Chapter 2 Single Area OSPF. CCNA 3 version 3.0 Wolfgang Riggert, FH Flensburg auf der Grundlage von

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1 Chapter Single Area OSPF CCNA 3 version 3.0 Wolfgang Riggert, FH Flensburg auf der Grundlage von Rick Graziani Cabrillo College

2 Vorbemerkung Die englische Originalversion finden Sie unter : Der username ist cisco und das Password perlman Viele der Informationen ergänzen das Online-Curriculum Die Zusatzinformation ist zur Verdeutlichung und weiteren Erklärung der Themen eingefügt. Die Originalversion ist um eigene Folien erweitert, um das Verständnis zu fördern

3 Gliederung OSPF und Link State Konzepte Vorteile von OSPF Geschichtlicher Abriss Terminologie Link State Konzepte OSPF Routing Protocol Kostenbasierte Metrik (Bandwidth) Hello Protokoll OSPF Operation DR/BDR OSPF Netzwerktypen

4 Vorteile von OSPF OSPF ist ein Link-State Routing Protokoll RIP, IGRP und EIGRP sind Distance Vector Protokolle, die anfällig für Schleifen, Split-horizon, etc. sind. OSPF konvergiert schnell RIP und IGRP hold-down timer verursachen eine langsame Konvergenz. OSPF unterstützt VLSM und CIDR RIPv1 und IGRP kennen diese Merkmale nicht

5 Vorteile von OSPF Ciscos OSPF Metrik basiert auf Bandbreite RIP basiert auf Hop Counts IGRP/EIGRP nutzt Bandbreite, Verzögerung, Zuverlässigkeit und Last OSPF sendet Modifikationen, sobald Änderungen bemerkt werden. RIP sendet vollständige Routingtabellen alle 30 Sekunden, IGRP alle 90 Sekunden In OSPF flutet ein Router eigene LSAs nach 30 Minuten. OSPF implementiert ein hierarchisches Routingschema Damit kasnn zwischen zwei offenen Standardprotokollen gewählt werden: RIP, einfach und funktional begrenzt OSPF, stabil und komplexer in der Implementierung IGRP und EIGRP sind Cisco-spezifisch

6 Geschichtlicher Abriss Das erste Link-State Routingprotokoll wurde durch die ARPANET (Advanced Research Project Agency Network) entwickelt. Anschließend schlug DEC (Digital Equipment Corporation) ein Link-State Protokoll für ISO /OSI Netzwerke vor: IS-IS (Intermediate System-to- Intermediate System). IS-IS wurde später durch die IETF erweitert, um IP-Informationen zu transportieren. IETF working group entwickelt mit OSPF (Open Shortest Path First) ein Routingprotokoll speziell für IP-Netze. OSPF Version, aktuelle Version, RFC 38, John Moy Nutzt den Dijkstra Algorithmus, um den SPT (Shortest Path Tree) zu berechnen

7 Begriffe Link: Interface eines Routers Link State: umfasst: IP Adresse/Subnetzmaske, Netzwerktyp dieses Interfaces die Router, die a das Netz angeschlossen sind die Metrik des Links Die Gesamtheit aller Link-States bildet die link-state database.

8 Begriffe Router ID Identifikation eines Routers im OSPF-Netzwerk IP Adresse durch router-id Befehl konfiguriert Highest loopback address Highest active IP address Loopback Adresse besitzt den Vorteil, nicht inaktiv zu werden. Damit ist Nachteil einer verlorenen Nachbarschaft durch Ausfall gebannt.

9 Area CCNA 3.0 betrachtet nur Single Area OSPF im Gegensatz zu Multi-Area OSPF. Alle Router gehören zu dieser einzigen Area 0 In einem hierarchischen Area-Aufbau muss eine Area 0 existieren

10 Link State 1 Flooding von Link-State Information Die erste Aktion eines Routers besteht darin, seine Link- State Informationen allen anderen Routern des Netzes mitzuteilen. Dies beinhaltet die Kosten des Links und die Nachbarschaftsbeziehung Beispiel: Hallo, ich bin Router A und erreiche Router B über eine T1-Vebindung und Router C über Ethernet.

11 Link State. Aufbau der Topological Database Jeder Router sammelt alle Link-State Informationen der Router im Netz und speichert sie in einer topological database. 3. Shortest-Path First (SPF), Dijkstra s Algorithmus Unter Nutzung dieser Informationen entwirft der Router eine Topologie des Netzes 4. Shortest Path First Tree Dieser Algorithmus erstellt einen Baum mit dem Router als Wurzel und den anderen Routern als Blätter 5. Routing Table Die Baumstruktur bildet die Grundlage für die Erstellung der Routingtabelle

12 Zusammenfassung: Link State 1 Flooding of link-state information Building a Topological Database 3 SPF Algorithm 5 Routing Table 4 SPF Tree

13 Beispiel Leaf / / /8 A C 5 B /8 D Router A tauscht Hello-Pakete mit: Router B auf Netz /8 mit den Kosten 15, Router C auf Netz /8 mit den Kosten Router D auf Netz /8 mit den Kosten 5 aus /8 ist ein Blatt-Netzwerk mit Kosten Dies ist die Link State Information, die Router A an alle anderen weitergibt.

