Понимание типов сетей OSPF

Очень важно понимать, что зона OSPF состоит из различных типов сетевых соединений (линков) и adjacecny behavior отличается. Поэтому для корректного функционирования необходимо верно настроить OSPF.

Типы OSPF сетей

Всегда следует помнить, что область OSPF может состоять из сетей построенных на базе различных технологий, использующих разные топологии, типы среды передачи данных, и обладающих разными скоростными характеристиками, такими как пропускная способность, уровень задержек при передаче и проч. Из-за этого схождение OSPF может происходить по-разному на разных участках сети. Как результат – OSPF необходимо конфигурировать с учетом всех характеристик сети для корректного функционирования на участках построенных на базе разных сетевых технологий. Во многих случаях стандартные значения параметров не могут обеспечить корректной работы.

OSPF делит сети на три основных категории, по методу доставки:

• Point-to-point: сеть, обьединяющая пару маршрутизаторов. DR/BDR не выбирается.
• Broadcast: Широковещательная сеть с множественным доступом, основной представитель – Ethernet. Выбирается DR/BDR.
• Nonbroadcast multiaccess (NBMA): Сеть (обычно WAN), объединяющая более двух маршрутизаторов, но не поддерживающая широковещательную рассылку. В качестве примера можно привести такие технологии, как Frame Relay, ATM, X.25. OSPF может использовать для работы в таких сетях один из 5 режимов, которые будут описаны в одной из последующих глав. DR/BDR может выбираться или не выбираться.

Всего 5 режимов работы OSPF, доступных для NBMA сетей:

• RFC-compliant modes:
  • non-broadcast
  • point-to-multipoint
• Cisco proprietary modes:
  • broadcast
  • point-to-multipoint non-broadcast
  • point-to-point

OSPF работает поверх обоих типов MPLS (L2 и L3).

Процедура выборов DR и BDR

400px

Одна из основных функций DR – обеспечение идентичности баз топологии на всех маршрутизаторах сегмента сети. Это обеспечивается путем передачи базы DR на каждый свежеподсоединившийся маршрутизатор. Весьма эффективно: один маршрутизатор сообщает «новичку» обо всех остальных, а не каждый посылает гору информации, дублирующей такие же горы, полученные от остальных. Маршрутизаторы в сети также поддерживают частичные отношения, двухстороннее соседство с роутерами сети, не являющимися DR или BDR (DROTHER). Для выборов DR или BDR, маршрутизаторы запоминают уровни приоритета OSPF других маршрутизаторов, полученные в процессе обмена hello-пакетами, и используют их для определения избранника согласно следующим условиям:

• Маршрутизатор, обладающий высшим приоритетом, становится DR.
• Второй по приоритету маршрутизатор становится BDR.
• Приоритет по умолчанию – 1. В случае совпадения приоритетов – сверяются Router ID участников, по тем же правилам.
• Маршрутизатор с нулевым приоритетом не может принимать участие в выборах и не может стать ни DR ни BDR. Маршрутизатор, не являющийся DR или BDR, называется DROTHER.
• Если в сеть добавляется маршрутизатор с более высоким значением приоритета, это не значит, что он сразу станет DR или BDR. Смена ролей происходит только в случае недееспособности DR или BDR. Если «помирает» DR – его роль принимает на себя BDR, и происходят выборы BDR. Если BDR – его переизбирают, и все.

BDR не выполняет никаких операций, если работает DR. Вместо этого BDR получат всю информацию, но DR выполняет перенаправление LSA и задачи по синхронизации LSDB. BDR выполняет задачи DR только в случае отказа второго. У BDR тикает специальный таймер, позволяющий определить потерю работоспособности DR. Если до окончания отсчета таймера BDR не получит ни одного LSA от DR, он будет считать, что DR не работает.

Нужно запомнить, что концепция DR реализована на канальном уровне. DR и BDR избираются для каждого широковещательного сегмента и уникальны на его протяжении, таким образом любой маршрутизатор может быть DR в одном и DROTHER или BDR в другом подключенном сегменте.

Используйте команду ip ospf priority в контексте настройки интерфейса для влияния на выбор DR и BDR. По умолчанию, приоритет – 1 и может быть задан из диапазона 0-255. Обратите внимание еще раз: установка приоритета в 0 предотвращает избрание маршрутизатора в качестве DR или BDR в сети, подключенной к интерфейсу, в контексте которого была выполнена команда.

Опять таки, изменение приоритета срабатывает только после потери работоспособности имеющегося DR или BDR, что может произойти либо вследствие сбоя, либо как результат вмешательства администратора (clear ip ospf например).

Пример ip ospf priority

Router(config)#interface FastEthernet 0/0
Router(config-if)#ip ospf priority 10

!!!Внимание!!!
Приоритет интерфейса обычно вступает в силу только когда действующий DR уходит в DOWN. DR не переуступает
свой статус просто потому что в hello-пакете от соседа содержится более высокий приоритет.

Установка в качестве приоритета нулевого значения срабатывает немедленно. Происходят перевыборы.

Установка соседства на соединениях типа точка-точка.

Сеть типа точка-точка состоит из пары маршрутизаторов. В качестве примера такой сети можно привести линию типа E1/T1, использующую в точка-точка в сети Frame Relay или ATM.

