Open Shortest Path First (OSPF)

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1 Open Shortest Path First (OSPF) Immo FaUl Wehrenberg Chaostreff-Dortmund 21. Dezember 2009 Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28

2 Inhalt 1 Grundlagen 2 OSPF Basic Advanced 3 Praktische Seite Quagga Cisco (Quagga)-Like 4 Workshop Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28

3 Grundlagen Dynamisches Routing Router tauschen automatisch untereinander Informationen zur Routenberechnung aus. Macht nur Sinn, wenn es mehr als einen Router im Netz gibt. Routen werden nicht permanent, sondern nur für eine bestimmte Zeit ausgetauscht, danach muss die Route neu bestätigt werden. Wozu dynamisches Routing? Adminstrationsaufwand wird gesenkt. Statt auf jedem Router eine neue Route einzutragen, wird einfach eine neue Information an einem Router eingefügt und dann entsprechend ausgetauscht. Ausfälle von Strecken können automatisch bemerkt und Ausweichrouten berechnet werden. Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28

4 Grundlagen Dynamisches Routing Router tauschen automatisch untereinander Informationen zur Routenberechnung aus. Macht nur Sinn, wenn es mehr als einen Router im Netz gibt. Routen werden nicht permanent, sondern nur für eine bestimmte Zeit ausgetauscht, danach muss die Route neu bestätigt werden. Wozu dynamisches Routing? Adminstrationsaufwand wird gesenkt. Statt auf jedem Router eine neue Route einzutragen, wird einfach eine neue Information an einem Router eingefügt und dann entsprechend ausgetauscht. Ausfälle von Strecken können automatisch bemerkt und Ausweichrouten berechnet werden. Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28

5 Grundlagen Kategorisierung von dynamischen Routingverfahren Kategorisierung nach: Eingesetzte Routingalgorithmen: Distance Vector Routing (z.b.: Bellman Ford Algorithmus) Link State Routing (z.b.: Djikstras Shortest Path First Algorithmus) Nach Einsatzgebiet: Interiour Gateway Protocols (IGPs) Exteriour Gateway Protocols (EGPs) Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28

6 Grundlagen Distance Vector Routing Jeder Router teilt den Nachbarn seine Sicht des Netzes mit. Jeder Router sucht sich aus den Informationen, die er von seinem Nachbarn bekommen hat, für sich relevante Informationen heraus und erweitert dadurch seine Sicht auf das Netz. Nachteil: Schlechte Konvergenz (Routeänderungen brauchen Zeit, bis sich diese herumgesprochen haben). Vorteil: Jeder Router kann selber entscheiden, welche Sicht er hat (und z.b.: Routen von Nachbarn, den er nicht vertraut, filtern). EGPs (z.b.: BGP) sind daher normalerweise Distance Vector Protokolle. Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28

7 Grundlagen Link State Routing Jeder Router veröffentlicht seine Netzwerkverbindungen (Interfaces, IP-Adressen incl. dazugehörigem Subnetz und eine Metrik). Diese Informationen werden durch das Netz geflutet, jeder Router bildet sich daraus eine Kopie der Link State Datenbank (LSDB). Bei Änderung wird ein Link State Advertisement (LSA) durch das Netz geflutet, jeder Router passt daraufhin seine LSDB an. Aus der LSDB lässt sich die Topologie des kompletten Netzwerkes ableiten: Alle Router, die ein Interface im selben Subnetz haben, haben auch eine Verbindung. Metrik gewichtet die Verbindung, je niedriger die Metrik, desto bevorzugter die Verbindung. Mit der Topologie berechnet jeder Router die optimalen Route zu jedem Zielnetz Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28

8 Übersicht OSPF 1 Grundlagen 2 OSPF Basic Advanced 3 Praktische Seite Quagga Cisco (Quagga)-Like 4 Workshop Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28

9 Grundlegende Struktur OSPF Basic Interiour Gateway Link State Routing Protokoll eigenes Layer 4 (Protokoll 89) (benutzt kein UDP, TCP,...) Alle mit OSPF vernetzten Netzwerke bilden ein OSPF Autonomes System (OSPF AS) Routinginformationen werden über Multicast (OSPF-ALL.MCAST.NET ( )) ausgetauscht Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28