14 Beispiel RouterB: Connected to RouterA on network /8, cost of 15 Connected to RouterE on network /8, cost of Has a leaf network /8, cost of 15 RouterC: Connected to RouterA on network /8, cost of Connected to RouterD on network /8, cost of Has a leaf network /8, cost of RouterD: Connected to RouterA on network /8, cost of 5 Connected to RouterC on network /8, cost of Connected to RouterE on network /8, cost of Has a leaf network /8, cost of RouterE: Connected to RouterB on network /8, cost of Connected to RouterD on network /8, cost of 10 Has a leaf network /8, cost of Router A s Topological Data Base (Link State Database)

15 Link State Information von Router B / /8 15 B /8 A E Router A erhält folgende Link-State Information von Router B: Mit Router A über Netz /8 zu Kosten von 15 verbunden Mit Router E über Netz /8 zu Kosten von verbunden Blattnetz /8 mit Kosten von 15

16 Berücksichtigung der Information von Router B / / /8 A C 5 B /8 + = B / /8 D A E / / /8 A / /8 B C D /8 E

17 Link-State Information von Router C A /8 C /8 D /8 Router A erhält folgende Link-State Information von Router C: Mit Router A über Netz /8 zu Kosten von 8 verbunden Mit Router D über Netz /8 zu Kosten von verbunden Blattnetz /8 mit Kosten von

18 Berücksichtigung der Informationen von Router C /8 A C D 5 B E / / / / /8 + A C D / /8 A C D 5 B E 15 = / / / / / / / /8

19 Link State Information von Router D A /8 C /8 D /8 E /8 Router A erhält folgende Link-State Information von Router D: Mit Router A über Netz /8 zu Kosten von 5 verbunden Mit Router C über Netz /8 zu Kosten von verbunden Mit Router E über Netz /8 zu Kosten von verbunden Blattnetz /8 mit Kosten von

20 Berücksichtigung der Information von Router D /8 A C D 5 B E A C D 5 E / /8 A C D 5 B E / / / / / / /8 + = / / / / / / / / / /8

21 Link State Information von Router E B D /8 10 E / /8 Router A erhält folgende Link-State Information von Router E: Mit Router B über Netz /8 zu Kosten von verbunden Mit Router D über Netz /8 zu Kosten von 10 verbunden Blattnetz /8 mit Kosten von

22 Berücksichtigung der Information von Router E A C D 5 B E A C D 5 B E / / / / / / / / / /8 + D B E / / / / / / / / / / / /8 =

23 Topologie /8 B / / /8 A /8 C / /8 10 E / /8 D / /8 Router A erstellt mit diesen Informationen eine Topologie des Netzes

24 Wahl des besten Weges / /8 15 B / /8 A / /8 C /8 D / /8 E / /8 Router A berechnet den besten Weg auf der Grundlage des SPT (Shortest Path Tree).

25 SPT Ergebnis Routingtabelle Router A /8 connected e /8 connected s /8 connected s /8 connected s /8 17 s /8 17 s /8 4 s /8 4 s /8 14 s /8 6 s /8 16 s1 Das SPT-Ergebnis wird in die Routingtabelle übernommen

26 OSPF Metrik RFC 38, OSPF version, J. Moy A cost is associated with the output side of each router interface. This cost is configurable by the system administrator. The lower the cost, the more likely the interface is to be used to forward data traffic. RFC 38 legt keine Kosten explizit fest

27 OSPF Metrik Cisco: Kosten = Bandbreite mit 10 8 /Bandbreite -> Damit besitzen schnellere Links geringere Kosten Die Kosten einer Verbindung sind die kumulativen Kosten bis zum Ziel

28 OSPF Metrik: Beispiele Cisco Default Kosten: 56-kbps serial link = kbps serial link = kbps serial link = 781 T1 (1.544-Mbps serial link) = 64 E1 (.048-Mbps serial link) = 48 4-Mbps Token Ring = 5 Ethernet = Mbps Token Ring = 6 Fast Ethernet = 1 Problem: Gigabit Ethernet and faster = 1 Hinweis: ospf auto-cost reference-bandwidth reference-bandwidth verändert die Bandbreite für Interfaces mit höherer Geschwindigkeit

29 OSPF Pakettypen

30 OSPF Paketformat

31 OSPF Hello Protokoll Das Hello Unterprotokoll übernimmt folgende Aufgaben: Dynamische Nachbarerkennung Entdeckung unerreichbarer Nachbarn Sicherung einer Duplex-Kommunikation zwischen den Nachbarn Sicherung der korrekten Interfaceparameter der Nachbarn Beschaffung von Informationen für die Wahl von Designated und Backup Designated Router

32 OSPF Hello Protokoll OSPF Router senden Hellos auf OSPF Interfaces: Default alle 10 Sekunden auf multi-access und point-topoint Segmenten Default alle 30 Sekunden auf NBMA Segmenten (Frame Relay, X.5, ATM) In den meisten Fällen werden OSPF Hello Pakete an die Multicastadresse ALLSPFRouters ( ) gesendet HelloInterval kann durch den Befehl ip ospf hello-interval geändert werden RouterDeadInterval Gibt die Zeitspanne an, die ein Router auf Hellos wartet, bevor er den Nachbarn für unerreichbar erklärt Cisco gibt four-times the HelloInterval (4 x 10 sec. = 40 Sekunden, 10 Sekunden für NBMA) vor, dessen Einstellung durch ip ospf dead-interval gesetzt werden kann Hinweis: Um eine Nachbarschaft zu erreichen, muss für Router die Einstellung von Hello, DeadInterval und network types übereinstimmen

33 Netzwerktypen

34 Netzwerktypen show ip ospf interface Durch die Definition von point-to-point oder point-to-multipoint Netzen für NMBA können DR/BDR und full-meshtopologien vermieden werden.

