JÁNOS SZAKKÖZÉPI SKOLA

Átírás

1 Cisco Networking Kapcsolás Academy alapjai, Program haladó forgalomirányítás A kapcsolás alapjai, és haladó szintű forgalomirányítás 2. Egyterületű OSPF Név

2 1. Link-state (kapcsolatállapot alapú) protokollok 2. Egyterületű OSPF alapok 3. Egyterületű OSPF konfiguráció 2

3 Kapcsolatállapot-alapú protokollok Jellemzők Legrövidebb útvonalat használja Eseményvezérelt frissítések Minden forgalomirányítónak kapcsolatállapot hirdetéseket küld Egységes irányítási kép minden forgalomirányító esetén Gyors konvergencia (LSA elárasztás induláskor) Irányítási hurkok ritkábban alakulnak ki Nehezebb konfiguráció, nagyobb hardver igény Kisebb sávszélesség igény Protokollok OSPF IS-IS 3

4 Kapcsolatállapot-alapú szolgáltatások Funkciók Gyors reagálás a hálózat változásaira Eseményvezérelt frissítés Rendszeres frissítés Hello eljárás a szomszédok elérhetőségének vizsgálatára Csoportcímzés Műveletek Hello üzenetek és LSA-k alapján felépítik a hálózatot jellemző adatbázist SPF algoritmussal minden hálózat felé meghatározzák a legrövidebb útvonalat Legjobb útvonalakat irányítótáblába írják 4

5 Irányítási információk karbantartása OSPF alapfogalmai - Hello csomagok - szomszédtábla - Kapcsolatállapot hirdetések (LSA) - Topológiai adatbázis - Legrövidebb utat kereső (SPF) algoritmus - Az eredményként kapott SPF-fa - Hálózatok elérését leíró útvonalakat és interfészeket tartalmazó irányítótábla Információs folyamatok Nagyobb területre kiterjedő információ megosztás csoportcímzéssel LSA küldés minden interfészen, kivéve, amin az LSA érkezett LSA másolás, saját topológia aktualizálása 5

6 Szomszédosság 1-es hálózat Az 1-es hálózaton az A és C a szomszédaim B A 1-es hálózaton a B és C a szomszédaim A 2-es hálózaton a D és C a szomszédaim A Helló üzenetek Helló üzenetek C A 1-es hálózaton az A és B a szomszédaim A 2-es hálózaton az A és D a szomszédaim D 2-es hálózat A 2-es hálózaton az A és C a szomszédaim 6

7 Irányítási információk karbantartása Adatok, adatbázisok, eszközök Kapcsolatállapot hirdetések (LSA) Hello üzenetek szomszédsági tábla kialakításához Hello üzenetek és LSA-k alapján felépítik a hálózatot jellemző adatbázist (Topológiai adatbázis) SPF algoritmussal a legrövidebb útvonalak keresése (Dijkstra-algoritmusra épül) SPF fa, amely az eredményt tartalmazza Legjobb útvonalakból létrejön az irányítótábla az irányítási döntések meghozatalához Kapcsolatállapot-frissítéseket (link-state update, LSU) küldése topológia változás esetén 7

8 Kapcsolatállapot alapú forgalomirányító algoritmusok A kapcsolatállapot alapú algoritmusok jellemzői Általában legrövidebb utat kereső (SPF) algoritmusoknak nevezzük őket. Bonyolult adatbázisban rögzítik a hálózat topológiáját. A Dijkstra-algoritmusra épülnek. 1.Teljes képet alkotnak a hálózat forgalomirányítóiról és egymáshoz való kapcsolódásuk módjáról, kapcsolatállapot-hirdetéseket (LSA-kat) cserélnek a hálózat többi forgalomirányítójával. 2. Az LSA-k cseréjében részt vevő forgalomirányítók mindegyike topológiai adatbázist épít. 3. Az SPF algoritmus segítségével meghatározzák az egyes hálózati állomások elérhetőségét. 4. A kapott információkat használják fel az irányítótábla tartalmának frissítésére. A folyamat segítségével könnyen felismerhetők, egyes hálózati komponensek kiesése vagy a hálózat bővülése miatt, a hálózat topológiájában beállt változások. Az LSA-k elküldését a hálózatban beálló változások váltják ki, nem periodikus adatcsere történik. A konvergencia folyamata jelentősen felgyorsul, mert nem kell különféle időzítők lejárására várni a forgalomirányítóknak. 8

