нетранспарентни рекламирања за состојбата на врската (Link-state advertisement, LSA) кои се соддржат од елементи во форма Тип-Должина-Вредност (Type-Length-Value TLV). Овие екстензии овозможуваат OSPF-TE да се користи не само на IP туку и на оптички мрежи.

OSPF-TE се користи во GMPLS мрежи како средтсво да се опише топологијата преку која GMPLS патеките можат да се остварат. GMPLS користи соптсвени протоколи за воспоставување на патеки и за препраќање кои се користат откако се добие мапа на целосната мрежа.

Во Протоколот за резервација на ресурси (Resource Reservation Protocol, RSVP) OSPF-TE се користи за снимање и преплавување на резервациите за сигнален проток на RSVP во датабазата за состојба на врските.

Други екстензии[уреди]

RFC 3717 документира работи во оптичко рутирање за IP кое се базира на екстензии кои дефинираат ограничувања на OSPF и IS-IS.[7]

OSPF типови на рутери[уреди]

OSPF ги дефинира следните типови на рутери:

  • Граничен рутер на област (Area border router ABR)
  • Граничен рутер на автономен систем (Auotonomous system boundary router ASBR)
  • Внатрешен рутер (Internal router IR)
  • 'Рбетен рутер (Backbone router BR)

Типот на рутерот е атрибут на OSPF процесот. Еден физички рутер може да има еден или повеќе OSPF процеси. На пример, рутер кој е поврзан на повеќе од една област и прима рути од BGP процес кој е конектиран на друг автономен систем е ABR и ASBR

Секој рутер си има идентификатор, обично се запишува во точкасто децималниот формат како IP адреса. Овој идентификатор мора постои во секоја OSPF инстанца што работи на тој рутер. Ако не е експлицитно конфигуриран, највисоката логичка IP адреса се зема за идентификатор на рутерот.

Овие типови на рутери не треба да се помешаат со термините назначен рутер (designated router DR) и резерва назначен рутер (backup designated router BDR) кои се атриути на рутерски интерфејс, не на самиот рутер.

Граничен рутер на област (ABR)[уреди]

ABR е рутер кој поврзува една или повеќе области со главната r'бетна мрежа. Се смета за член на сите области со кои е поврзан. ABR оддржува повеќе копии од базата за состојбата на врските во меморија, по една за секоја област на која е поврзан рутерот.

Граничен рутер на автономен систем (ASBR)[уреди]

ASBR е рутер кој е поврзан на повеќе од еден рутирачки протокол и разменува рутирачки информации со рутери во други протоколи. Типично ASBR имаат и активен BGP, или користат статички рути, или обете. ASBR се користи за да се редистрибуираат рутите добиени од друг, надворешен автономен систем, добиени преку својот автономен систем. ASBR креира надворешни рекламирања за состојбата на врските (LSA - Link State Advertisment) за надворешни адреси и ги препраќа на сите области преку ABR. Рутерите во другите области ги користат ABR како next-hop за пристап до надворешните адреси. Тогаш ABR ги препраќаат пакетите на ASBR кој ја рекламира таа надворешна адреса.

Интерен рутер[уреди]

Интерен рутер е тој што има OSPF врски на соседтсво со интерфејси во истата област. Сите интерфејсите на интерниот рутер припаѓаат на иста област.

'Рбетен рутер[уреди]

'Рбетните рутери се оние поврзани на OSPF 'рбетот, без разлика дали тие се истовремено ABR или интерни рутери на 'рбетната област. ABR рутер е секогаш 'рбетен рутер.

Референци[уреди]

  1. 1,0 1,1 Moy, J. (April 1998). [RFC 2328 „OSPF Version 2“]. The Internet Society. RFC 2328. конс. 28 септември 2007. 
  2. 2,0 2,1 Coltun, R. (July 2008). [RFC 5340 „OSPF for IPv6“]. The Internet Society. RFC 5340. конс. 23 јули 2008. 
  3. „RFC 2328 - OSPF Version 2“. Tools.ietf.org. 2 април 1998. http://tools.ietf.org/html/rfc2328#page-185. конс. 30 ноември 2011. 
  4. „RFC 5340 - OSPF for IPv6“. Tools.ietf.org. http://tools.ietf.org/html/rfc5340#page-57. конс. 30 ноември 2011. 
  5. RFC 1584, Multicast Extensions to OSPF, J. Moy, The Internet Society (March 1994)
  6. Katz, D (September 2003). [RFC 3630 „Traffic Engineering (TE) Extensions to OSPF Version 2“]. The Internet Society. RFC 3630. конс. 28 септември 2007. 
  7. Rajagopalan, B (March 2004). [RFC 3717 „IP over Optical Networks: A Framework“]. Internet Engineering Task Force. RFC 3717. конс. 28 септември 2007.