В сетях типа точка-точка маршрутизатор обнаруживает соседей, используя рассылку пакетов hello по мультикасту на адрес 224.0.0.5 (все маршрутизаторы OSPF). Как только появляется возможность передачи данных, маршрутизаторы немедленно устанавливают соседство, не проводя выборов DR и BDR (так как только 2 участника – в них нет необходимости). Обычно, все пакеты OSPF отсылаются с ip-адреса исходящего интерфейса. Но, OSPF может работать также и на интерфейсах, не имеющих адреса. В таком случае, в качестве адреса отправителя будет использован ip-адрес какого-либо иного интерфейса маршрутизатора.

Интервалы OSPF по умолчанию для соединений типа точка-точка составляют 10 секунд для hello и 40 секунд для dead. качестве протокола канального уровня инкапсуляцию PPP или HDLC (High- level Data Link Control). Также, может являть собой субинтерфейс типа точка-точка составляют 10 секунд для hello и 40 для dead. Таймеры можно изменить командами ip ospf hello-interval seconds и ip ospf dead-interval seconds.

Установка соседства в широковещательных сетях множественного доступа

Маршрутизатор OSPF в широковещательной сети с множественным доступом, такой как Ethernet, устанавливает соседство с DR и BDR. LSDB (база данных состояния связей), у маршрутизаторов с установленным соседством, пребывает в синхронизированном состоянии. Общая канальная сеть – это основа для формирования соседства двух и более маршрутизаторов. При подключении к сети, маршрутизаторы рассылают hello-пакеты и инициируют процесс выборов DR и BDR. После этого, маршрутизаторы устанавливают полные соседские отношения только с DR и BDR.

Маршрутизаторы, подключенные к общему широковещательному сегменту, должны выбрать DR и BDR для централизованной синхронизации топологической информации в сегменте. При этом, активность проявляет только DR, пересылая LSA и синхронизируя LSDB. BDR только получает все обновления и прочую информацию, чтобы иметь возможность немедленно начать работу когда DR перейдет в неработоспособное состояние, то есть, стать DR. При этом происходят выборы, и один из остальных маршрутизаторов выбирается на роль BDR. Так как зачастую у маршрутизаторов больше одного интерфейса Ethernet, то может случиться так, что маршрутизатор станет DR для сети подключенной через один интерфейс, и BDR для сети, подключенной через другой. Преимущества использования DR и BDR в широковещательной сети с множественным доступом:

• Уменьшение служебного трафика: DR и BDR исполняют роль коммуникационного центра в процедуре обмена топологической информацией по широковещательной сети с множественным доступом. Это снижает поток информации, так как DR принимая обновление, сам распространяет его по сети, если это необходимо. Такой способ распространения весьма значительно уменьшает количество служебной информации в сети.
• Управление синхронизацией топологии: DR и BDR являются гарантами того, что топологическая информация на всех маршрутизаторах сегмента будет совпадать. Таким образом, DR и DR уменьшают количество ошибок маршрутизации.

Помните, что после того, как были выбраны DR и BDR, добавленный в широковещательную сеть маршрутизатор установит смежность только с DR и BDR.

Установка соседства в L2 MPLS VPN

450px

• The Layer 2 MPLS VPN backbone and the provider routers are not visible to the customer routers.
  • A neighbor relationship is established directly between OSPF enabled routers over the MPLS backbone, and behaves in the same way as on an Ethernet broadcast network therefore DR and BDR routers are elected.

---

На примере выше маршрутизаторы R1 и R2 обмениваются фреймами Ethernet через MPLS магистраль. Для них это происходит прозрачно. Они подключены к PE маршрутизаторам провайдера. Маршрутизатор PE1 получает фрейм от R1, инкапсулирует его в MPLS пакет и передаёт через магистраль маршрутизатору PE2, который декапсулирует пакет и передаёт его R2.

EoMPLS does not include any MAC layer address learning and filtring. Роутеры PE1 и PE2 не выполняют никакой фильтрации фреймов на основании MAC адресов. EoMPLS не использует STP (BPDU передаются прозрачно).

Два клиентских маршрутизатора R1 и R2 также могут быть подключены к MPLS edge маршрутизаторам PE1 и PE2 через VLAN подынтерфейсы (различные подынтерфейсы на PE1 и PE2 маршрутизаторах для подключения к различным VLAN).

Никаких специальных настроек с клиентской стороны для OSPF при использовании поверх EoMPLS не требуется. Для OSPF магистраль с маршрутизаторами PE1 и PE2 не видна. Соседство напрямую устанавливается между подключёнными R1 и R2. MPLS ведёт себя как Ethernet широковещательная сеть. Тип OSPF сети - multiaccess broadcast network. DR и BDR выбираются. Другие маршрутизаторы устанавливают полную смежность только с DR и BDR.

Установка соседства в L3 MPLS VPN

450px

• The customer and provider edge routers are running OSPF.
  • However the internal provider routers do not.
• The customer has to agree upon OSPF parameters with the service provider (SP) to ensure connectivity.
  • These parameters are often governed by the SP.

---

L3 MPLS VPN архитектура предоставляет peer-to-peer VPN, где PE маршрутизаторы участвуют в маршрутизации клиента, предоставляя оптимальную маршрутизацию между сайтами клиента.