9 Kapcsolatállapot folyamatok értékelése Előnyök Gyors, szinte azonnali konvergencia Teljes a többi routerrel összhangban lévő topológia ismerete Irányítási hurkok kialakulásának lehetősége minimális LSA-k sorszámozottak és elévülhetnek (legfrissebb alapján hoz döntést) Alapos hálózattervezéssel csökkenthető az adatbázisok mérete VLSM és CIDR támogatás Hátrányok Jelentős igény a hardverrel szemben Szigorú követelményeket támaszt a hálózattervezéssel szemben Magasabban képzett szakembereket igényel A kezdeti elárasztás jelentős sávszélességet igényel 9

10 A távolságvektor alapú és a kapcsolatállapot alapú protokollok közötti különbségek 10

11 1. Link-state (kapcsolatállapot alapú) protokollok 2. Egyterületű OSPF alapok 3. Egyterületű OSPF konfiguráció 11

12 OSPF áttekintés Jellemzők Nyílt szabványokra épülő kapcsolatállapot-alapú protokoll Robosztus, skálázható, megfelel a mai igényeknek Kisméretű (egyterületű) és nagy méretű hierarchikus hálózatokban is használható Egyterületű OSPF Egyetlen OSPF terület (area 0) a kisméretű hálózatokhoz Hierarchikus OSPF Több OSPF terület csatlakozik a központi, gerinc (area 0) hálózathoz A területek egymástól függetlenek (nincs LSA átjárás) Csökkenthető az irányítási terhelés, gyorsul a konvergencia Növelhető a teljesítmény, Csökkenthető a hibák hatása, kisebb területre hat ki 12

13 OSPF áttekintés 13

14 OSPF terminológia Fogalmak Kapcsolat: Egy forgalomirányító egy interfésze Kapcsolatállapot: Két forgalomirányító közötti kapcsolat állapota Topológiai adatbázis: A terület összes irányítójának adatait tartalmazza Terület: Több hálózat és forgalomirányító együttese, amelyekhez ugyanaz a terület-azonosító van rendelve. Költség: Kapcsolat mértéke, függ az átviteli sebességtől Irányítótábla: Továbbítási adatbázis az irányításhoz szükséges információkkal. Minden forgalomirányítón egyedi. Szomszédsági adatbázis: Kétirányú kapcsolatot biztosító szomszédos forgalomirányítók adatait tartalmazza Kijelölt (DR-designated router) és tartalék kijelölt router (BDR-backup DR): Azonos hálózatba tartozó forgalomirányítók választják, hogy képviselje őket 14

15 OSPF terminológia - Terület Mivel az autonóm rendszerek igen nagyok is lehetnek, ezért az OSPF önálló területekre AREA bontja őket! A területek nem fedhetik át egymást, A területen kívülről a belső topológia nem látszik, Minden hálózatnak van egy elsődleges területe az a gerinc, Léteznek olyan routerek is, amelyek egyik területhez sem tartoznak. A routerek topológiai adatbázist hoznak létre. Nem lenne gazdaságos, ha minden router kéréseket küldene minden másikhoz, ezért megválasztanak egy ún. Kijelölt DR és egy tartalék kilelölt BDR routert, akihez fordulnak az adatbázis frissítésekért. 15

16 OSPF működése Minden router periódikusan kapcsolatállapot frissítéseket küld a vele összefüggő routereknek. Minden router információkat gyűjt a szomszédairól és azok állapotáról. Ezzel elárasztja a szomszédait, kivéve azokat, ahonnan kapta az információt. Az OSPF router hirdeti az állapotát. Minden router kapcsolatállapot adatbázist épít. Az azonos területen lévő routerek azonos kapcsolatállapot adatbázist hoznak létre. Minden router futtat egy legrövidebb út algoritmust a kapcsolatállapot adatbázisán. Ezzel meghatározza a legrövidebb távolságot, és hurokmentessé teszi a kapcsolatot. 16

