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Open Shortest Path First

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Open Shortest Path First

OSPF ist ein dynamischer Link State Routing Algorithmus. Dies bedeutet, dass jeder OSPF / Routing Teilnehmer, eine gesamten Überblick über die Topologie im Netzwerk erhält. Die Routen werden dann mit dem gesamten Netzwerk geteilt. Nach der Initialisierung verschickt und verarbeitet OSPF allerdings nur Updates und Änderungen in der Topologie & der Routen.

  • Dynamic Routing
    • OSPF
      • Hello Packets to communicate with other routers to become neighbor
      • Autonomus System Border Router (ASBR) wird der Router welcher an einer öffentlichen IP Adresse angeschlossen ist und diese im Netzwerk verbreitet; öffentliche Netzwerke (Internet) im Netzwerk bekannt gibt (Default Route)
      • sh ip protocols → Zeigt alle aktuell genutzten Routing Protokolle

OSPF Network Types

  • Konfiguration pro Netzwerk Interface möglich
  • Point to Point / Serial Connection: PPP, HDLC
  • Non-broadcast: Frame Relay, X.25
  • Broadcast: Ethernet, FDDI

Point-to-Point

  • Multicast is allowed und Hello Requests können verschickt werden
  • Kein DR/BDR Election
  • Neighbors will be detected automatically (multicast Hellos - 224.0.0.5)
  • Meist genutzt bei WAN Strecken / Interfaces über Serial, GRE, IPSec oder leased lines (T1/E1)
  • Serielle Anbindung wird meist über Layer 2 Protokolle wie PPP oder HDLC (High-Level Data Link Control)

Broadcast

  • Standard Typ für Ethernet
  • Für bessere Verteilung der LSAs wird ein DR und BDR gewählt
  • Hello Intervall 10 Sek. - über 224.0.0.5
  • Dynamic Neighbor Detection

Point-to-Multipoint (Multicast)

  • Hub and Spoke Architektur
  • Kein DR/BDR - Hub wird automatisch DR
  • Hello Intervall 10 Sek. - über 224.0.0.5
  • Dynamic Neighbor Detection

Definitionen / Abkürzungen

  • Autonomus Border Router (ABR) is a router with interfaces in multiple areas and AREA 0 (also known as Backbone)
    • Wichtige Aufgabe ist die Routing Summorization
      • Bspw. zwei /16 Netze zusammengefasst zu einem /8
  • ASBR: Autonomus System Border Router
    • Der ASBR verbindet eine externe Routing Domain (bspw. BGP) mit dem eigenen (internen) AS. Somit verbindet der ASBR die OSPF Instanz mit anderen Netzen nach “draußen”. Der ASBR “übersetzt” externe Informationen.
    • Dabei muss der ASBR nicht in Area 0 liegen. Die Rolle eines ASBR zeichnet sich allein durch die Verbindung einer anderen Routing Domain aus.
  • Router LSA: Router + allen seiner Interfaces; auch Stub Networks
  • Network LSA: Point-to-Point Netzwerkverbindungen
  • DR: Designated Router
  • BDR: Backup Designated Router
  • LSA: Link State Advertisment
  • LSR: Link State Request
  • LSU: Link State Update
  • LSAck:
  • LSDB: Link State Database; Summary of LSDB und enthält LSU Header
  • DBD: Database Description Package

DR / BDR Konzept

  • Die Election von DR und BDR wird genutzt um das Senden und Empfangen von LSAs in der Area zu optimieren.
  • LSA werden nur vom DR verschickt, sodass kein Mesh Netzwerk zwischen allen Routern entsteht.

  • Austausch über 224.0.0.6
  • Ein DR und ein BDR wird pro LAN Segment ausgewählt. Bei Seriellen oder Point-to-Point Verbindungen wird keiner gewählt.

Wie wird ein Router ein BR oder BDR?

  • Router mit der höchsten Priority wird wird BR
  • Default Priority ist 1
  • Bei einer Priority von 0 wird dieser Router niemals zum DR/BDR

Wie wird die Cost erstellt? Bzw. die beste Route ermittelt?