Взгляните на рисунок выше. Маршрутизаторы PE содержат отдельный набор маршрутов для каждого клиента, изолируя клиентов друг от друга. В технологии L3 MPLS VPN (даже когда OSPF используется в качестве протокола маршрутизации между PE-CE), должны выполняться следующие требования:

• Маршрутизаторы клиента (C-роутеры, R1 и R2) не должны быть MPLS VPN-aware. На них должно работать стандартное ПО.
• Маршрутизаторы ядра провайдера (так же называемые P-маршрутизаторами) не должны содержать маршруты клиента (VPN), чтобы решение MPLS VPN было масштабируемым.
• Граничные маршрутизаторы провайдера (PE-маршрутизаторы) должны поддерживать сервисы MPLS VPN и традиционные ip сервисы.

Для клиентских маршрутизаторов с запущенным OSPF (R1 и R2) MPLS L3 VPN магистраль выглядит как обычная корпоративная магистраль. Клиентские маршрутизаторы используют ПО с обычным ip routing и обмениваются обновлениями маршрутизации с PE-маршрутизаторами, которые для них выглядят как обычные маршрутизаторы.

OSPF запускается на этих маршрутизаторах на корректных интерфейсах с использованием команды network. Клиент согласует некоторые параметры OSPF с провайдером (например, аутентификацию). Параметры часто регулируются SP.

P-маршрутизаторы скрыты от маршрутизаторов клиента, CE маршрутизаторы (клиентские) не знаю о MPLS VPN. Внутренняя топология MPLS L3 магистрали таким образом полностью прозрачна для клиента. Маршрутизаторы PE получают IPv4 обновления маршрутизации от CE маршрутизаторов и устанавливают обновления в соответствующую VRF таблицу. Эта часть конфигурации и работы - в ответственности провайдера.

Тип OSPF сети для каналов CE-PE может быть или p-t-p, broadcast или NBMA.

Установка соседства в сетях NBMA(нешироковещательные сети множественного доступа)

Когда один интерфейс соединяет несколько удаленных маршрутизаторов поверх NBMA-сети, отсутствие широковещательных возможностей в такой сети может привести к проблемам с достижимостью. Такие сети, позволяя связать между собой более 2-х маршрутизаторов, тем не менее, не дают возможности использовать ни широковещательную ни групповую рассылку. Для того, чтобы внедрить широковещание или мультикастинг, маршрутизатор копирует пакеты, которые должны быть разосланы броадкастом или мультикастом и отправляет их индивидуально через каждый постоянный VC ко всем destination. Это приводит, при использовании логической топологии, отличной от полносвязной (partial mesh например), к тому, что отправленные данные могут достигнуть только части адресатов (т.е. не всех маршрутизаторов). ATM, Frame Relay, X.25 – примеры сетей NBMA.

Рассылки в сетях NBMA эмулируются маршрутизатором путем отправки пакета на конечные адреса получателя по каждому PVC, что весьма нехило подгружает центральный процессор маршрутизатора. Для уменьшения нагрузки, в сетях NBMA тайминги установлены в 30 секунд для hello, и в 120 секунд для dead.

Следующая часть описывает детально описывает выбор DR в NBMA топологии, опции OSPF в FR, режимы OSPF для NMBA топологий и как настроить OSPF для каждого из этих режимов.

Выборы DR в NBMA

• By default, OSPF cannot automatically build adjacencies with neighbor routers over NBMA interfaces.
• OSPF considers the NBMA environment to function similarly to other multiaccess media such as Ethernet.
  • However, NBMA networks are usually hub-and-spoke (star) topologies using PVCs or switched virtual circuits (SVCs).
  • In these cases, the physical topology does not provide the multiaccess capability on which OSPF relies.
• The election of the DR becomes an issue in NBMA topologies because the DR and BDR need to have full Layer 2 connectivity with all routers in the NBMA network.
• The DR and BDR also need to have a list of all the other routers so that they can establish adjacencies.

---

OSPF воспринимает NBMA-окружение как широковещательное, по типу Ethernet, что применимо только при использовании полносвязной топологии. Но, сети NBMA чаще всего используют звездоподобную логическую топологию (hub-and-spoke), используя виртуальные каналы передачи данных. В таких сетях нет полносвязности, нету доступа на канальном уровне от каждого к каждому, и эмуляция широковещательного доступа не работает.

В таких сетях, выборы DR превращаются в проблему, так как и DR, и BDR нуждаются в непосредственном соединении с каждым маршрутизатором в сети для установки соседства. Таким образом, становится понятным, что OSPF не в состоянии автоматически устанавливать соседские отношения в сетях NBMA.

OSPF поверх Frame Relay

Существует несколько вариантов настройки OSPF для сетей Frame Relay. Какой из них применим в каждой конкретной ситуации – зависит от используемой логической топологии сети. По умолчанию, интерфейсы, поддерживающие FR, являются multipoint типом соединением.

Использование Frame Relay позволяет объединять удаленные маршрутизаторы, используя самые разнообразные способы. По умолчанию, интерфейсы, подключенные к Frame Relay сконфигурированы в режиме multipoint.