35 OSPF Pakettypen OSPF Type- (DBD) OSPF Type-3 (LSR) OSPF Type-4 (LSU) OSPF Type-5 (LSAck)

36 OSPF Pakettyp 4

37 OSPF Zustände

38 OSPF Operationen

39 Phasen des OSPF Ablaufs 1. Aufbau der Routernachbarschaft Down State erhält keine Hello Init State Hello kommen ohne richtige Router ID an Hi, ich bin Carlos. Hi, ich bin Maria. Two-way State Hello kommen mit richitiger Router ID an Hi, Maria, ich bin Carlos. Hi, Carlos, ich bin Maria.. Wahl von DR and BDR nur Multi-access (Broadcast) Segmente ExStart State mit DR und BDR Two-way State für alle anderen Router 3. Discovering Routes ExStart State Exchange State Loading State Full State (Router sind Nachbarn) 4. Berechnung der Routingtabelle

40 Beispielnetz

41 1. Nachbarschaftsaufbau Zu Beginn befindet sich das OSPF-Interface im down state. Ein Interface kehrt zu diesem zustand zurück, wenn es nicht ein Hellopaket innerhalb von des RouterDeadInterval (40 Sekunden wenn nicht NBMA, 10 Sekunden) von einem Nachbarn erhält Im down state, tausch der OSPF-Prozess keine Information mit Nachbarn aus OSPF wartet, um in den init state zu gelangen Ein OSPF Router versucht eine Nachbarschaft mit mindestens einem Router herzustellen

42 1. Nachbarschaftsaufbau Der Prozess der Einrichtung der Nachbarschaft verläuft asymmetrisch, d.h. die Übergangsphasen bis zum full state können sich unterscheiden RTB (aus dem Beispiel) nimmt an, dass alle anderen Router korrekt konfiguriert sind RTB beginnt mit dem Versenden von Multicasts OSPF Hello packets ( , AllSPFRouters), um seine Router ID bekannt zu machen : Alle OSPF Router sollten diese Adresse kennen und abhören

43 1. Nachbarschaftsaufbau Router ID = höchste Loopback Adresse oder höchste aktive IP- Adresse. Loopback Adresse hat den Vorteil, niemals auszufallen Für Loopback sollten private IP-Adressen genutzt werden, so dass nicht zufällig eine Route für ein existierendes Netzwerk gesetzt wird Um die Nachbarschaft zu erreichen, müssen die Hello, DeadInterval und network types zwischen den Routern identisch sein

44 1. Nachbarschaftsaufbau Hello way Down Init Hello way Down Init Hello Hello

45 1. Nachbarschaftsaufbau Down State - Init State Two Way State Down State - OSPF Router senden Type 1 Hello Pakete in regulären Intervallen (10 sec.), um eine Nachbarschaft zu etablieren. Wenn ein Router sein erstes Hello-Paket erhält, geht er in den init state, um anzuzeigen, dass das Hello-Paket ihn erreichte aber nicht die Router ID in der Nachbarschaftsliste enthält. Sobald der Router ein Hello-Paket mit seiner eigenen RouterID an den Nachbarn sendet und dieser antwortet, ist der two-way state erreicht

46 1. Nachbarschaftsaufbau Vom Init state in den Two-way state RTB erhält Hello Pakete von RTA und RTC (seinen Nachbarn), und erkennt seine eigene Router ID ( ) im Neighbor ID Feld. RTB erklärt two-way state zwischen sich und RTA, sowie zwischen sich und RTC. Two-way state RTB entscheidet eine volle Nachbarschaft einzurichten. Dieses hängt vom Netzwerktyp ab. Hinweis: Der Begriff Nachbarschaft gilt für beide Zustände -way state und full-state.

47 1. Nachbarschaftsaufbau Two-way state zu ExStart state Befindet sich das Interface auf einem point-to-point link, wird die Nachbarschaft erreicht und in den ExStart state gewechselt Im two-way state verbleiben Handelt es sich um ein multi-access link (Ethernet, Frame Relay, ) geht RTB in einen Auswahlprozess, um eine volle Nachbarschaft einzurichten, verbleibt aber im two-way state.

48 Wahl von DR und BDR 1 Auf multi-access, broadcast links (Ethernet), muss ein DR und ein BDR (wenn mehr als ein Router im Netz existiert) gewählt werden. DR - Designated Router BDR Backup Designated Router DRs dienen als Sammelstelle für Link State Advertisements (LSAs) auf multi-access networks Ein BDR stellt ein Back-Up für den DR dar. Hinweis: Ohne einen DR würde der Aufbau der Nachbarschaft unnötig viele LSA (Link State Advertisements erzeugen:, n(n-1)/ Nachbarschaften.

