OSPF (Open Shortest Path First) ist ein link state routing Protokoll. Da es sich um einen offenen Standard handelt, wird er von einer Vielzahl von Netzwerkanbietern implementiert. OSPF wird auf den meisten Routern ausgeführt, die nicht unbedingt Cisco-Router sein müssen (im Gegensatz zu EIGRP, die nur auf Cisco-Routern ausgeführt werden können).
Hier sind die wichtigsten Funktionen von OSPF:
- ein klassenloses Routingprotokoll
- unterstützt VLSM, CIDR, manuelle Routenzusammenfassung, gleicher Kostenlastenausgleich
- inkrementelle Updates werden unterstützt
- verwendet nur einen Parameter als Metrik – die Schnittstellenkosten.,
- Der administrative Abstand der OSPF-Routen beträgt standardmäßig 110.
- verwendet die Multicast-Adressen 224.0.0.5 und 224.0.0.6 für Routing-Updates.
Router mit OSPF müssen vor dem Austausch von Routen Nachbarbeziehungen aufbauen. Da OSPF ein Verbindungsstatus-Routingprotokoll ist, tauschen Nachbarn keine Routingtabellen aus. Stattdessen tauschen sie Informationen über die Netzwerktopologie aus. Jeder OSFP-Router führt dann einen SFP-Algorithmus aus, um die besten Routen zu berechnen, und fügt diese der Routingtabelle hinzu., Da jeder Router die gesamte Topologie eines Netzwerks kennt, ist die Wahrscheinlichkeit, dass eine Routingschleife auftritt, minimal.
Jeder OSPF-Router speichert Routing-und Topologieinformationen in drei Tabellen:
- Nachbartabelle-speichert Informationen über OSPF-Nachbarn
- Topologietabelle-speichert die Topologiestruktur eines Netzwerks
- Routingtabelle-speichert die besten Routen
OSPF-Nachbarn
OSPF-Router müssen vor dem Austausch von Routing-Updates eine Nachbarbeziehung aufbauen., OSPF-Nachbarn werden dynamisch erkannt, indem Hello-Pakete an jede OSPF-fähige Schnittstelle auf einem Router gesendet werden. Hallo Pakete werden an die Multicast-IP-Adresse 224.0.0.5 gesendet.
Der Vorgang wird in der folgenden Abbildung erläutert:
Die Router R1 und R2 sind direkt miteinander verbunden. Nachdem OSFP aktiviert ist, senden beide Router Hellos aneinander, um eine Nachbarbeziehung aufzubauen. Sie können überprüfen, ob die Nachbarbeziehung tatsächlich hergestellt wurde, indem Sie den Befehl show ip ospf neighbors eingeben.,
Im obigen Beispiel können Sie sehen, dass die Router-ID von R2 2.2.2.2 ist. Jedem OSPF-Router wird eine Router-ID zugewiesen. Eine Router-ID wird mithilfe einer der folgenden Methoden ermittelt:
1. verwenden des Befehls router-id im OSPF-Prozess.
2. verwenden der höchsten IP-Adresse der Loopback-Schnittstellen des Routers.
3. verwenden der höchsten IP-Adresse der physischen Schnittstellen des Routers.,
Die folgenden Felder in den Hello-Paketen müssen auf beiden Routern gleich sein, damit Router Nachbarn werden:
- Subnetz
- Bereichs-ID
- Hallo-und Totintervall-Timer
- Authentifizierung
- area stub Flag
- MTU
Standardmäßig sendet OSPF Hello-Pakete alle 10 Sekunden in einem Ethernet-Netzwerk (Hallo Intervall)., Wenn also ein Router in einem Ethernet-Netzwerk 40 Sekunden lang nicht mindestens ein Hallo-Paket von einem OSFP-Nachbarn empfängt, erklärt der Router, dass dieser Nachbar ausgefallen ist.
OSPF-Nachbarzustände
Vor dem Aufbau einer Nachbarbeziehung müssen OSPF-Router mehrere Statusänderungen durchlaufen. Diese Zustände werden im Folgenden erläutert.
1. Init-Status – ein Router hat eine Hallo-Nachricht vom anderen OSFP Router
2 erhalten. 2-Wege-Zustand – Der Nachbar hat die Hallo-Nachricht erhalten und mit einer eigenen Hallo-Nachricht geantwortet
3., Exstart state-Beginn des LSDB-Austauschs zwischen beiden Routern. Router beginnen, Informationen zum Verbindungsstatus auszutauschen.
4. Exchange State-DBD-Pakete (Database Descriptor) werden ausgetauscht. DBDs enthalten LSAs-Header. Router verwenden diese Informationen, um zu sehen, welche LSAs ausgetauscht werden müssen.
