Descripció del funcionament de OSPF amb exemples de la configuració en routers CISCO (catalan)

1. Planificació i administració de xarxes
OSPF
Xavier Sala Pujolar
Institut Cendrassos
UF 3: Administració avançada de xarxes

2. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Vector de distància
● En els protocols de vector de distància cada
router només té informació sobre el següent
salt

3. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Vector de distància
● Solen tenir problemes quan algunes de les
rutes deixen de ser correctes
– Fins que tornen a convergir (i sol ser un
procés lent)
● Problema del “compte a Infinit”
● Els paquets d'actualització poden ser molt
grans

4. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Estat d'enllaç
● Els protocols d'estat d'enllaç cada node té un
mapa sencer de la xarxa

5. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Estat d'enllaç
● Requereixen que cada node tingui informació
de tota la topologia
– La informació s'ha de passar a tots els nodes de
la xarxa
– Altrament els resultats poden no ser bons
● Garanteixen que la xarxa convergirà
ràpidament
– Cada node calcula els seus propis camins

6. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Funcions d'un router
1.- Descubrir veïns
2.- Enviar i rebre la informació
d'estat d'enllaç
3.- Crear una base de dades
amb els enllaços
4.- Calcular la taula
d'encaminamient
Estat
d'enllaç

7. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Descobrir veïns
● Es descobreixen veïns a partir d'un protocol de
salutació
– També es fa servir per controlar que el veí encara
està viu
R1
R2
R3
R1
R1
R2
R3

8. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Enviar estat d'enllaç
● S'envien paquets amb l'estat dels enllaços als
veïns (al arrancar o quan hi ha canvis)
– Informació (ID, tipus d'enllaç, ample de banda,..)
R1
R2
R3
OK
R1: Ethernet 10.0.0.0/24
R1->R3 Ethernet 192.168.0.3/24 Cost: 1
R1->R2 Ethernet 192.168.0.5/24 Cost: 5
Es
Reenvia als veïns

9. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Router
Crea una BDD
amb la informació
de la xarxa
● La informació rebuda s'emmagatzema per
poder calcular les rutes a cada node...

10. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
SPF
● A partir de les dades el router determina el cost
per arribar a cada node
R1
R2
R3
R4
R5
5
10
5
20
5
10
cost
R1 -> R2 5
R1 -> R2 ->R3 10
R1->R4 10
R1->R2->R3->R5 15
R1->R4 10
R1->R4->R5 20
R1->R4->R3 30
R1->R4->R3->R5 35
R1->R4->R2 25
R1->R2->R3->R4 30
R1->R2->R3-R4->R5 40

11. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Router
Crea un arbre
amb els camins
5 1
7 12
13
Taula de rutes
● A partir del calculat es determina quina és la
millor ruta (sovint amb algorisme SPF)

12. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Protocols
● Els protocols d'estat d'enllaç més usats són:
Protocols de gateway interior
Protocols de gateway
exterior
Vector de distància Estat d'enllaç Vector de ruta
RIP IGRP EGP
RIPv2 EIGRP OSPFv2 IS-IS BGPv4
RIPng EIGRP_IPv6 OSPFv3 IS-IS_IPv6 BGPv4_IPv6
Sense
classe
amb
classe
IPv6

13. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Estat d'enllaç
OSPF

14. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
OSPF
● És un protocol obert d'encaminament interior
d'estat d'enllaç
● S'ha convertit en l'estàndard per xarxes grans

15. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
OSPF
● “Open Shortest Path First” determina el camí
més curt cap a un destí a partir del “cost”
d'arribar-hi
– El cost no es defineix gaire concretament
● La paraula “Open” ve donada perquè es fa
servir l'algorisme “Shortest Path First (SPF)” de
Dijkstra
– Aquest algorisme no és propietat de cap
organització ni empresa.
– Es lliure per ser usat per qualsevol

16. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
OSPF
● És eficient en l'ús dels recursos de xarxa
– A l'hora d'enviar actualitzacions
– Convergeix ràpidament
● Pot funcionar amb VLSM, supernetting i
sumarizació
● Pot fer encaminament segons el tipus de servei
que el traspassa
● Pensat per suportar xarxes jerarquiques
– O sigui per xarxes de grans dimensions
– Dissenyat per operar amb un protocol exterior
(com BGP)

17. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Tipus d'enllaços
● Reconeix diferents tipus d'enllaços:
Punt a punt
Multipunt sense
difusió
Multipunt amb
difusió
Ethernet, FDDI, ...
PPP ...
Frame Relay, X.25 ...

18. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Enviar estat d'enllaç
● El primer cop s'envien tots els enllaços però
després només s'envien els canvis que es
detectin (noves xarxes, enllaços que deixen de
funcionar, ... )
R1
R2
R3
OK
R1: 10.0.0.0/24
R1->R3 Down
Es
Reenvia als veïns

19. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Autentificar
● Pot autentificar la informació d'encaminament
que li arriba
L'autentificació és
per interfície
Es rebutgen les
que no quadrin

20. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Routers Cisco
● Per permetre el funcionament OSPF en un
router cisco
– El número és l'identificador de procés i ha d'estar
entre 1 i 65535
● No cal que sigui el mateix en tots els routers ni que
sigui l'identificador de sistema autònom
R1 (config)# router ospf 1
R2 (config)# router ospf 1
R1 R2

21. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Routers Cisco
● Com en els altres protocols després es
defineixen les xarxes a distribuir i per on es fa
R1 (config-router)# network 192.168.0.0 0.0.0.255 area 0
R1 (config-router)# network 10.1.0.1 0.0.0.3 area 0
Fa0/0: 10.1.0.1/30Fa0/1: 192.168.0.0/24
R1
255.255.255.255
255.255.255.252
--------------------------------
0. 0. 0. 3
-

22. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Routers Cisco
● L'identificador d'àrea d'OSPF es fa servir per
designar a un grup de routers que compartiran
informació sobre l'estat d'enllaç
1 0
2
Si hi ha un error en una
àrea no caldrà recalcular
tota la xarxa. Només
aquella àrea
Permet fer jerarquies i per
tant millorar el resum de
rutes

23. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Router
1.- Descubrir veïns OSPF
2.- Triar el DR i el BDR
3.- Crear adjacències
4.- Sincronitzar bases de
dades
5.- Calcular la taula
d'encaminamient
6.- Anunciar els estats dels
enllaços
OSPF

24. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Descobrir veïns
● El procés de descobrir veïns també es fa servir
per triar el Designated Router (DR)
– En el procés s'hi envia l'ID del router
R1
R2
R3
ID: R1
R1
ID: R2
ID: R3

25. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
ID del router
● L'ID del router es una adreça IP que es
defineix:
1) Amb la comanda router-id
2) La interfície Loopback amb la IP més alta
3) La interfície de xarxa amb la IP més alta
R1(config-router)# router-id 192.168.4.5
S'ha d'anar amb compte amb les ID
duplicades ja que poden fer que la xarxa no
vagi bé

26. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
ID del router
● Es pot comprovar quin és l'ID que es fa servir
fàcilment:
R1(config)# show ip protocols
Routing Protocol is "ospf 1"
Outgoing update filter list for all ...
Incoming update filter list for all ...
Router ID 192.168.10.5
Number of areas in this router is 1. 1 ...
Maximum path: 4
R1
192.168.10.5 192.168.8.1
172.16.1.17
fa0/0
fa0/1fa0/2

27. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Resoldre problemes
● Es poden fer servir diverses comandes per
resoldre problemes amb OSPF
● Una de les més interessants és
R1# show ip ospf neighbor
Neighbor ID Pri State Dead Time Address Interface
192.168.10.9 1 FULL/DR 00:00:38 192.168.10.2 fa0/0
192.168.10.10 1 FULL/DR 00:00:38 192.168.10.6 fa0/1
R1# show ip protocols
...
R1# show ip ospf
...
R1# show ip ospf interfaces
...

28. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Cost dels enllaços
● OSPF defineix a cada enllaç un cost que
servirà per determinar el millor camí
R1
R2
R3
R4
R5
10
10
10
64
1
701
En Cisco IOS el cost està
basat en el seu ample de
banda
10
8
Ample de banda

29. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Cost dels enllaços
● El cost d'una ruta és la suma dels costos del
camí a seguir
R1
R2
R3
R4
R5
10
10
10
64
1
701
Camí de R1 a R5
R1->R2 10
R2->R3 10
R3->R1 1
21

30. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Cost dels enllaços
● Sobretot en enllaços sèrie la velocitat pot ser
diferent de l'ample de banda per defecte. Es
pot “ajustar”:
– Cisco defineix per defecte 1,544 K en els
enllaços sèrie
R1(config)# interface fa0/0
R1(config-if)# bandwidth 256

31. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Cost dels enllaços
● La referència a partir de la qual es calcula el
cost és 100 Mbps
– Això fa que sigui el mateix per 100 Mbs, que per
1Gbps, que per 10 Gbps
● Es pot canviar la referència de càlcul a 10Gbps
fent servir:
R1(config-router)# auto-cost reference-bandwith 10000

32. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Cost dels enllaços
● També es pot definir el cost exacte d'un enllaç
– Recomanable si tenim routers que no són de
Cisco que poden fer servir un sistema diferent
R1(config)# interface fa0/0
R1(config-if)# ip ospf-cost 70
X

33. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Triar el DR i el BDR
● En interfícies connectats a sistemes d'accés
múltiple (switch, ...) el sistema requereix triar un
DR
No necessiten triar DR!
Han de triar DR!
Però en enllaços Ethernet es fa.
Per si de cas ...

34. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Triar el DR i el BDR
● La tria dels DR es fa per estalviar trànsit entre
routers
R1
R3
R4
R5
R6
R2
Segons OSPF
tothom ha de
descobrir i enviar
la informació als
veïns
I s'ha de fer
regularment per
comprovar que
estan vius!

35. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Triar el DR i el BDR
● Els routers només envien la informació al DR
R1
R3
R4
R5
R6
R2
No contacten entre
ells, només amb el
DR
Com que s'envia en
multicast el Backup
DR també en pren
nota
DR
224.0.0.6

36. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Triar el DR i el BDR
● I el DR els envia la informació als routers
R1
R3
R4
R5
R6
R2
El DR és la peça
clau del sistema:
● Si no funciona tot
fallarà
● Per això sempre
s'escull un DR
de reserva
Backup DR
(BDR)
DR
224.0.0.5

37. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
BDR
DR
Triar el DR i el BDR
● El DR s'escull segons la prioritat de la interfície
R1
R3
R4
R5
R6
R2
S'escull el que la té
més alta com a DR i
el segon és el BDR
Els empats es
resolen per l'ID més
gran
● Els de prioritat 0
mai poden ser
escollits
● La prioritat 1 és la
que hi ha per
defecte
4
1
3
1
2
0

38. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Routers Cisco
● Es pot forçar l'elecció d'un DR canviant la
prioritat de la interfície (0 .. 255)
● S'ha de tenir en compte que un cop triat el DR
ja no es canviarà fins que:
– Falli el DR
– Falli el procés OSPF en el DR
– Falli la interfície d'accés múltiple
R1(config)# interface fa0/0
R1(config-if)# ip ospf priority 7

39. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
DR
● L'elecció d'un DR comença en el moment en
que es connecta el primer router al switch
– Per tant s'ha d'anar amb compte a l'hora d'iniciar
els routers
R1
R3
R4
R5
R6
R2
Primer el
que vull
que sigui
el DR
Després
el BDR
I després
els altres

40. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Redistribuir xarxes
● Podem redistribuir xarxes que no estiguin sota
OSPF
R1
R2
R3
R4
R5
OSPF 1
10.0.0.0/24
R4(config-router)# redistribute connected subnets
10.0.0.0/24

41. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Redistribuir rutes
● O bé la ruta per defecte
R1
R2
R3
R4
R5
OSPF 1
0.0.0.0
R4(config-router)# default-information originate
default
default

42. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Múltiple àrees
● En xarxes grans les rutes solen ser un procés
crític
● Per simplificar les rutes OSPF defineix àrees
de diferents tipus
– Àrea 0 (backbone): per connectar les altres àrees
– Àrees regulars: Conté xarxes internes i externes
– Àrees stub: Només té rutes internes i gateway
– Àrees totalment stub: Només rutes internes
(propietaria de Cisco)
– Àrees NSSA, totalment NSSA: Rutes internes,
distribuïdes d'altres processos i gateway (opcional o no)

43. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Múltiple àrees
● Àrea 0 (backbone): Connecta les altres àrees
entre elles
– És necessària si volem que es connectin
– Si alguna no hi connecta caldrà un enllaç virtual
1 0
2
3 Virtual

44. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Múltiple àrees
● Si només es té una sola àrea es recomana
que sigui l'àrea 0
– D'aquesta forma no hi haurà problemes si la
xarxa creix
0

45. Administració de Sistemes Informàtics i Xarxes
Múltiple àrees
● Àrees stub: Els routers de la frontera només
envien una ruta per defecte als altres
1 0
2
R1(config-router)# area 1 stub