В режиме multipoint чаще всего используются следующие топологии Frame Relay:

Файл:FR topologies.png

Рис. 4. Топологии Frame Relay

• Hub-and-Spoke (звезда): Наиболее часто встречающаяся топология Frame Relay, широко используется благодаря дешевизне, так как использует минимальное количество PVC. В такой топологии удаленные маршрутизаторы соединены с центральным, через который корпоративные приложения работают с серверами сети, как то: почта, groupware, бухгалтерия и т.д. Центральный маршрутизатор использует интерфейс типа мультиточка (multipoint), так как, обычно, подключен к сети одним интерфейсом, через который работают несколько PVC, каждый со своим DLCI.
• Full-mesh (полносвязная): Наиболее дорогая топология, в которой каждый маршрутизатор виртуальным каналом связан со всеми остальными. За счет наличия прямого соединения между каждой парой маршрутизаторов – наиболее безотказна в работе, безпроблемна в настройке OSPF. С возрастанием количества узлов, стоимость сети растет экспоненциально. Вычислить количество виртуальных каналов для такой сети просто: для х узлов количество виртуальных каналов будет х*(х-1)/2.
• Partial-mesh (полусвязная): Компромисс между предыдущими двумя: часть маршрутизаторов соединяются с частью маршрутизаторов, при этом некоторые могут не иметь прямого канала на центральный. Стоит значительно меньше чем полносвязная, тем не менее, при грамотном подходе, позволяет добиться неплохих показателей отказоустойчивости.

Режимы работы OSPF в среде NBMA

OSPF на маршрутизаторах Cisco может работать в различных режимах в сетях NMBA. Выбор режима зависит от топологии NMBA сети. Каждый режим имеет особые требования к конфигурации. В RFC 2328 указано, что в среде NBMA OSPF может работать в одном из двух нижеуказанных режимов:

• Nonbroadcast (нешироковещательный): Эмулирует работу OSPF в сетях широковещательного типа. Требует ручного указания соседей. Нуждается в выборах DR и BDR. Как правило, используется в полносвязных топологиях.
• Point-to-multipoint (точка-мультиточка): Воспринимает NBMA- сеть как набор соединений типа точка-точка. В таком режиме маршрутизаторы автоматически обнаруживают соседние маршрутизаторы, но выборов DR и BDR не производят, как это и предписано для сетей типа точка-точка. Такая конфигурация, как правило, используется в полусвязных сетях.

Выбор между nonbroadcast и point-to-multipoint режимами определяет схему работы протокола hello и подходы к распространению топологической информации (flooding work) по нешироковещательной сети. Главное преимущество первого режима заключается в меньшем объеме работы по вводу ручных настроек, в то время, как второй режим берет свое за счет уменьшения количества служебного трафика.

Основным преимуществом point-to-multipoint режима является менее трудоёмкая настройка. А главным преимуществом режима nonbroadcast является меньшие накладные расходы (overhead traffic) по сравнению с point-to-multipoint режимом. Кроме вышеуказанных двух режимов, Cisco позволяет воспользоваться еще тремя:

• Point-to-multipoint nonbroadcast (Нешироковещательный точка-точка)
• Broadcast (широковещательный)
• Point-to-point (точка-точка)

Выбор типа сети протокола OSPF в сетях NBMA

Соответствующий тип сети протокола OSPF в сетях NBMA указывается с помощью команды ip ospf network. Ниже приведен синтаксис данной команды:

ip ospf network [{broadcast | non-broadcast | point-to multipoint [non- broadcast] | point-to-point}]

650px

По умолчанию режимы следующие:

• Для point-to-point подынтерфейсов FR режим OSPF по умолчанию point-to-point.
• Для multipoint подынтерфейсов FR режим OSPF по умолчанию nonbroadcast
• Для основных (main FR interfaces) интерфейсов FR режим OSPF по умолчанию nonbroadcast.

Настройка OSPF для Broadcast режима

broadcast - Используется для указания широковещательного типа сети OSPF в сетях с полносвязной или partial mesh топологией. В данном режиме в многоточечной сети, по сути, эмулируется широковещательная рассылка, что позволяет фактически получить широковещательную сеть множественного доступа. Широковещательный режим это обходной маневр, который позволяет обойтись без ручного указания всех существующих соседних маршрутизаторов. Соответственно данный тип сети OSPF позволяет установку отношений соседства между всеми маршрутизаторами автоматически. Для того чтобы избежать большого количества избыточных отношений смежности среди всех роутеров выбирается назначенный роутер (designated router) с которым устанавливают отношения смежности все остальные. Для улучшения надежности синхронизации в сети также выбирается BDR (backup DR), с которым тоже все устанавливают смежность отношений. Выборы DR и BDR осуществляются на основании приоритета роутера. Для адресации используется одна IP сеть, в которой для проверки линий связи и автоматического обнаружения соседей используются групповые (multicast) рассылки. Используется в полноячеистой (полносвязной) и не полноячеистой топологии сети. Данный тип сети описан в документации CISCO. В соответствующем RFC по OSPF он отсутствует.

350px

R1(config)# interface S0/0/0
R1(config-if)# ip ospf network broadcast
R1(config-if)# exit
R1(config)# router ospf 1
R1(config-router)# network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0
R1(config-router)#

Characteristics of Cisco’s broadcast parameter include:

• DR and BDR are elected and require full connectivity with all other routers.
• Can be configured for a full-mesh topology or a static election of the DR based on the interface priority.
• One IP subnet.
• Uses multicast OSPF hello packets to dynamically discover neighbors.