17 A legrövidebb utat kereső algoritmus Az OSPF a cél felé vezető legjobb útvonalat a legrövidebb út algoritmus segítségével keresi meg. Az algoritmus a legalacsonyabb költségű útvonalat kezeli a legjobbként. Kifejlesztése egy dán kutató, Dijkstra nevéhez kötődik, a nyilvánosság számára 1959-ben mutatták be. Az algoritmus a hálózatokat pont-pont összeköttetések által összekapcsolt csomópontok halmazának tekinti. Minden összeköttetésnek van valamilyen költsége. A csomópontokhoz nevek tartoznak. Minden csomópont teljes adatbázissal rendelkezik az összes összeköttetésről, így pontos képet tud alkotni a fizikai topológiáról. 17

18 szomszédok A legrövidebb utat kereső algoritmus B A G 1.út út C 1? 2 2 D 4 3.út E F 1 2 A B C D E F G B től 4 A tól 4 B től 1 C től 4 C től 2 E től 2 A tól 2 G től 2 C től 1 D től 4 E től 1 D től 1 G től 2 F től 2 1. Nézzük A felé B 8 A 4 A 8 G 2 G 8 F 2 Költség: 8 E től 2 F től 2 2. Nézzük D felé B 8 C 1 C 8 D 4 D 8 E 1 E 8 F 2 Költség: 8 3. Nézzük E felé B 8 C 1 C 8 E 2 E 8 F 2 Költség: 5 A legjobb útvonal a harmadik megoldás. 18

19 A legrövidebb utat kereső algoritmus 19

20 OSPF hálózattípusok Az OSPF alapú forgalomirányítók csak szomszédsági viszonyok mellett képesek az irányítási információk cseréjére. Az OSPF alapú forgalomirányítók annak alapján határozzák meg, hogy mely forgalomirányítókkal kell szomszédsági viszonyt létesíteniük, hogy milyen típusú hálózathoz csatlakoznak. A szomszédsági viszony létrejötte után megkezdődik a kapcsolatállapot-információk cseréje a forgalomirányítók között. Az OSPF interfészek automatikusan felismerik az alábbi háromféle hálózattípust: Szórásos többes hozzáférésű, például Ethernet Pont - pont Pont - többpont Nem szórásos többes hozzáférésű (NBMA), pl: Frame Relay 20

21 OSPF hálózattípusok Tipus Jelemző hálózat Kijelölt router DR Üzenetszórásos többszörös hozzáférésű Ethernet, Token ring, Vagy FDDI Szükséges Szórás nélküli többszörös hozzáférésű Frame Relay, Vagy X.25, SMDS Szükséges Pont - pont PPP, HDLS Nincs rá szükség Pont több pont Rendszergazda konfigurálja Nincs rá szükség X.25 Üzenetszórásos többszörös hozzáférésű Szórás nélküli Többszörös hozzáférésű Pont- pont 21

22 Kijelölt forgalomirányítók Probléma Forgalomirányítók közötti szomszédossági kapcsolatok és az állapotadatok nagy száma (10 forgalomirányító esetén 45 kapcsolat) Megoldás Kijelölt forgalomirányító (Designated Router DR) választása Kijelölt forgalomirányító minden szomszéddal kiépíti a kapcsolatot Minden szomszédos forgalomirányító a DR-nek küld adatokat A DR minden szomszédnak szétküldi az adatokat ( ) Probléma A DR leállásával a kommunikáció megszakadhat Megoldás Tartalék kijelölt forgalomirányító (Backup DR BDR) választása A két kijelölt forgalomirányító a csoportcímzéses címet használják 22

23 Kijelölt forgalomirányítók n pontból (n-1) él húzható dupla él Kapcsolatok száma: n (n-1) 2 5 routernél már 10 kapcsolat 10 routernél már 45 kapcsolat Indokolja, hogy egy vagy két router tartsa nyilván a kapcsolatokat. Ennek a routernek fogják küldeni a többiek a változásokat. Ez a router pedig multicast szórással ( ) küldi a tábla információkat. A BDR pedig a ( ) címen. A DR, illetve BR választás a Helló protokoll segítségével történik. Ez IP-be ágyazott speciális csomag Ethernet IP fej OSPF OSPF Helló CRC 23