49 Wahl von DR und BDR Der Router mit der höchsten Router ID wird als DR gewählt Das Prioritätsfeld kann dazu gesetzt werden, um die Wahl eines bestimmten Routers zu erzwingen Rtr(config-if)# ip ospf priority <0-55> Hohe Priorität wird DR/BDR Default = 1 0 = schließt DR/BDR-Wahl aus 55 erzwingt Wahl

50 Wahl von DR und BDR 3

51 Wahl von DR und BDR 4 Alle anderen Router bauen eine Nachbarschaft ausschließlich mit DR und BDR auf Alle anderen Router sendet Multicast LSAs nur an DR und BDR ( all DR routers) DR sendet LSA an alle Nachbarrouter (DROthers) ( all OSPF routers) Backup Designated Router - BDR Wenn LSA gesendet wird, setzt er einen Timer Wenn der Timer abläuft bevor DR antwortet, wird er neuer DR Die Wahl eines neuen BDR beginnt

52 Wahl von DR und BDR 5 Ein neuer Router wird ins Netz integriert: Selbst wenn der neue Router eine höhere Router ID besitzt, wird der Wahlprozess nicht angestoßen. Nur wenn der DR ausfällt und der BDR die Funktion des DR übernimmt, löst er einen Wahlprozess für den BDR aus.

53 OSPF-Pakete Hello Pakete werden immer zwischen Routern auf multi-access segment (DR, BDR, DROthers,.) ausgetauscht, um die Nachbarschaft zu sichern OSPF LSA Pakete sind Pakete von BDR/DROthers an den DR, und vom DR an die BDR/DROthers. Die Wegewahl IP Pakete basiert auf Pfaden geringster Kosten Dieser Weg kann muss nicht DR oder BDR einschließen

54 Zusammenfassung

55 ExStart State ExStart State Dieser Zustand startet den LSDB (Link State Data Base) Synchronisationsprozess. Router können nun Routinginformationen austauschen Zwischen Routern in point-to-point Netzwerken Auf multi-access Netzen zwischen normalen Routern und zwischen DR und BDR. ExStart wird durch den Austausch von OSPF Type- DBD (Database Description) Paketen erreicht Der Zweck von ExStart ist die Einrichtung einer master/slave relationship zwischen zwei Routern mit der höchsten router id.

56 DBD Paket Version # Packet length Router ID Area ID Checksum AuthType Authentication Authentication Interface MTU Options R I M MS DD sequence number An LSA Header

57 Exchange State 1 Router tauschen ein weiteres Typ- DBDs (Database Description) Paket aus, eine summary of the link-state database send LSAcks to verify Router vergleichen diese DBDs mit den Informationen ihrer Datenbank Ein empfangenes DBD Paket wird auf den LSA Header geprüft und LSAs, die sich nicht in der LSDB des Routers befinden oder eine andere Version aufweisen, werden in die Link State Request list eingetragen Dieser Prozess endet, wenn beide Router Bestätigungen für ihre DBD Pakete erhalten haben

58 Exchange State Exchange State Findet der Router Einträge in seiner Link State Request list, bedeutet dies, dass er zusätzliche Informationen vom anderen Router für seine LSDB benötigt. Daraufhin geht er in den loading state. Befinden sich keine Einträge in der Link State Request list, geht das Interface direkt in den full state.

59 Loading State Loading State Der Router, der zusätzliche Informationen benötigt, sendet LSR (Link State Request) Pakete mit LSA Information von seiner LSR list. Die anderen Router antworten mit einem Link State Update (LSU) Paket. Der Router bestätigt den Erhalt durch LSAck Wenn alle Einträge der Link State Request list bearbeitet sind, wechselt das Interface in Full state.

60 Link State Requests (LSR) LSR Version # 3 Packet length Router ID Area ID Checksum AuType Authentication Authentication LS type Link State ID Advertising Router

61 Link State Advertisement (Update) Version # 4 Packet length Router ID Area ID Checksum AuType Authentication Authentication # LSAs LSAs LSAs: Types 1,, 3, 4, oder LSAs

62 Full State Full State Full state erreicht, wenn alle LSRs aktualisiert sind. Alle Router verfügen dann über identische LSDBs (link-state databases). Flooding LSAs Nach dem Übergang zu oder vom Full state erzeugt der Router eine neue Version des Router LSA und flutet es an seine Nachbarn, um die topologische Information weiter zu geben. Broadcast Netzwerke: DR: Die LSA wird an alle anderen Router weitergeleitet ( all OSPF routers) BDR/DROther: Die LSA wird nicht weitergegeben Routingtabelle Der Router muss die Routingtabelle auf der Grundlage dieser Information erstellen

63 OSPF-Merkmale OSPF ist ein Link-State Routing Protokoll und sendet keine periodischen Updates wie RIP. OSPF flutet Link-State-Advertisements nur, wenn ein Wechsel in der Topologie auftritt (dies gilt auch für das erste Booten eines Routers) OSPF nutzt hop-by-hop flooding von LSAs; ein LSA, das an einem Interface einläuft, wird auf alle anderen OSPF-fähigen Interfaces ausgegeben Wenn ein Link-State Eintrag in der LSDB (Link State DataBase) 60 minutes (MaxAge) ohne Aktualisierung erreicht, wird er gelöscht und SPF neu berechnet Alle 30 minutes (LSRefreshTime), fluten OSPF Router ihre Verbindung zu anderen Routern = paranoid update Dadurch wird keine SPF Neuberechnung ausgelöst. Hinweis: Wenn ein Link ausfällt und der Router möchte anderen Router dieses mitteilen, sendet er eine LSA mit einem Wert von 60 minutes (MAXAGE).

