Протоколы маршрутизации

Области OSPF

Автономная система AS (Autonomous System) представляет собой сеть, находящуюся под единым административным управлением.

Область OSPF (OSPF area) — это логическая подсистема автономной системы, в которой OSPF функционирует в качестве ее протокола внутренней маршрутизации. Области "укрупняют" маршрутную информацию протокола OSPF и помогают скрывать детали топологии сети. Так, топология одной области не известна ни в какой другой области. Внутренние маршрутизаторы области вообще не владеют информацией о топологии использующих OSPF сетей, которые находятся за пределами этой области, что дает выигрыш в затратах на поддержание маршрутной информации. Эта, а также некоторые другие возможности делают OSPF хорошо масштабируемым протоколом маршрутизации для крупных сетей. А сам протокол OSPF основан на концепции областей как совокупностей смежных сетей и относящихся к ним маршрутизаторов с интерфейсами, связывающими их с этими сетями и с узлами в них.

Автономная система, базирующаяся на протоколе OSPF, может представлять собой одну область или состоять из нескольких областей. В каждой области работает собственная копия алгоритма маршрутизации по состоянию каналов, что позволяет каждой области формировать свою базу данных сетевой топологии. Именно область ограничивает охват лавинной рассылки уведомлений, т.к. уведомления не выходят за пределы области, в которой они были сформированы.

Протокол OSPF разграничивает функции маршрутизаторов в зависимости от того, какое место они занимают в автономной системе OSPF, объединяющей все маршрутизаторы, которые ведут обмен информацией под управлением общего протокола. Разумеется, маршрутизаторы разделяются на классы протокола OSPF, а не технологии MPLS, но так как все маршрутизаторы MPLS поддерживают протокол OSPF (если он выбран в качестве протокола, с помощью которого составляется топологическая карта сети), подобная классификация полностью к ним применима. Таким образом, термины "маршрутизатор LSR" и " OSPF -маршрутизатор" используются в лекции как синонимы.

Договорившись об этом, отметим, что, с точки зрения протокола OSPF, имеются маршрутизаторы четырех типов:

• внутренний маршрутизатор IR (Internal Router), все интерфейсы которого находятся внутри одной области OSPF ;
• маршрутизатор опорной области BR (Backbone Router), все интерфейсы которого находятся внутри опорной области;
• пограничный маршрутизатор области ABR (Area Border Router), располагающийся на границе двух областей OSPF ;
• пограничный маршрутизатор автономной системы ASBR (Autonomous System Boundary Router), который располагается на границе двух автономных систем, поддерживающих OSPF.

Кроме этого назначаются два маршрутизатора, так и называемые: назначенный маршрутизатор DR (Designated Router) и резервный назначенный маршрутизатор BDR (Backup Designated Router), которые являются центральными узлами сбора всех сообщений о корректировках. Все остальные маршрутизаторы являются по отношению к маршрутизаторам DR и BDR подчиненными.

Здесь лишь отметим, что один и тот же маршрутизатор может выполнять в системе несколько функций одновременно.

Принципы работы OSPF

Первым этапом является распространение информации о топологии сети, инициирование отношений соседства и смежности. После инициирования каждый OSPF -маршрутизатор начинает обмен LSA, передает пакеты HELLO через все свои интерфейсы, распространяя эту информацию по всем соседним маршрутизаторам, так что каждый из них узнает идентификаторы своих ближайших соседей. Эта топологическая информация начинает распространяться по сети от соседа к соседу, пополняя топологические карты в маршрутизаторах LSR новыми данными, и через некоторое время достигает самых удаленных маршрутизаторов. В результате все маршрутизаторы сети получают сведения о графе сети, которые хранятся в их топологических базах данных.

Впоследствии, при появлении новой связи или нового соседа, маршрутизатор узнает об этом из новых пакетов HELLO. В них указывается достаточно детальная информация о том маршрутизаторе, который передал этот пакет, а также о его ближайших соседях, так что этот маршрутизатор можно однозначно идентифицировать.

Таким образом, на первом шаге каждый маршрутизатор OSPF строит граф связей сети, в котором вершинами графа являются маршрутизаторы, а ребрами – каналы, включенные в интерфейсы маршрутизаторов. Для построения этого графа все маршрутизаторы обмениваются со своими соседями той информацией о сети, которой они располагают в данный момент.

Далее с помощью полученного графа находятся оптимальные маршруты, причем каждый маршрутизатор считает себя центром сети и ищет оптимальный маршрут к каждому известному ему маршрутизатору (или к известной ему сети). В любом найденном таким образом маршруте, в соответствии с принципом одношаговой маршрутизации, запоминается только первый шаг – к следующему маршрутизатору. Если несколько маршрутов к сети назначения имеют одинаковую метрику, то в таблице маршрутизации запоминаются первые шаги всех этих маршрутов. Данные об этих шагах попадают в таблицу маршрутизации.

Благодаря иерархической структуре областей уменьшаются перегрузки, связанные с поддержкой огромных таблиц маршрутизации и с пересчетом этих таблиц при изменениях маршрутов. Извещения о корректировках передаются только в случае, если в сети происходят изменения. Эти извещения рассылаются всем маршрутизаторам OSPF, что сокращает время сходимости.