Настройка OSPF для non-broadcast режима

non-broadcast - Используется для указания нешироковещательного типа сети OSPF. Поскольку отсутствует возможность широковещательной рассылки в данном типе сетей в отличие от широковещательного типа, необходимо вручную указать все соседние маршрутизаторы, с которыми будет взаимодействовать протокол OSPF и между которыми рассылаются маршрутные сообщения. В остальном этот тип сети выполняет те же операции что и широковещательный. Для адресации в данном случае также используется одна IP сеть. Для оптимизации передачи служебной информации OSPF осуществляются выборы DR и BDR маршрутизаторов, также существует возможность ручного выбора назначенных маршрутизаторов. Для реализации подпротокола массовой рассылки (flooding) копии LSU должны рассылаться через каждый PVC. Обновления рассылаются всем указанным соседним маршрутизаторам, как указано в таблице соседей. При наличии в сети небольшого количества соседних маршрутизаторов данный тип сети OSPF является более эффективным, поскольку позволяет при минимальной настройке избежать избыточности связей сети point-to-multipoint. По умолчанию данный тип сети OSPF используется для сетей на основе Frame Relay, ATM и X.25. Используется в полноячеистой (полносвязной) и неполноячеистой физической топологии сети. Данный тип сети определен и описан только в документации CISCO, но является совместим с RFC-2328. После того, как вы запустили OSPF на выбранных интерфейсах, вы настраиваете nonbroadcast режим:

• Вручную указывая соседей;
• Указав тип сети OSPF как nonbroadcast (если он не по умолчанию такой).

Для указания вручную соседних маршрутизаторов в нешироковещательных типах сетей OSPF используется команда neighbor. Данная команда имеет следующий синтаксис

neighbor ip-address [priority number] [poll-interval number] [cost number] [database-filter all]

Доступные опции:

• ip-address - ip адрес соседнего маршрутизатора.
• priority number - (опционально) указание приоритета соседнего маршрутизатора, который используется при выборе назначенного маршрутизатора. По умолчанию данное значение равно 0, которое указывает на то, что соседний маршрутизатор никогда не станет DR или BDR.
• poll-interval number - (опционально) указывается значение в секундах через которое отправлять соседнему маршрутизатору hello пакеты для определения его доступности.
• cost number - (опционально) назначение стоимости (cost) соседнего маршрутизатора в виде числа от 1 до 65535. Если стоимость соседнего маршрутизатора явным образом не указана, то ему назначается стоимость интерфейса, через который доступен этот маршрутизатор (ip ospf cost). Для pint-to-multipoint интерфейсов cost единственный применимая (applicable) опция. Не применимо к nonbroadcast режиму.
• database-filter all – (опционально) фильтрация LSA записей, которые будут отправляться соседнему маршрутизатору.

Ниже приведён пример статического определения соседей. Все три маршрутизатора используют стандартный nonbroadcast режим на своих FR интерфейсах. Поэтому соседей надо задать вручную. Параметр приоритета для С и B ( 0 ) гарантирует, что А станет DR. Только А имеет полносвязное соединение с другими маршрутизаторами, т.к. топология не полносвязная. BDR не выбирается.

!!!Внимание!!!
По умолчанию приоритет обычно 0. Однако, всегда следует проверять приоритет, т.к. он может быть равен 1.

Non-Broadcast Mode Example (Partial-Mesh)

350px

R1(config)# interface S0/0/0
R1(config-if)# ip ospf network non-broadcast    //<----
R1(config-if)# exit
R1(config)# router ospf 1
R1(config-router)# network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0
R1(config-router)# neighbor 192.168.1.2 priority 0    //<----
R1(config-router)# neighbor 192.168.1.3 priority 0    //<----

Characteristics of the RFC-compliant non-broadcast parameter include:

• If a partial-mesh topology is used then the DR and BDR are elected manually using the priority parameter on the hub router.
• One IP subnet.
• OSPF neighbors must be manually configured.

Non-Broadcast Mode Example (Full-Mesh)

350px

R1(config)# interface S0/0/0
R1(config-if)# ip ospf network non-broadcast       //<----
R1(config-if)# exit 
R1(config)# router ospf 1
R1(config-router)# network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0
R1(config-router)# neighbor 192.168.1.2    //<----
R1(config-router)# neighbor 192.168.1.3    //<----

Characteristics of the RFC-compliant non-broadcast parameter include:

• A full-mesh topology is typically used therefore the DR and BDR are dynamically elected.
  • DR / BDR require full connectivity with all other routers.
• One IP subnet.
• OSPF neighbors must be manually configured.

В NBMA сетях установка соседских отношений требуется только тогда, когда есть необходимость в выборе DR и BDR. Настройка отношений соседства в физической топологии звезда (hub-and-spoke) производится на центральном маршрутизаторе (hub), через который доступны все остальные. Данный маршрутизатор будет выбран в качестве основного назначенного маршрутизатора через выбор присвоение наивысшего приоритета. Команда neighbor не обязательна на spoke-маршрутизаторах. В полносвязной (full mesh) NMBA топологии также возможна необходимость указания всех соседних маршрутизаторов (указав их командой neighbor). В данном случае выбор назначенного маршрутизатора производится с помощью опции priority (ip ospf priority).

Для просмотра установленных отношений соседства используется команда show ip ospf neighbor, которая имеет следующий синтаксис:

show ip ospf neighbor [type number] [neighbor-id] [detail]

Доступные опции:

• type number – (опционально) вывод информации о соседних маршрутизаторах, доступных через указанный интерфейс.
• neighbor-id – (опционально) вывод информации только по соседнему маршрутизатору с указанным идентификатором.
• detail - (опционально) вывод более детальной информации о соседних маршрутизаторах.