64 4. Berechnung der Routingtabelle 1

65 4. Berechnung der Routingtabelle Zuerst startet der Shortest Path First Algorithmus, um den SPF- Baum zu erzeugen Dijkstra s Algorithmus wird genutzt um diesen Baum auf der Basis der LSAs in der Link-State database zu erzeugen. SPF, Shortest Path First betrachten den Router als Wurzel des zu berechnenden Baumes Die LSAs, die die Datenbank bilden, verfügen über drei wesentliche Informationsstücke: RouterID des Senders der LSA, die NeighborID und cost des Links zwischen Router und Nachbar

66 4. Berechnung der Routingtabelle 3 SPF Holdtime Der SPF Algorithmus ist CPU intensive und benötigt Zeit, abhängig von der Größe der Area, der zahl der Router und der Größe der link state database. Eine instabile Verbindung kann eine ständige Neuberechnung auslösen und eine Konvergenz verhindern Zur lösung des Problems werden SPF-Berechnungen um 5 Sekunden nach Erhalt eines LSU (Link State Update) verzögert Mit spf-delay kann die Verzögerungszeit zwischen Erhalt einer Topologieänderung und Start des shortest path first (SPF) Algorithmus gesetzt werden Mit spf-holdtime wird die zeit zwischen zwei SPF-Berechnung eingestellt.

67 4. Berechnung der Routingtabelle 4 RTB#show ip ospf 1 Routing Process "ospf 1" with ID <OUTPUT OMITTED> Area BACKBONE(0) Number of interfaces in this area is Area has no authentication SPF algorithm executed 5 times Area ranges are Number of LSA 4. Checksum Sum 0x1D81A Number of opaque link LSA 0. Checksum Sum 0x0 Number of DCbitless LSA 0 Number of indication LSA 0 Number of DoNotAge LSA 0 Flood list length 0

68 4. Berechnung der Routingtabelle 5 OSPF und multiple areas. SPF wird nicht durch Topologieänderungen in anderen Areas ausgelöst Die OSPF_Verteilung von Topologieinformation zwischen Areas nutzt eine distance-vector Methode. OSPF nutzt link-state Prinzipien nur innerhalb einer Area

69 5. LSDB und Routingtabelleninformation 1 R1 sendet eine LSU an den DR DR sendet ein ACK an R1

70 5. LSDB und Routingtabelleninformation DR sendet ein LSU an DROthers DRothers antworten mit ACK an DR

71 5. LSDB und Routingtabelleninformation 3 Router leiten LSU an alle Interfaces Router starten zu berechnen SPF, um neue Routingtabelle

72 5. LSDB und Routingtabelleninformation 4 Die OSPF Konvergenzzeit für das intra-area Routing wird durch folgende Zeitanteile der Router bestimmt: a) Linkausfall oder Nachbar unerreichbar b) Erzeugung neuer LSA c) Fluten der neuen LSA-Version d) SPF Neuberechnung auf allen Routern Allgemein gilt: Neue inter-area Routen müssen in anderen Areas berechnet werden OSPF nutzt zur Verteilung zwischen Areas distance-vector Methoden. OSPF nutzt link-state Prinzipien nur innerhalb einer Area, so dass Änderungen in anderen Areas keine Neuberechnung des SPF Algorithmus auslösen.

73 5. LSDB und Routingtabelleninformation 5 LSAs werden nicht schneller als jede 5 Sekunden erzeugt, um einen LSA-Storm bei unstabilen Links zu unterdrücken Wenn ein Router den Linkausfall meldet, setzt er das LS Age Feld auf den MaxAge Wert (3,600 Sekunden). Dies zeigt an, dass der Eintrag der LSDB zu löschen ist.

74 OSPF-Operationen. Link-state Datenbank Net 1 Router 1 Router 1 Router Router 3 Router 4 Router 5 Net Net 3 Router 4 Router 5 Router 1 Net 4 Router Net Net 3 Net Router 10 Router Router 4 Router Net 1 Router 3 Net 5 10 Net 5 3. Topologiekarte 4. Shortest path tree Links states 1. Link-state advertisements NETWORK NEXT HOP ROUTER METRIK Network 1 Router 5 0 Network Direct 0 Network 3 Direct 0 Network 4 Router 0 Network 5 Router Routingtabelle

75 RIP-1 versus OSPF Merkmal RIP-1 Konvergenz langsam Übertragung Broadcastadresse Metrik Hop count Distanzbegrenzung 15 hops Updateintervall updates (30 s) Bandbreitennutzung gesamte Tabelle Komplexität gering Einzelpaket Routingpfad singulärer Pfad Area Support nein OSPF schnell Multicastadresse Pfadkosten (link speed) Unbegrenzte Anzahl hops Triggered updates nur Veränderungen hoch mehrere Typen Multi-path routing ja VLSM Support Skalierbarkeit nein begrenzt ja Quelle : 3Com University gut

76 Konfiguration des Single Area OSPF

77 Konfiguration OSPF Rtr(config)# router ospf process-id process-id: 1-65,535 Mehrere unterschiedliche OSPF Routingprozesse können auf dem gleichen Router laufen. Allerdings ist die Zahl auf 30 begrenzt Process-id ist nur lokal significant. Ale Router wählen diese ID ausschließlich für sich. Hierin liegt ein Unterschied zur Prozess- ID IGRP und EIGRP