10 OSPF Basic OSPF Router Ein OSPF Router ist ein Router, der auf mindestens einem Interface OSPF spricht. Jeder Router hat eine eindeutige 32-Bit Router-ID. Üblicherweise in der Form von einer IP-Adresse geschrieben. Wenn nicht explizit angegeben, wird üblicherweise die größte IP-Adresse (Cisco/HP/Quagga/...) oder die erste globale IP-Adresse des Loopback-Interfaces (Juniper) genommen. OSPF Router Advertisen Interfaces, keine Netzwerke. Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28

11 OSPF Basic Neighbours, Designated Router, Backup Router Router, die ein OSPF-Interface im selben Subnetz haben, sind Nachbarn (Neighbors). Auf aktiven OSPF Interfaces schickt jeder Router periodisch Hello -Pakete an die OSPF-ALL Adresse (default: alle 10s). Alle Nachbaren wählen untereinander einen lokalen Designated Router (DR) und einen Backup Designated Router (BDR). Router tauschen untereinander Router Link State Advertisements (LSAs) aus (Welche Links hat jeder Router). Der DR fasst die Router Link State Advertisements zu einem Network LSA (Welche Routen gibt es in diesem Segment) zusammen. und flooded dieses in die Area. Der BDR erhält die gleichen Informationen wie der DR und übernimmt die Aufgaben des DR, falls dieser ausfällt. Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28

12 OSPF Basic Costs Link State Routing gewichtet Links mit einer Metrik OSPF nennt diese Metrik Cost Möglichkeit, um bessere Routen zu bevorzugen, auch wenn der Weg mehr Hops hat A C? Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28

13 OSPF Basic Costs Link State Routing gewichtet Links mit einer Metrik OSPF nennt diese Metrik Cost Möglichkeit, um bessere Routen zu bevorzugen, auch wenn der Weg mehr Hops hat A C Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28

14 OSPF Basic Costs Link State Routing gewichtet Links mit einer Metrik OSPF nennt diese Metrik Cost Möglichkeit, um bessere Routen zu bevorzugen, auch wenn der Weg mehr Hops hat A B C Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28

15 Authentikation OSPF Basic Unauthorisierte OSPF-Router können falsche Routen injizieren. Im schlimmsten Fall falsche Einträge in der LSDB von allen, Routing kaputt. Falsche Routen können advertised werden. Deswegen Authentikation in nicht vertrauenswürdigen Segmenten. Zwei verschiedene Arten von Authentikation: Simple Password In jedem OSPF Paket wird ein Passwort mitgesendet. Falls Passwort nicht stimmt, wird das Paket nicht angenommen. Passwort im Klartext in jedem Paket nur Schutz gegen versehentliches Fehlkonfigurieren Message Digest In jedem OSPF Paket wird ein MD5-Hash vom Paket + Passwort mitgesendet. Jeder Router verifiziert diesen Hash, bevor ein Paket angenommen wird. Passwort wird nie im Klartext übertragen Schutz zumindest gegen passive Angreifer Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28

16 OSPF Advanced Link State Advertisement Typen (LSA-Typen) LSA Type 1: Router Link State Advertisement Welche Interfaces habe ich und wie sind die konfiguriert (jeder Router) LSA Type 2: Network Link State Advertisement Welche Netze sind aus diesem Segment erreichbar (Designated Router) LSA Type 3: Summery Link State Advertisement Welche Netze sind in dieser Area erreichbar, Default Route (ABR) LSA Type 4: Summery Link State Advertisement Route zu Autonomous System Border Routern (ABR) LSA Type 5: External Route Advertisement Externe Routen (ASBR) LSA Type 6: Group Membership Link Multicast OSPF LSA Type 7: NSSA external routes Externe Routen in einer NSSA Area, werden am ABR zu Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28