Router# show ip ospf neighbor
 ID          Pri   State        Dead Time     Address         Interface
192.158.1.3  0    FULL/DROTHER   0:00:31    192.168.1.3      S0/0/0
192.158.1.2  0    FULL/DROTHER  0:00:33    192.168.1.2       S0/0/0
172.16.1.1   1    FULL/BDR      0:00:33    172.16.1.1       FastEthernet0/0

Настройка OSPF для point-to-multipoint режима

point-to-multipoint - Используется для указания многоточечного типа сети OSPF. Режим разработан для частичной топологии или топологии звезда. Каждый маршрутизатор соединяется с другим набором виртуальных каналов, которые конфигурируется вручную. Для адресации используется одна IP сеть и не применяются как правило логические подинтерфейсы. Отсутствует необходимость ручного указания соседей, для обнаружения соседей применяется групповая рассылка служебной информации OSPF (LSA тип 1). LSA 2 соседям не рассылается. В данном типе сети нет необходимости в назначенных маршрутизаторах (DR и BDR не используются). Маршрутизатор просто рассылает LSA всем своим соседям через совокупность сетей точка-точка, при этом есть возможность установки этих соединений не только с соседними маршрутизаторами (OSPF point-to-multipoint работает через рассылку дополнительных LSU, которые разработаны для автоматического обнаружения соседних маршрутизаторов и добавления их в таблицу соседей). Как правило, выбор данного типа сети является оправданным в сетях с неполноячеистой физической топологией или топологией звезда. Данный тип сети определен и описан RFC 2328. В данном типе сети, как и в нешироковещательном, по умолчанию таймер рассылки hello пакетов составляет 30 секунд.

В больших сетях использование этого режима сокращает число PVC, необходимых для полной связности (complet connectivity), т.к. не требуется иметь полносвязанную топологию. В дополнение, заменяя full-mesh топологию, вы скоратите число записей соседей в таблице соседей.

Режим point-to-multipoint имеет следующие свойства:

• Не требует полносвязной топологии - маршрутизация между двумя маршрутизаторами, не связанными напрямую, а через третий, имеющий VC к каждому из них. Пример такой сети показан ниже.

350px

• Не требуется ручное задание соседей - в nonbroadcast режиме соседние маршрутизаторы статически заданы, чтобы выбрать DR, который позволит обмениваться обновлениями маршрутизации. Однако, так как point-to-multipoint режим рассматривает сеть как совокупность p-t-p связей, мультикаст-hello пакеты обнаруживают соседние маршрутизаторы динамически. Не требуется статического задания соседей.
• Используется одна подсеть - как и в nonbroadcast режиме.
• Дубликация LSA пакетов - также как и в nonbroadcast режиме, когда flooding через nonbroadcast интерфейс в point-to-point режиме, маршрутизатор должен делать реплики (слать копии) LSU. LSU пакет посылается каждому соседнему маршрутизатору на интерфейсе (в соответствии с таблицей соседей).

Characteristics of the RFC-compliant point-to-multipoint parameter include:

• Used with partial-mesh or hub-and-spoke (star) topology.
• One IP subnet.
• DR и BDR не требуются.
• Uses multicast OSPF hello packets to dynamically discover neighbors.

RouterA(config)#interface Serial0/0/0
RouterA(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
RouterA(config-if)#encapsulation frame-relay
RouterA(config-if)#ip ospf network point-to-multipoint
<output omitted>
RouterA(config)#router ospf 100
RouterA(config-router)#log-adjacency-changes
RouterA(config-router)#network 172.16.0.0 0.0.255.255 area 0
RouterA(config-router)#network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0
RouterC(config)#interface Serial0/0/0
RouterC(config-if)#ip address 192.168.1.3 255.255.255.0
RouterC(config-if)#encapsulation frame-relay
RouterC(config-if)#ip ospf network point-to-multipoint
<output omitted>
RouterC(config)#router ospf 100
RouterC(config-router)#log-adjacency-changes
RouterC(config-router)#network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0

Ниже демонстрируется вывод команды show ip ospf interface, отображающей ключевые детали OSPF для каждого интерфейса.

RouterA#show ip ospf interface s0/0/0
Serial0/0/0 is up, line protocol is up
 Internet Address 192.168.1.1/24, Area 0
 Process ID 100, Router ID 192.168.1.1, Network Type POINT_TO_MULTIPOINT, Cost:   //<----------------
781
 Transmit Delay is 1 sec, State POINT_TO_MULTIPOINT
 Timer intervals configured, Hello 30, Dead 120, Wait 120, Retransmit 5
   oob-resync timeout 120
   Hello due in 00:00:26
 Supports Link-local Signaling (LLS)
 Index 2/2, flood queue length 0
 Next 0x0(0)/0x0(0)
 Last flood scan length is 1, maximum is 1
 Last flood scan time is 0 msec, maximum is 4 msec
 Neighbor Count is 2, Adjacent neighbor count is 2
   Adjacent with neighbor 192.168.1.3
   Adjacent with neighbor 192.168.1.2
 Suppress hello for 0 neighbor(s)
RouterA#

Тип сети OSPF, номер зоны, стоимость, статус интерфейса отображены в выводе.