24 Kijelölt forgalomirányítók A két kijelölt forgalomirányító a címen kommunikál A DR minden szomszédnak szétküldi az adatokat ( ) 24

25 Hello protokoll Jellemző OSPF forgalomirányító rendszeres időközönként küld Hello üzeneteket a csoportcímre Kezdeményezik és fenntartják a szomszédossági viszonyokat Szórásos többes hozzáférésű és pont-pont hálózatban 10 másodpercenként küldik az üzenetet Nem szórásos többes hozzáférésű hálózatban 30 másodpercenként küldik az üzenetet Funkció Szomszédsági viszony kezdeményezése és fenntartása DR, BDR választás 25

26 Hello protokoll Verzió Tipus Csomag hossz Router azonosító Terület (area) azonosító Ellenörző össz. Hitelesítés tipus Hitelesített adat Tipus mező: 1 Helló elérhetőségi teszt 2 Topológiai adatbázis leírás 3 Link státusz igény 4 Link státusz karbantartás 5 Link státusz nyugta Helló protokoll fejrésze A router azonosítás a legmagasabb című router interfész segítségével történik. Felhasználhatjuk a Loopback címet is! A sárgával kiemelt terület, azért fontos, mert mindkettő lehetőséget ad a DR kiválasztására A routernek priotitást is adhatunk. 26

27 Az OSPF működése Szomszédsági viszony kialakítása, DR, BDR választás Induláskor Hello üzenetekkel történik a szomszédsági viszony kialakítása DR, majd BDR választása Hello protokoll minden továbbított információját egyeztetni kell DR és BDR szomszédsági viszonyba kerül a többi OSPF forgalomirányítóval a saját hálózatán OSPF azonosító Legnagyobb értékű IP szám lesz az OSPF azonosító Legalább egy működő interfész szükséges (loopback) OSPF prioritás Alapértéke 1, de választható DR, BDR választása Magasabb prioritás, vagy egyezés esetén magasabb azonosító 27

28 1. Link-state (kapcsolatállapot alapú) protokollok 2. OSPF Egyterületű alapok 3. Egyterületű OSPF konfiguráció 28

29 Az OSPF irányító folyamat konfigurálása A konfiguráláshoz meg kell adni: Folyamat azonosítót Hálózatot Helyettesítő maszkot Terület azonosítót Process azonosító között lehet Router(config)# router ospf process_azonosító Router(config-router)# network hálózati_cím helyettesítő_maszk area Terület_azonosító A terjesztendő hálózat címe Az helyettesítő maszk a szokásos alhálózati maszk bitjeiből képződik úgy, hogy minden bitet az ellenkezőjére fordítunk. Lehet sorszám között, vagy akár egy IP cím is lehet. De a gerinc mindig 0 azonosítót kap! Router(config)# router ospf 1 Router(config-router)# network area 0 29

30 OSPF azonosító és prioritás beállítása OSPF azonosító Legmagasabb loopback interfész cím Legmagasabb interfész cím OSPF prioritás Alapértelmezés szerint 1, de változtatható (0-255) Router(config)# interface loopback 0 Router(config-if)# ip address Router(config-if)# exit Router(config)# interface FastEthernet 0/0 Router(config-if)# ip ospf priority 50 Router # show ip ospf interface típusszám 30

31 OSPF azonosító és prioritás beállítása Minden routert a legmagasabb IP című interfésze azonosít vagy Ha van konfigurált Loopback interfész, akkor az! A Loopback interfész segítségével elérhető, hogy a DR-t is mi jelöljük ki. A DR-t igénylő hálózaton a legnagyobb azonosítóval rendelkező router kapja meg a szavazatokat. Router(config)# interface loopback 0 Router(config-if)#ip address cím maszk A maszk, mivel egyetlen címről van szó, csak lehet! Verzió Típus Csomag hossz Router azonosító Terület (area) azonosító Ellenőrző össz. A router prioritás is segíthet a DR kijelölésében: Hitelesített adat Hitelesítés típus Sohasem megy down-ba, Konfigurálás után mindig up! 31

32 OSPF azonosító és prioritás beállítása Router(config)# interface fastethernet 0/0 Router(config-if)#ip ospf priority 50 Router(config-if)#no shutdown Router(config-if)#exit A prioritás értéke 0 és 255 között lehet! Amennyiben a prioritás értéke 0, úgy a router nem vesz részt a választásban. Ha az érték magas, akkor nagyobb eséllyel nyeri a választást a router. 32

