Пакеты OSPF

OSPF выполняет несколько функций:

• Обнаружение соседей для формирования отношений;
• Рассылка link-state информации для формирования на каждом маршрутизаторе LSDB;
• Запуск SPF для расчёта наилучших маршрутов ко всем получателям;
• Наполнение таблицы маршрутизации наилучшими маршрутами ко всем получателям.

Изменение состояние канала может произойти уже после первичного заполнения таблицы маршрутизации. OSPF детектирует эти изменения и реагирует на них рассылкой маршрутизаторам в пределах зоны (или в другие зоны) информации об изменениях, необходимой для поддержания адекватной LSDB.

Типы пакетов:

• Hello - используется для обнаружения соседей и установления соседства между ними.
• Database description (DBD) - Проверяет синхронизацию баз данных между маршрутизаторами.
• Link-State Request (LSR) — запрашивает определенные записи о состоянии каналов от маршрутизатора к маршрутизатору.
• Link-State Update (LSU) — отправляет определенные записи о состоянии каналов в ответ на запрос.
• Link-State Acknowledgment (LSAck) — подтверждает получение других типов пакетов.

Файл:OSPF packet header format.png

Рис. 5. Формат заголовка пакета OSPF.

Все пять типов пакетов OSPF инкапсулированы в заголовок сетевого уровня, как показано на рисунке 5. Как показано на рисунке, для идентификации пакета используется номер 89. Каждый пакет начинается с заголовка, содержащего:

• Номер версии - 2 для OSPFv2, 3 для OSPFv3 (поддержка IPv6 );
• Тип - 5 типов пакетов (см. выше);
• Длина пакета - длина пакета в байтах;
• Router ID - определяет отправителя пакета
• Area ID - определяет область в которой возник пакет;
• Checksum - для проверки целостности пакета;
• Тип аутентификации (Authentication type) - no, plain или md5;
• Autentication - используется с типом аутентификации;
• Data - содержит различную информацию, зависящую от типа пакета OSPF:
  • Hello — список известных соседей
  • DBD — содержит суммарную информацию базы данных состояний каналов, которая включает в себя все известные идентификаторы маршрутизаторов и их последние номера последовательностей (sequence number) и другую информацию.
  • LSR — содержит тип необходимого LSU и идентификатор маршрутизатора, у которого есть этот LSU.
  • LSU — содержит полные записи объявления о состоянии канала. Несколько LSA могут передаваться в одном пакете обновлений.
  • LSAck — поле пустое

Формирование соседских отношений между соседними узлами OSPF: Hello

Маршрутизация OSPF зависит от статуса линка между двумя маршрутизаторами. Hello-протокол устанавливает и поддерживает соседские отношения с помощью двухсторонней связи между соседями. Двухсторонняя связь - когда маршрутизатор видит свой собственный ID в hello-пакете, пришедшем от соседа. Соседние маршрутизаторы должны "увидеть" друг друга прежде, чем они смогут обменяться маршрутной информацией.

Каждый интерфейс, участвующий в OSPF, использует мультикаст адрес 224.0.0.5 для рассылки hello-пакетов. Hello-пакеты содержат следующую информацию:

Файл:OSPF hello adj.png

Формирование соседства

• Идентификатор маршрутизатора (Router ID). Идентификатор маршрутизатора — это 32-битный номер, уникальный для маршрутизатора. По умолчанию выбирается самый большой IP-адрес активного интерфейса, если не настроен интерфейс loopback или идентификатор маршрутизатора, например IP)адресу 172.16.12.1 будет отдано предпочтение над 172.16.1.1. Эта идентификация важна для установления соседских отношений и устранения неполадок в них, а также для координации обмена данными маршрутизации.
• Hello и Dead интервалы - Интервалы приветствия и простоя (Hello and dead intervals). Интервал приветствия определяет период отправки пакетов приветствия маршрутизатором. Интервал приветствия по умолчанию составляет 10 секунд. Интервал простоя — это время в секундах, в течение которого маршрутизатор ожидает пакета приветствия ососеднего маршрутизатора, прежде чем объявить его неисправным. По умолчанию интервал простоя в 4 раза превышает интервал приветствия. Эти таймеры должны быть одинаковы на соседних маршрутизаторах, в противном случае соседские отношения не будут сформированы;
• Neighbors - В поле соседей перечисляются соседние маршрутизаторы, с которыми установлено двусторонне соединение. Это двустороннее соединение устанавливается, когда маршрутизатор опознает себя в поле пакета приветствия, полученного от соседнего маршрутизатора;
• Area ID - Для успешного взаимодействия маршрутизаторы должны находиться в одном сегменте и их интерфейсы должны принадлежать к одной области OSPF в этом сегменте. Кроме того, соседние узлы должны использовать одинаковую подсеть и маску. Все эти маршрутизаторы будут иметь одинаковые данные о состоянии каналов.
• Router priority - 8-битовый номер, приоритет маршрутизатора. Используется для выбора DR и BDR.
• DR и BDR ip адреса - если известны;
• Authentication password - если аутентификация вкл, пароль должен совпадать на всех пирах.
• Флаг тупиковой области (Stub area flag). Тупиковая область — особая область среды OSPF. Два маршрутизатора должны согласовать флаг тупиковой области в пакетах приветствия. Назначение тупиковой области позволяет уменьшить число обновлений маршрутизации, заменив их на маршрут по умолчанию.