Hello-интервал для p-t-m интерфейсов равен 30 сек., а dead = 120 сек. Стандартный таймер hello для point-to-multipoint режима, point-to-multipoint nonbroadcast режима и nonbroadcast режима по умолчанию равен 30 секундам. В то время как таймер hello для point-to-point и broadcast равен 10 секундам. Запомните, что hello и dead таймеры на соседних интерфейсах должны совпадать, чтобы маршрутизаторы сформировали соседство.

The listed adjacent neighboring routers are all dynamically learned.

Настройка OSPF для point-to-multipoint non-broadcast режима

point-to-multipoint non-broadcast - Используется для указания многоточечного типа сети OSPF. Данный тип сети используется при наличии в сети виртуальных каналов (virtual circuits), в которых отсутствует возможность групповых и широковещательных рассылок. А поскольку невозможно автоматическое обнаружение соседних маршрутизаторов таким образом как в сетях point- to-multipoint, то соседние маршрутизаторы необходимо указывать вручную, а также изменить стоимость (cost) соединений к соседям (для отражения различной п/п каждого канала). Данный тип сети определен и описан только в документации CISCO, как дополнение к спецификации OSPF.

350px

Characteristics of Cisco’s point-to-multipoint non-broadcast parameter include:

• DR and BDR not required.
• OSPF neighbors must be manually configured.
• Used in special cases where neighbors cannot be automatically discovered.

R1(config)# interface S0/0/0
R1(config-if)# ip ospf network point-to-multipoint non-broadcast
R1(config-if)# exit
R1(config)# router ospf 1
R1(config-router)# network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0
R1(config-router)# neighbor 192.168.1.2 cost 10
R1(config-router)# neighbor 192.168.1.3 cost 20

Настройка OSPF для point-to-point режима

point-to-point - Используется для указания двухточечного типа сети, когда один канал соединяет только два маршрутизатора. И поэтому нет необходимости в ручном конфигурировании соседних устройств. Для каждого логического канала при реализации двухточечных соединений используется своя подсеть. В данном типе сети OSPF выборы назначенных маршрутизаторов не осуществляются, а установка отношений смежности осуществляется автоматически с помощью периодической рассылки hello пакетов. Данный тип сети применяется, когда требуется установить отношения смежности только между маршрутизаторами. Определен и описан только в документации CISCO. По умолчанию, как и в широковещательном типе сети, hello пакеты рассылаются каждые 10 секунд. В зависимости от конкретной структуры сети для оптимизации процесса работы протокола OSPF выбирается и конфигурируется соответствующий тип сети. Допустим, нам необходимо реализовать широковещательный тип сети OSPF, которая построена с помощью Frame Relay. Ниже указано пример конфигурации широковещательного типа сети OSPF:

Characteristics of Cisco’s point-to-point parameter include:

• Partial mesh or star topology.
• DR and BDR not required.
• Only IP subnet.

R1(config)# interface S0/0/0 
R1(config-if)# ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
R1(config-if)# encapsulation frame-relay
R1(config-if)# ip ospf network point-to-point
R1(config-if)# exit
R1(config)# router ospf 1
R1(config-router)# network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0
R1(config-router)#

R2(config)# interface S0/0/0 
R2(config-if)# ip address 192.168.1.2 255.255.255.0
R2(config-if)# encapsulation frame-relay
R2(config-if)# ip ospf network point-to-point

!!!Внимание!!!
Режим Cisco point-to-point может быть использован и на других типах интерфейсов. Например, если использовать команду
ip ospf network point-to-point в point-to-point Ethernet-канале, то DR и BDR избираться не будут.

Использование подынтерфейсов в OSPF поверх FR

В случае необходимости, для улучшения эффективности работы протокола OSPF есть возможность использовать разбиение физического интерфейса на множество логических подинтерфейсов. Каждый из этих подинтерфейсов должен быть определен как одноточечное или многоточечное подключение. Для каждого отдельного подключения требуется использовать отдельную IP подсеть. Для определения логических подинтерфейсов используется команда interface serial:

interface serial number.subinterface-number {multipoint | point-to-point}

где

• number.subinterface-number это номер физического интерфейса и номер создаваемого логического подинтерфейса, которые разделяются точкой. Для нумерации подинтерфейсов используется число в диапазоне от 1 до 4294967293.
• multipoint - Определяет интерфейс как интерфейс типа multipoint. Маршрутизаторы, которые объединяются каналами с использованием данного типа подинтерфейса, должны использовать адреса из одной IP сети.
• point-to-point - Определяет интерфейс как интерфейс типа point-to-point. На подынтрефейсе каждая пара p-t-p маршрутизаторов имеет собственную подсеть.

OSPF поверх Point-to-Point подытнтерфейсов

С помощью данных подинтерфейсов создаются соединения точка-точка, для адресации которых необходимо выделение отдельных IP сетей. При конфигурации данного типа подинтерфейса для каждого постоянного виртуального канала Frame Relay (PVC и SVC) создается свой собственный подинтерфейс. Данный подинтерфейс имеет те же характеристики и работает точно так же как и реальный физический интерфейс точка-точка. То есть в одноточечной сети OSPF, созданной с помощью данного типа подинтерфейсов, отсутствует необходимость в DR и BDR, а поскольку соседские отношения устанавливаются автоматически, то не требуется статического указания соседних маршрутизаторов. Таким образом, по умолчанию для данной сети устанавливается одноточечный тип сети OSPF. Используется также в случае необходимости установки нескольких соединений точка-точка при наличии только одного физического канала подключения. Для решения возникающих проблем при установке отношений смежностей, а также для более глубокого понимания данного процесса рекомендуется в привилегированном режиме выполнить команду debug ip ospf adj.