78 Network Befehl 1 Rtr(config)# router ospf process-id Rtr(config-router)#network address wildcard-mask area area-id Wählt das OSPF-fähige Interface, um Updates zu senden und zu empfangen Informiert OSPF, dieses Netzwerk in die Routing-Updates aufzunehmen. Wildcard ist notwendig, um CIDR und VLSM zu unterstützen. Ihre Syntax entspricht der inversen Maske wie bei Accesslisten Rtr(config-if)#ip add Beispiel Rtr(config)# router ospf 10 Rtr(config-router)#network area 0

79 Network Befehl RouterID: lo /3 RouterID: lo / / / /4 fa0 Merida S0 S0 Vargas fa0 lo1.1 lo1.5 Non-OSPF link / /30

80 Network Befehl 3 Merida Merida(config)#router ospf 1 Merida(config-router)#network area 0 Merida(config-router)#network area 0 Merida(config-router)#network area 0 Vargas Vargas(config)#router ospf 10 Vargas(config-router)#network area 0 Vargas(config-router)#network area 0 Only / NOT /30

81 Network Befehl 4 Die ersten drei octets der Adresse müssen mit übereinstimmen Das letzte octet der Adresse ist 0 = Das letzte octet der Wildcard ist 3 = Übereinstimmung der ersten sechs Bit der Adresse Letzten beiden Bit der Adresse bedeutungslos 11 Addresses , , , ergeben , , , Address, die nicht übereinstimmen : oder

82 Network Befehl 5

83 Network Befehl 6 Rtr(config-if)#ip add Rtr(config)# router ospf 10 Rtr(config-router)#network area 0 Nicht empfohlen, erlaubt alle Interfaces des Routers Rtr(config)# router ospf 10 Rtr(config-router)#network area 0 Betrifft nur Interface und nicht die anderen Interfaces n

84 Beispiel FromRouting TCP/IP Vol. I, Jeff Doyle / / / / Rubens Chardin Goya /8 Matisse Area 1 Area 0 Area

85 Beispiel Rubens router ospf 10 network area 1 Zutreffend für alle Interfaces des Routers Die Adresse ist nur ein Platzhalter, die inverse Maske schließt keinen Knoten aus Diese Konfiguration liefert die geringste Kontrolle

86 Beispiel Chardin router ospf 0 network area 1 network area 0 Chardin ist ein ABR (Area Border Router), der zu zwei unterschiedlichen Areas gehört. Daher wird für die Interfaces eine größere Genauigkeit verlangt Jedes Interface mit n in den ersten drei Bytes gehört zu Area 1 und entsprechend gehören die Adressen n zu Area 0.

87 Beispiel Goya router ospf 30 network area network area Goya ist ebenfalls ein ABR. Der network-befehl betrifft nur die spezifischen auf den Interfaces konfigurierten Subnetze /30 = = = host bits 3 = Übereinstimmung mit den letzten zwei Bits der Subnetzmaske /7 = = = host bits 31 = Übereinstimmung mit den letzten fünf Bits der Subnetzmaske

88 Beispiel Matisse router ospf 40 network area network area Matisse besitzt ein Interface 19,168,10.65/6, das nicht OSPF aktiviert hat. Der Network-Befehl ist speziell für die individuelle Adresse und die inverse Maske konfiguriert. Diese Methode liefert die präziseste Kontrolle über die OSPF-Interfaces

89 Loopback Adresse Rtr(config)# interface loopback 0 Rtr(config-if)# ip add Das Interface ist automatisch up Die RouterID wird in OSPF-Netzen zur Identifikation eines Routers genutzt. Sie ist : IP-Adresse, die mit dem Router-ID-Befehl festgelegt wurde Höchste loopback Adresse Höchste aktive IP-Adresse Sie ist wichtig für die DR/BDR-Wahl

90 DR/BDR Wahl Der Router mit der höchsten Router ID wird als DR gewählt, die zweithöchste Router-ID wird BDR. Die Priorität und dementsprechend die Wahl kann durch folgenden Befehl beeinflusst werden: Rtr(config)# interface fastethernet 0 Rtr(config-if)# ip ospf priority <0-55> Höhere Priorität = DR/BDR Default = 1 Unwählbar = 0

91 Beeinflussung der Kosten Rtr(config-if)# bandwidth 64 = Rtr(config-if)# ip ospf cost 156 bandwidth command Rtr(config-if)# bandwidth kilobits (ex: 64 = 64,000bps) Der Befehl verändert die Defaultbandbreite des Interfaces. Er beeinflusst aber nicht die Bandbreite des Links ip ospf cost command RTB(config-if)# ip ospf cost value (ex: 156, same as bandwidth = 64kbps) Der Befehl verändert die Kosten für ein Interface Damit wird dieser Wert anstelle 10 8 /Bandbreite verwendet

92 Authentication Standardmäßig vertraut der Router der Routinginformation, die er erhält. Rtr(config-if)# ip ospf authentication-key passwd password = Klartext wenn nicht message-digest genutzt wird Leichte Abfangmöglichkeit durch Sniffer Passwörter müssen in der Area nicht die gleichen sein, aber zwischen Nachbarn übereinstimmen Nach der Password-Konfiguration wird die Authentikation für die gesamte Area aktiviert: Rtr(config-router)# area area authentication

93 Authentication s / /16 RouterA RouterB / /4 s RouterA interface Serial1 ip address ip ospf authentication-key secret! router ospf 10 network area 0 network area 0 area 0 authentication RouterB interface Serial ip address ip ospf authentication-key secret! router ospf 10 network area 0 network area 0 area 0 authentication

