Протокол OSPF Cisco — Теория (часть 3)

Построение таблицы IP-маршрутизации

Заключительная часть теоретического материала, посвященному настройке cisco ospf.

Итак, мы уже знаем, OSPF-маршрутизаторы рассылают сообщения, чтобы обнаружить соседние устройства, и заносят смежные маршрутизаторы в специальную таблицу, называемую таблицей соседних устройств. После этого маршрутизаторы обмениваются информацией о топологии сети и строят вторую специализированную таблицу, называемую топологической таблицей. Чтобы заполнить третью, одну из самых важных, таблицу IP-маршрутизации, протокол ospf не пересылает никаких сообщений. Каждый маршрутизатор запускает алгоритм SPF Дейкстры, на вход которого попадается топологическая таблица, и выбирает оптимальные маршруты из известных ему путей в сети.

Топологическая таблица, иногда называемая базой данных топологии сети, состоит из адресов подсетей, называемых каналами (Links; отсюда и происходит название класса протоколов, link-state, с учетом состояния каналов). В этой таблице также есть список маршрутизаторов и сетей, подключенных к каждому маршрутизатору. Используя такую информацию, маршрутизатор с помощью алгоритма SPF обрабатывает ее и получает оптимальные маршруты ко всем подсетям. Сам процесс отдаленно напоминает попытку сложить пазл. Цвет и форма элемента помогут определить, какой элемент нужно использовать следующим. Аналогично подробная информация в LSA-анонсах (а именно — в LSA-анонсах каналов (link LSA) указаны маршрутизаторы, подключенные к подсети, а в LSA-анонсах маршрутизаторов (router LSA) перечислены IP-адреса и маски подсетей) используется алгоритмом SPF для принятия решения о том, какие устройства к каким подключены и для построения математической модели диаграммы сети.

Каждый маршрутизатор в сети использует алгоритм Дейкстры независимо и обрабатывает свою базу LSDB, что также вполне очевидно. Алгоритм SPF вычисляет кратчайшие маршруты от данного маршрутизатора ко всем подсетям. Такие маршруты затем помещаются в таблицу IP-маршрутизации маршрутизатора. На первый взгляд, все исключительно просто. Тем не менее математические расчеты, которые лежат в основе алгоритма, очень сложны, и, к счастью, в практической работе знать их не нужно. Однако любой сетевой специалист должен знать принцип построения таблицы и уметь предсказывать, какие маршруты выберет алгоритм SPF и установит в таблицу маршрутизации.

Протокол cisco OSPF выбирает маршрут между маршрутизатором и какой-либо подсетью с наименьшей стоимостью. С каждым интерфейсом на маршруте связано некоторое значение стоимости. Стоимость всех интерфейсов (или каналов, другими словами), через которые пролегает путь к подсети, суммируется и выбирается путь, стоимость которого минимальна. В качестве примера рассмотрим сеть, изображенную на рисунке ниже (стоимость для интерфейсов указана после символа «C» около каждого интерфейса). В этом примере у маршрутизатора R4 есть два пути к подсети 10.1.5.0 /24.

  • R4 Fa0/0 — R1 S0/1 — R5 Fa0/0
  • R4 Fa0/0 — R2 S0/1 — R5 Fa0/0

Маршрут R4-R1-R5: стоимость 1+100+10=111
маршрут R4-R2-R5: стоимость 1+64+10=75

Если сложить стоимости для всех интерфейсов, то для первого маршрута мы получим в сумме 111, а для второго — 75. Следовательно, маршрутизатор R4 добавляет маршрут через маршрутизатор R2 в таблицу маршрутизации и указывает последний как следующий транзитный узел (hexp hop) на маршруте.

Теперь, когда мы разобрались в основных функциях протокола маршрутизации OSPF, следует коротко описать принципы дизайна сетей с использованием данного протокола маршрутизации.

Масштабирование OSPF за счет иерархического дизайна

Протокол маршрутизации OSPF можно использовать в сети, не задумываясь о каких-либо принципах дизайна. Нужно просто включить протокол на всех маршрутизаторах, и он будет работать! Тем не менее в крупных сетях придется сначала продумать логическую схему сети и запланировать использование нескольких существенных функций протокола OSPF. Проблемы масштабирования протокола OSPF и требования к дизайну мы рассмотрим на примере сети, показанной на рис. ниже.

В сети, топологическая база всех девяти маршрутизаторов одинакова. В такой сети достаточно просто включить и настроить OSPF, и все будет работать замечательно. Теперь представим себе сеть, в которой не 9, а 900 маршрутизаторов и несколько тысяч подсетей. В сети такого размера алгоритм SPF будет значительно загружать ресурсы маршрутизаторов, а именно — процессор и память устройств, и время конвергенции может быть достаточно велико. Коротко говоря, проблемы, которые будут возникать в больших сетях можно сформулировать следующим образом.

  • Большие топологические базы занимают больше оперативной памяти в маршрутизаторах
  • Обработка больших топологических баз с помощью алгоритма SPF требует большей процессорной мощности. Загрузка процессора устройства растет экспоненциально при увеличении размера базы
  • Одно изменение состояние интерфейса (включение или выключение) приводит к тому, что маршрутизатор запускает алгоритм SPF

 

Четкого определения того, какая топологическая база является «большой» нет, тем не менее, согласно общепринятому подходу, если в сети есть около 50 маршрутизаторов и пара сотен подсетей, рекомендуется использовать функции масштабирования протокола OSPF. Эти числа не являются стандартом, они представляют собой просто некоторые рекомендации. Кроме того, максимальное допустимое количество маршрутизаторов и подсетей в сети зависит от дизайна сети, мощности процессоров устройств, количества оперативной памяти и многих других факторов.

Зоны протокола OSPF

Использование зон (area) в протоколе OSPF позволяет решить часть проблем. Зоны протокола маршрутизации OSPF разбивают сеть на меньшие логические участки, в которых топологическая база информации о подсетях будет меньшего размера. Маршрутизаторы в какой-либо зоне знают о сетях и устройствах своей зоны, но могут абсолютно ничего не знать о топологии остальных зон. Поскольку база топологической информации становится намного меньше при таком подходе, процессоры устройств загружены меньше, меньше времени требуется на выполнение алгоритма SPF и меньший объем оперативной памяти будет занят. На рисунке ниже показана схема сети, рассмотренная выше, но в ней есть две зоны в протоколе OSPF: зона 1 (area 1) и зона 0 (area 0)

 

Далее перечислены наиболее важные термины, связанные с зонной структурой протокола OSPF.

Терминология зонной структуры протокола OSPF

Преимущества зонной структуры протокола OSPF
  • Размер баз LSDB в зонах становится меньше
  • В маршрутизаторе меньше ресурсов процессора используется для обработки баз LSDB и отработки алгоритма SPF, а также уменьшается время конвергенции
  • Алгоритм SPF в маршрутизаторах внутри зон запускается только в том случае, если изменяется топология сети внутри зоны, т.е. он запускается намного реже
  • Меньше информации анонсируется между зонами, следовательно, меньше полосы пропускания загружается служебной информацией
  • Суммирование маршрутов вручную может быть сконфигурировано в ABR- и ASBR-маршрутизаторах, поэтому использование зонной структуры позволяет уменьшить размер таблиц IP-маршрутизации


Comments

  1. By /me

    Ответить

  2. By admin

    Ответить

  3. By Kilobitoff

    Ответить

  4. By admin

    Ответить

  5. By nlc

    Ответить

  6. By admin

    Ответить

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>