350px

Characteristics:

• Same properties as any physical point-to-point physical interface
• DR and BDR не требуются.
• Одна подсеть на каждый интерфейс (per subinterface pair).
• Used when only 2 routers need to form an adjacency on a pair of interfaces.}

R1(config)# interface S0/0/0
R1(config-if)# encapsulation frame-relay
R1(config-if)# interface S0/0/0.1 point-to-point
R1(config-subif)# ip address 10.1.1.1 255.255.255.0
R1(config-subif)# frame-relay interface-dlci 102
R1(config-subif)# interface S0/0/0.2 point-to-point
R1(config-subif)# ip address 10.2.2.1 255.255.255.0
R1(config-subif)# frame-relay interface-dlci 103
R1(config-subif)# router ospf 1
R1(config-router)# network 10.1.1.0 0.0.0.255 area 0
R1(config-router)# network 10.2.2.0 0.0.0.255 area 0 

R2(config)# interface S0/0/0
R2(config-if)# encapsulation frame-relay
R2(config-if)# interface S0/0/0.1 point-to-point
R2(config-subif)# ip address 10.1.1.2 255.255.255.0
R1(config-subif)# frame-relay interface-dlci 201

OSPF поверх Multipoint подытнтерфейсов

Маршрутизаторы, которые объединяются каналами с использованием данного типа подинтерфейса, должны использовать адреса из одной IP сети. Как и в реализации сети точка-многоточка с использованием физического интерфейса, при конфигурации данного типа подинтерфейса создается множество виртуальных подключений точка- точка с использованием только одного подинтерфейса. По умолчанию данная многоточечная сеть OSPF будет работать в нешироковещательном режиме, поэтому необходимо ручное указание соседних маршрутизаторов и происходят выборы DR и BDR для избежания избыточности отношений смежностей.

350px

• На примере показана сеть с одним p2p подынтерфейсом и одним multipoint пыдынтерфейсом.
  • The multipoint subinterface supports two other routers in a single
• Multipoint Frame Relay subinterfaces default to OSPF nonbroadcast mode, which requires neighbors to be statically configured and a DR and BDR election.

R1(config)# interface S0/0/0
R1(config-if)# encapsulation frame-relay
R1(config-if)# interface S0/0/0.1 point-to-point
R1(config-subif)# ip address 10.1.1.1 255.255.255.0
R1(config-subif)# interface S0/0/0.2 multipoint
R1(config-subif)# ip address 10.2.2.1 255.255.255.0
R1(config-subif)# router ospf 1
R1(config-router)# network 10.0.0.0 0.255.255.255 area 0
R1(config-router)# neighbor 10.2.2.3 priority 0
R1(config-router)# neighbor 10.2.2.4 priority 0

Общая информация по режимам OSPF

700px

Общая информация по режимам OSPF

Используйте команду debug ip ospf adj для отслеживания состояний соседства. Позволяет видеть какие пакеты ходят между маршрутизаторами.

RouterA# debug ip ospf adj
OSPF: Interface Serial0/0/0.1 going Up
OSPF: Build router LSA for area 0, router ID 192.168.1.1, seq 0x80000023
OSPF: Rcv DBD from 192.168.1.2 on Serial0/0/0.1 seq 0xCF0 opt 0x52 flag 0x7 len32  mtu 1500 state INIT
OSPF: 2 Way Communication to 192.168.1.2 on Serial0/0/0.1, state 2WAY
OSPF: Send DBD to 192.168.1.2 on Serial0/0/0.1 seq 0xF4D opt 0x52 flag 0x7 len32
OSPF: NBR Negotiation Done. We are the SLAVE
OSPF: Send DBD to 192.168.1.2 on Serial0/0/0.1 seq 0xCF0 opt 0x52 flag 0x2 len132
OSPF: Rcv DBD from 192.168.1.2 on Serial0/0/0.1 seq 0xCF1 opt 0x52 flag 0x3 len132  mtu 1500 state EXCHANGE
OSPF: Send DBD to 192.168.1.2 on Serial0/0/0.1 seq 0xCF1 opt 0x52 flag 0x0 len32
OSPF: Database request to 192.168.1.2
OSPF: sent LS REQ packet to 192.168.1.2, length 12
OSPF: Rcv DBD from 192.168.1.2 on Serial0/0/0.1 seq 0xCF2 opt 0x52 flag 0x1 len32  mtu 1500 state EXCHANGE
OSPF: Exchange Done with 192.168.1.2 on Serial0/0/0.1
OSPF: Send DBD to 192.168.1.2 on Serial0/0/0.1 seq 0xCF2 opt 0x52 flag 0x0 len32
OSPF: Synchronized with 192.168.1.2 on Serial0/0/0.1, state FULL
%OSPF-5-ADJCHG: Process 100, Nbr 192.168.1.2 on Serial0/0/0.1 from LOADING toFULL, Loading Done
OSPF: Build router LSA for area 0, router ID 192.168.1.1, seq 0x80000024

Следующая команда позволяет отслеживать установление и потерю соседства между маршрутизаторами OSPF Файл:Debug ip ospf adj.png