  • OSPF Cost Calculation basiert auf der verfügbaren Bandbreite und einer Reference Bandbreite (default 100mbit)
    • Reference Bandbreite / Interface Bandbreite
    • 100mbit/10mbit = cost of 10
    • 100mbit / 100mbit = cost of 1
    • 100mbit / 1000mbit = cost of 1
    • 100mbit / 10000mbit = cost of 1
  • Default Reference Bandbreite kann angepasst werden und sollte immer größer als die höchstmögliche Bandbreite sein (für Upgrades)
    • Muss auf allen Routern gleich sein
    • gesetzt mit R1(config-router)# auto-cost reference-bandwith 100000
  • Costs können direkt auf dem Interface manuell gesetzt werden und überschreiben den kalkulierten Wert

OSPF Adjacency Ablauf

  • Ziel ist es das alle Router Neighbors werden, da der Rest dann automatisch passiert
  • Neighbors werden geschieht dann durch die Hello Messages
    • diese werden regelmäßig (abhängig vom hello timer) versendet - default 10 sec on ethernet
    • Hello Messages sind multicast messages (to 224.0.0.5 - all ospf routers)

OSPF States

  • down (first hello message is send from R1-R2)
  • init (hello message received from R2 but not confirmed to R1)
  • 2way (R2 send hello message with RID of R2 to R1 - R1 sends hello message with RID of R2)
    • all conditions have been meet to share LSA to built LSDB
    • DR (designated router) and BDR (backup designated router) will be eleceted in this state
    • Router with highest RID will win DR when OSPF Interface Prority is qual
  • Exstart
    • Router with Higher RID will become master, the other will become slave
    • DBD will be exchanged for that
    • Troubleshooting: MTU Mismatch?
  • Exchange
    • verschicken von DBDs
    • Austausch über alle LSAs die der Router hat
    • wird mit LSDB verglichen
  • Loading
    • Sending LSR (Link State Requests) for missing LSAs
    • LSAs are send in Link State Updates (LSU)
    • LSAck will be send for confirming
  • Full
    • Every 10 Sec - hello message
    • dead timer (default 40 sec) will be reset - if timer is 0 then neighbor is removed

Konfiguration

  • network Commando ist nur ein Indikator wo das OSPF genutzt werden soll
    • Was dort eingestellt wird - ob alle Interfaces, nur die Verbindungsnetze oder die direkt anliegende IP muss definiert werden im LAN
  • passive-interface
    • verhindert das verschicken von hello messages
    • Sollte gesetzt werden bei allen Netzwerken bei denen Endgeräte sind und keine Router erwartet werden
    • entweder diese interfaces einzeln deaktivieren; passive-interface default setzen und alle Interfaces wieder mit no passive-interface <interface> wieder aktivieren

Show Befehle

R1# show ip ospf interface eth0/1

R1# sh ip ospf database router 1.1.1.1

R1# sh ip ospf database network 10.10.1.3

OSPF Optimierung

Kosten Optimierung

Route Summarization

Route Filtering

Multiarea OSPF

LSA Typen

OSPF versendet verschiedene LSA Typen.

  • Type 1 = Router LSA
    • Wird erstellt um in der generellen OSPF Kommunikation Teilzunehmen
    • In diesem LSA Typ stellt sich der Router selbst vor
    • Wird nur innerhalb einer Area verteilt
    • Enthält: Router-ID, Interfaces, IP Addresses / Mask, Interface states
  • Type 2 = Network LSA
    • Dieser Typ Nachricht wird vom DR versendet und erstellt
    • LSA beinhaltet alle Router die sich innerhalb des einen LAN des DR befinden
  • Type 3 = Summary LSA
    • Diese LSA beinhaltet die eigentlichen Informationen über Routen der anderen Areas
    • Wird über mehrere Areas hinweg verteilt
    • By Default werden keine Summary Routen erstellt, sondern die Routen werden 1zu1 weitergegeben
  • Type 4 = Summary ASBR LSA
    • Summary LSA von einem ASBR Router
  • Type 5 = Autonomous system external LSA
    • Informationen über Externe LSA / Routen
    • Die Einträge werden dann mit einem O E1 oder O E2 angezeigt
      • OE2 = Kosten bleiben überall gleich
        • Default bei OSPF
      • OE1 = Kosten akkumulieren sich über den gesamten Weg
        • Einstellung über route-map und distribution liste
        • Macht in der Regel nur sinn wenn man auch mehrere Default Routen nach außen hin haben

References

https://www.networkacademy.io/ccna/ospf/lsa-types-1-2-3

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Backlinks