5. Ladezustand-Ein Nachbar sendet LSRs (Link State Requests) für jedes Netzwerk, von dem er nichts weiß. Der andere Nachbar antwortet mit den LSUs (Link State Updates), die Informationen über angeforderte Netzwerke enthalten., Nachdem alle angeforderten Informationen empfangen wurden, geht anderer Nachbar durch den gleichen Prozess
6. Vollständiger Status-Beide Router verfügen über die synchronisierte Datenbank und liegen vollständig nebeneinander.
OSPF-Bereiche
OSPF verwendet das Konzept der Bereiche. Ein Bereich ist eine logische Gruppierung zusammenhängender Netzwerke und Router. Alle Router im selben Bereich haben die gleiche Topologietabelle, aber sie wissen nichts über Router in den anderen Bereichen., Die Hauptvorteile beim Erstellen von Bereichen sind, dass die Größe der Topologie und der Routingtabelle auf einem Router reduziert wird, weniger Zeit zum Ausführen des SFP-Algorithmus benötigt wird und Routing-Updates ebenfalls reduziert werden.
Jeder Bereich im OSPF-Netzwerk muss eine Verbindung zum Backbone-Bereich (Bereich 0) herstellen. Alle Router in einem Bereich müssen dieselbe Bereichsnummer haben, um OSPF-Nachbarn zu werden. Ein Router mit Schnittstellen in mehr als einem Bereich (z. B. Bereich 0 und Bereich 1) wird Area Border Router (ABR) genannt., Ein Router, der ein OSPF-Netzwerk mit anderen Routingdomänen (z. B. EIGRP-Netzwerk) verbindet, wird als Autonomous System Border Router (ASBR) bezeichnet.
In OSPF ist eine manuelle Routenzusammenfassung nur auf ABRs und ASBRs möglich.
Um das Konzept der Bereiche besser zu verstehen, betrachten Sie das folgende Beispiel.
Auf allen Routern läuft OSPF. Die Router R1 und R2 befinden sich im Backbone-Bereich (Bereich 0). Router R3 ist ein ABR, weil es Schnittstellen in zwei Bereichen hat, nämlich Bereich 0 und Bereich 1. Router R4 und R5 befinden sich im Bereich 1., Router R6 ist ein ASBR, da es das OSFP-Netzwerk mit einer anderen Routingdomäne (in diesem Fall einer EIGRP-Domäne) verbindet. Wenn das direkt verbundene Subnetz des R1 fehlschlägt, sendet Router R1 das Routing-Update nur an R2 und R3, da alle Routing-Updates alle innerhalb des Bereichs lokalisiert sind.
Die Rolle eines ABR besteht darin, Adresszusammenfassungen für benachbarte Bereiche zu bewerben. Die Rolle eines ASBR besteht darin, eine OSPF-Routingdomäne mit einem anderen externen Netzwerk (z. B. Internet, EIGRP-Netzwerk…) zu verbinden.,
LSA, LSU und LSR
Die LSAs (Link-State Advertisements) werden von OSPF-Routern zum Austausch von Topologieinformationen verwendet. Jede LSA enthält Routing-und Toplogy-Informationen, um einen Teil eines OSPF-Netzwerks zu beschreiben. Wenn zwei Nachbarn beschließen, Routen auszutauschen, senden sie sich gegenseitig eine Liste aller LSAa in ihrer jeweiligen Topologiedatenbank. Jeder Router überprüft dann seine Topologiedatenbank und sendet eine Link State Request (LSR) – Nachricht, in der alle LSAs angefordert werden, die in seiner Topologietabelle nicht gefunden wurden. Der andere Router antwortet mit dem Link State Update (LSU), das alle vom anderen Nachbarn angeforderten LSAs enthält.,
Das Konzept wird im folgenden Beispiel erläutert:
Nach der Konfiguration von OSPF auf beiden Routern tauschen Router LSAs aus, um ihre jeweilige Topologiedatenbank zu beschreiben. Router R1 sendet einen LSA-Header für sein direkt angeschlossenes Netzwerk 10.0.1.0 / 24. Router R2 überprüft seine Topologiedatenbank und stellt fest, dass es keine Informationen zu diesem Netzwerk enthält. Router R2 sendet dann eine Linkstatusanforderungsnachricht, in der weitere Informationen zu diesem Netzwerk angefordert werden. Router R1 antwortet mit Link State Update, das Informationen zu Subnetz 10.0.1 enthält.,0/24 (nächste Hop-Adresse, Kosten…).