94 MD5 Authentication Rtr(config-if)# ip ospf message-digest-key key-id md5 password Key-id = 1 bis 55, must match on each router to authenticate. md5 = Encryption-type password = encrypted Passwörter müssen in der Area nicht die gleichen sein, aber zwischen Nachbarn übereinstimmen. Nach der Password-Konfiguration wird die Authentikation für die gesamte Area aktiviert : Rtr(config-router)# area area authentication [message-digest] message-digest option muss im Fall message-digest-key genutzt werden Wenn optional message-digest genutzt wird, wird ein message digest, oder hash des Passworts geschickt

95 MD5 Authentication s / /16 RouterA RouterB / /4 s RouterA interface Serial1 ip address ip ospf message-digest-key 1 md5 secret! router ospf 10 network area 0 network area 0 area 0 authentication message-digest RouterB interface Serial ip address ip ospf message-digest-key 1 md5 secret! router ospf 10 network area 0 network area 0 area 0 authentication message-digest

96 MD5 Encryption MD5 authentication erstellt einen digitalen Fingerabdruck, der auf dem Passwort und dem Paketinhalt beruht. Der Empfänger nutzt das geteilte Passwort und das Paket, um den Fingerabdruck zu berechnen. Stimmen empfangener und neu berechneter Wert überein, geht der Router von einer unverfälschten Nachricht aus. Für die message-digest authentication, enthält das authentication data Feld die key-id und die Länge des Fingerabdrucks Der digitale Fingerabdruck - Message Digest ist wie ein Wasserzeichen, das nicht gefälscht werden kann.

97 MD5 Authentication 1 1 Weitere Info: /tk713/tk507/technologies_tech_note09186a00800b4131.shtml

98 MD5 Authentication 3 4

99 MD5 Authentication 3 5 6

100 OSPF Timer Rtr(config-if)# ip ospf hello-interval seconds Rtr(config-if)# ip ospf dead-interval seconds Die Konfiguration erfolgt pro Interface OSPF Router, die Information austauschen, benötigen die gleichen hello und dead Intervalle. Standardmäßig ist das dead Intervall viermal so groß wie das hello Intervall. Auf diese Weise hat der Router die Gelegenheit viermal ein Hello-Paket zu senden, bevor er als ausgefallen gilt. Die Einstellungen sollten nicht verändert werden Defaults Auf Broadcastnetzen hello interval = 10 Sekunden, dead interval 40 Sekunden. Auf Non-Broadcastnetzen hello interval = 30 Sekunden, dead interval 10 Sekunden.

101 Default Route Router(config)# ip route serial0 Router(config)# router ospf 1 Router(config-router)# default-information originate [always] Wenn der ASBR eine default route besitzt (ip route ), ist der default-information originate Befehl notwendig, um die Route den anderen Routern der Area bekannt zu machen Wird der default-information originate Befehl nicht genutzt, wird die Route nicht mitgeteilt Wichtig: Die default route und der default-information originate Befehl ist nur für den Router notwendig, der die Verbindung des internen zum externen Netz sicherstellt. Dieser Router heißt ASBR (Autonomous System Boundary Router) Extra: Die always Option liefert eine default quad-zero route sogar wenn keine explizit auf dem Router konfiguriert wurde

102 Default Route Beispiel Engineering /0 ip route / /4 Automatically Propagated / /0 Entrance s0 Static Route ISP Marketing

103 Default Route Beispiel Engineering und Marketing besitzen /0 default routes, die die Pakete zum Entrance Router weiterleiten. Entrance(config)# ip route serial 0 Entrance(config)# router ospf 1 Entrance(config-router)# network area 0 Entrance(config-router)# network area 0 Entrance(config-router)# default-information originate

104 show ip route Router# show ip route /16 is variably subnetted, 4 subnets, 3 masks O IA /3 [110/783] via , 00:11:44, FastEthernet0 O /4 [110/78] via , 00:1:9, Serial0 C /30 is directly connected, Serial0 C /4 is directly connected, FastEthernet0 O E /8 [110/0] via , 00:11:44, FastEthernet0 O E /8 [110/78] via , 00:11:44, FastEthernet0 O = OSPF Routes innerhalb der gleichen Area 110/number = Administrative Distance/Metrik (cumulative 10 8 /bandwidth) E = Routes außerhalb der OSPF Routingdomäne. Default ist E mit Kosten von 0 und keine Modifikationsmöglichkeit in OSPF O IA = OSPF Route einer anderen Area E1 = Routen von außerhalb der OSPF Routingdomäne

105 show ip ospf Router#show ip ospf Routing Process "ospf 1" with ID Supports only single TOS(TOS0) routes It is an area border router SPF schedule delay 5 secs, Hold time between two SPFs 10 secs Minimum LSA interval 5 secs. Minimum LSA arrival 1 secs Number of external LSA 3. Checksum Sum 0x97E3 Number of DCbitless external LSA 0 Number of DoNotAge external LSA 0 Number of areas in this router is. normal 0 stub 0 nssa External flood list length 0 Area BACKBONE(0) Number of interfaces in this area is 1 Area has no authentication SPF algorithm executed 8 times <text omitted> Area 1 <text omitted>