Для формирования соседства следующие поля пакета hello должны совпадать:

• Hello interval;
• Dead interval;
• Area ID;
• Authentication Password;
• Stub Area Flag.

Внимание!
Для формирования соседства первичные адреса на интерфейсах маршрутизаторов должны быть в одной подсети, маска и MTU
должны совпадать.

Exchange Process and OSPF Neighbor Adjacency States

450px

Первым дело после запуска инициализации OSPF, маршрутизаторы должны пройти этап обмена hello-пакетами.

1. Маршрутизатор А подключается к сети; OSPF на интерфейсе в статусе DOWN, т.к. обмена инфой ещё не было. Она начинается с рассылки hello-пакета через все интерфейсы, участвующие в OSPF, даже если маршрутизатор не в курсе о других маршрутизаторах и DR. Hello-пакеты рассылаются на мультикаст 224.0.0.5.
2. Всё подключённые маршрутизаторы с запущенным OSPF получают hello-пакет от А и добавляют А в свои списки соседей. Такие маршрутизаторы сейчас находятся в neighbor init-state.
3. Все маршрутизаторы, которые получили hello-пакет, отправляют юникаст пакет-ответ с соответствующей информацией маршрутизатору А. Поле Neighbor в пакете hello содержит всех других соседей, включая А.
4. Когда А получает все эти hello-пакеты, он добавляет все маршрутизаторы, имеющие свои router ID в их hello-пакетах в свою собственную бд соседей (When router A recieves these hello packets, it adds all the routers that have its router ID in their hello packets to its own neighbor relation database). Маршрутизатор А теперь находится в two-way состоянии с этими маршрутизаторами. Все маршрутизаторы, которые имеют друг друга в таблицах соседей, установили двунаправленное соединение.

Маршрутизаторы периодически (по умолчанию, раз в 10 сек в широковещательных сетях) обмениваются hello-пакетами, чтобы отслеживать работоспособность связи.

Если линк - сеть широковещательная, такая как Ethernet LAN, то должны быть выбраны DR и BDR. В этом случае они сформируют отношения со всеми другими маршрутизаторами. Этот процесс должен выполниться до момента, когда маршрутизаторы начнут обмен link-state информацией.

Если маршрутизатор подключили к сети, в которой уже определены DR и BDR, то он будет в two-way состоянии со всеми
маршрутизаторами (и с DR, BDR и DROTHER). Полную двухстороннюю связь (full) сформирует только с DR и  BDR.

После выбора DR и BDR

• Down — начальное состояние процесса обнаружения соседей. Это состояние указывает на то, что от соседей не была получена свежая информация. В NBMA сетях Hello-пакеты могут отправляться и соседям в состоянии Down, однако с меньшей частотой (PollInterval).
• Attempt — это состояние имеет смысл только для соседей, которые присоединены к NBMA сетям. Оно указывает на то, что от соседа не была получена свежая информация и что нужно сделать попытку связаться с соседом. Это делается путём отправки соседу сообщений Hello с промежутком времени HelloInterval (в Cisco в этом состоянии сообщения Hello отправляются каждый PollInterval. Имеет смысл для соседей в NBMA сетях, которые заданы командой neighbor).
• Init — состояние, в котором находится маршрутизатор, отправивший своему соседу hello и ожидающий от него ответного hello.
• Two-way — при получении ответных hello маршрутизатор должен увидеть в них свой RID в списке соседей. Если это так, то он устанавливает отношения и переходит в состояние two-way.
• Exstart — на этой фазе маршрутизаторы определяют, кто из них master/slave
• Exchange — маршрутизаторы посылают друг другу database description пакеты (DDPs) с информацией о сетях, содержащихся в их собственной базе каналов (database).
• Loading — Если маршрутизатор видит, что части маршрутов нет в его topology table, он посылает сообщение типа LSR с перечислением тех сетей, по которым он хочет получить дополнительную информацию. Пока маршрутизатор находится в ожидании ответа в виде LSU сообщений, он пребывает в состоянии Loading.
• Full — Когда маршрутизатор получил всю информацию и database на обоих маршрутизаторах синхронизирована, оба маршрутизатора переходят в состояние fully adjacent.