33 Az OSPF költségmérték módosítása Sávszélesség Az OSPF megfelelő működéséhez elengedhetetlen az interfész sávszélességének helyes beállítása Költség költség általános számítása Költség:= 10 8 (bit/sec) / sávszélesség (bit/sec) Router(config) # interface serial 0/0 Router(config-if) # bandwidth 64 Router(config-if) # ip ospf cost szám 33

34 Az OSPF költségmérték módosítása Serial0/0 is down, line protocol is down Internet Address /30, Area 0 Process ID 50, Router ID , Network Type POINT_TO_POINT, Cost: 781 Transmit Delay is 1 sec, State DOWN, Timer intervals configured, Hello 10, Dead 40, Wait 40, Retransmit 5 oob-resync timeout 40 Router(config)# interface fastethernet 0/0 Router(config-if)#ip ospf cost 10 Router(config-if)#no shutdown Router(config-if)#exit A költség értéke 1 és között lehet! A költség sávszélességtől függ! Ha elállítjuk, jelentősen megváltoztathatjuk, az egyes útvonalak elérhetőségét! 34

35 Az OSPF hitelesítés beállítása A megbízhatóság garantálására egy-egy terület forgalomirányítói egymás hitelesítésére is beállíthatók A hitelesítő kulcs (jelszó) a forgalomirányítók közös titka Hitelesítés engedélyeztetése minden forgalomirányítón MD5 algoritmus használata, hogy a kulcs ne egy egyszerű szövegként jelenjen meg A szomszédos forgalomirányítóknak ugyanazt a kulcsazonosítót és kulcsértéket kell használni. Router(config-if) # ip ospf authentication-key jelszó 8 karakter vagy több Router(config-router) # area területszám authentication közötti azonosító 0 titkosítás nélküli 7 egyedi módszer Router(config-if) # ip ospf message-digest-key kulcsazonosító titkosítástípus md5 kulcs Router(config-router) # area területazonosító authentication message-digest 35

36 Az OSPF időzítők konfigurálása Helló időtartam Szórásos hálózatban alapértelmezett érték 10 s Nem szórásos hálózatban alapértelmezett érték 30 s Halott időtartam Szórásos hálózatban alapértelmezett érték 40 s Nem szórásos hálózatban alapértelmezett érték 120 s Serial0/0 is down, line protocol is down Internet Address /30, Area 0 Process ID 50, Router ID , Network Type POINT_TO_POINT, Cost: 781 Transmit Delay is 1 sec, State DOWN, Timer intervals configured, Hello 10, Dead 40, Wait 40, Retransmit 5 oob-resync timeout 40 Router(config)# interface fastethernet 0/0 Router(config-if)#ip ospf hello-interval 5 Router(config-if)#ip ospf dead-interval 20 Router(config-if)#no shutdown Router(config-if)#exit 36

37 Alapértelmezett útvonalak terjesztése OSPF 50 Internet Alapértelmezett útvonalak Statikus alapértelmezett útvonal konfigurálás Router(config)#ip route [interfész következő ugrás címe] OSPF általi terjesztés engedélyezése a forgalomirányító az útvonalat a megadott normál OSPF-terület összes forgalomirányítója felé hirdesse Router(config-router)#default-information originate Router(config)# ip route serial 0/0 Router(config)# router ospf 1 Router(config-router)# default-information originate 37

38 Az OSPF konfigurációjának ellenőrzése Show ip protocol Show ip route Show ip ospf interface Show ip ospf Show ip ospf neighbor Paraméterek, számlálók, szűrők, mértékek hálózat és egyéb információk Az ismert útvonalak, a router sajátjai és a tanultak Megmutatja a router ospf-hez tartozó interfészeit Megmutatja a linkállapot, a számlálókat, frissítések idejét. A szomszédos routerek azonosítói, számlálók idejét Show ip ospf neighbor details A szomszédok információi, de sokkal részletesebb Show ip ospf database Topológiai adatbázis, router Id és ospf azonosítók 38

39 Köszönöm a figyelmet! 39