106 show ip ospf interface Router# show ip ospf interface Ethernet0 is up, line protocol is up Internet Address /4, Area 1 Process ID 1, Router ID , Network Type BROADCAST, Cost: 10 Transmit Delay is 1 sec, State BDR, Priority 1 Designated Router (ID)..0.06, Interface address Backup Designated router (ID) , Interface address Timer intervals configured, Hello 10, Dead 40, Wait 40, Retransmit 5 Hello due in 00:00:00 Neighbor Count is 1, Adjacent neighbor count is 1 Adjacent with neighbor (Designated Router) Suppress hello for 0 neighbor(s) Serial0 is up, line protocol is up Internet Address /4, Area 1 Process ID 1, Router ID , Network Type POINT_TO_POINT, Cost: 64 Transmit Delay is 1 sec, State POINT_TO_POINT, Timer intervals configured, Hello 10, Dead 40, Wait 40, Retransmit 5 Hello due in 00:00:04 Neighbor Count is 1, Adjacent neighbor count is 1 Adjacent with neighbor Suppress hello for 0 neighbor(s)

107 show ip ospf neighbor RouterB#show ip ospf neighbor Neighbor ID Pri State Dead Time Address Interface FULL/DROTHER 00:00: Ethernet FULL/BDR 00:00: Ethernet WAY/DROTHER 00:00: Ethernet FULL/ - 00:00: Serial0 Router ist DR DROTHER ist in FULL oder WAY state beide Fälle sind normal Bei mehreren DROTHERs, sind diese in einem der beiden Zustände

108 debug ip ospf adj (adjacency) Router# debug ip ospf adj 04:19:46: OSPF: Rcv hello from area 0 from FastEthernet :19:46: OSPF: Way Communication to on FastEthernet0, state WAY 04:19:46: OSPF: End of hello processing <text omitted> 04:0:: OSPF: end of Wait on interface FastEthernet0 04:0:: OSPF: DR/BDR election on FastEthernet0 04:0:: OSPF: Elect BDR :0:: OSPF: Elect DR :0:: OSPF: Elect BDR :0:: OSPF: Elect DR :0:: DR: (Id) BDR: (Id) 04:0:3: OSPF: Rcv DBD from on FastEthernet0 seq 0x657 opt 0x flag 0x7 len 3 mtu 1500 state EXSTART

109 link state database Internal#show ip ospf data OSPF Router with ID ( ) (Process ID 1) Link states within this area, this is what the SPF uses. Router Link States (Area 0) Link ID ADV Router Age Seq# Checksum Link count x xCE x xFD44 3 Link states of any DRs in this area. Summary Net Link States (Area 0) Link ID ADV Router Age Seq# Checksum x xD x xB39 Link states summaries of links outside this area. (No SPF) Summary ASB Link States (Area 0) Link ID ADV Router Age Seq# Checksum x x93CC Link states summaries of links external routes. (No SPF) Type-5 AS External Link States Link ID ADV Router Age Seq# Checksum Tag x x3FEA x x3F6 0

110 OSPF - Befehlsübersicht Verlangte Befehle: Rtr(config)# router ospf process-id Rtr(config-router)#network address wildcard-mask area area-id Optionale Befehle: Rtr(config-router)# default-information originate (Send default) Rtr(config-router)# area area authentication (Plain authen.) Rtr(config-router)# area area authentication message-digest (md5 authen.) Rtr(config)# interface loopback number (Configure lo as RtrID) Rtr(config)# interface type slot/port Rtr(config-if)# ip ospf priority <0-55> (DR/BDR election) Rtr(config-if)# bandwidth kbps (Modify default bandwdth) RTB(config-if)# ip ospf cost cost (Modify inter. cost) Rtr(config-if)# ip ospf hello-interval seconds (Modify Hello) Rtr(config-if)# ip ospf dead-interval seconds (Modify Dead) Rtr(config-if)# ip ospf authentication-key passwd Rtr(config-if)# ip ospf message-digest-key key-id md5 password

111 OSPF Show Befehle Router# show ip route Router# show ip ospf Router# show ip ospf interface Router# show ip ospf neighbor Router# show ip ospf database Router# debug ip ospf adj Router# debug ip ospf events

112 Multi Area OSPF

113 Probleme großer OSPF Netze Große link-state Tabelle Jeder Router verwaltet eine LSDB für alle Links der Area. Dazu wird Speicher benötigt Häufige SPF Berechnungen Eine Topologieänderung in einer Area verursacht eine Neuberechnung des SPF-Baums und der Routingtabelle Ein unstabiler Link betrifft die gesamte Area Große Routingtabellen Je größer die Area, desto größer ist die Routingtabelle Eine große Routingtabelle verlangt mehr Speicher und benötigt mehr Zeit für die Suche von Einträgen Lösung: Einteilung des Netzes in kleinere Teilbereiche

114 OSPF Areas Hierarchisches Routing ermöglicht die Strukturierung in kleinere Bereiche = Areas Mit dieser Technik ist ein Routing zwischen den Areas verbunden, die eigentlichen Berechnungen sind aber auf die Areas begrenzt.

115 OSPF Routertypen

116 OSPF Routertypen Internal: Router mit allen Interfaces in der gleichen Area Backbone: Router mit mindestens einem Interface in Area 0 ASBR: (Autonomous System Boundary Router): Router, die mindestens ein Interface zu einem externen Netz besitzen (anderes autonomes System) ABR: (Area Border Router): Router mit Interfaces zu mehreren Areas