17 Adjazenz (Adjacency) OSPF Advanced Aus der Graphentheorie: adjazent = benachbart Synchronisierte LSDB Nachbarn adjazent zueinander. Router sollte adjazent mit dem jeweiligen DR und BDR sein. Synchronisationsvorgang: Down (Keine fremden Hello-Pakete gesehen) Init (Hello-Paket vom Nachbarn gesehen, unidirektionale Kommunikation) Two-Way (bidirektionale Kommunikation aufgebaut, DR, BDR wird gewählt) Exstart (Sequenznummer wird synchronisiert, ein Router wird Master) Exchange (Master beschreibt seine LSDB mit DB Description Paketen und fragt nach aktuelleren LSAs) Loading (aus den Exchange Informationen werden Unterschiede ausgemacht und die Linkstate DB synchronisiert) Jeder baut eine Link State Request List (unvollständige oder veraltete Informationen) und fragt diese an. Auf jeden empfangenen Request gibt es ein Update Full (Nachbarn sind adjazent zueinander) Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28

18 Areas OSPF Advanced Eine oder mehr Areas pro AS Area besteht aus einem oder mehreren Subnetzen Sterntopologie, Backbone als Zentrum 32bit Area ID (üblicherweise wie IP-Adresse geschrieben, ist aber keine IP-Adresse!) eigene LSDB für jede Area Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28

19 Internal Router Router, die nur Teil einer Area sind Backbone Router Router, die Teil der Backbone Area (Area 0) sind Area Border Router (ABR) Backbone-Router die auch Teil mindestens einer weiteren Area sind Autonomous System Border Router (ASBR) Router, die Routen außerhalb des OSPF-Netzes in das OSPF verbreiten (Defaultrouten, Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28 Router-Typen OSPF Advanced

20 Internal Router Router, die nur Teil einer Area sind Backbone Router Router, die Teil der Backbone Area (Area 0) sind Area Border Router (ABR) Backbone-Router die auch Teil mindestens einer weiteren Area sind Autonomous System Border Router (ASBR) Router, die Routen außerhalb des OSPF-Netzes in das OSPF verbreiten (Defaultrouten, Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28 Router-Typen OSPF Advanced

21 Internal Router Router, die nur Teil einer Area sind Backbone Router Router, die Teil der Backbone Area (Area 0) sind Area Border Router (ABR) Backbone-Router die auch Teil mindestens einer weiteren Area sind Autonomous System Border Router (ASBR) Router, die Routen außerhalb des OSPF-Netzes in das OSPF verbreiten (Defaultrouten, Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28 Router-Typen OSPF Advanced

22 Internal Router Router, die nur Teil einer Area sind Backbone Router Router, die Teil der Backbone Area (Area 0) sind Area Border Router (ABR) Backbone-Router die auch Teil mindestens einer weiteren Area sind Autonomous System Border Router (ASBR) Router, die Routen außerhalb des OSPF-Netzes in das OSPF verbreiten (Defaultrouten, Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28 Router-Typen OSPF Advanced

23 OSPF Advanced Area Borders Sterntopologie jeder ABR auch Backbone Router ABRs haben für jede Area, zu denen sie einen Link haben eine seperate LSDB Unterschied: Intra Area Routes Routen in der lokalen Area LSA Type 1, 2 Inter Area Routes Routen in andere Areas (Summary Routes), default Route LSA Type 3, 4 External Routes Routen, die nicht direkt zum AS gehören alles was von woanders redistributed wird LSA Type 5 und 7 ABRs fassen Intra Area Routen zusammen und advertisen diese in ihre anderen Areas als Inter Area Routes ABRs können hierbei filtern und aggregieren, ohne dass das Routing inkonsistent wird (unterschiedliche LSDBs) Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28

24 Area Typen OSPF Advanced Normal Area Interne LSA Type 1/2, externe Areas als LSA Type 3/4, externe Routen als LSA Type 5 Stub Area Interne LSA Type 1/2, externe Areas als LSA Type 3/4, keine externen Routen erlaubt, keine eigenen ASBRs Not So Stubby Area (NSSA) Interne LSA Type 1/2, externe Areas als LSA Type 3/4, eigene ASBRs, ASBRs generieren LSA Type 7 Totally Stub Area Interne LSA Type 1/2, keine externen Routen außer einer default-route Not So Stubby Area Totally Stub Interne LSA Type 1/2, keine externen Routen außer defaultroute und eigener ASBRs, ASBRs generieren LSA Type 7 Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28

25 Virtual Links OSPF Advanced Verbindung von Areas, die nicht zur Backbone area connected sind via Transit Area in die Backbone-Area Kitten von Löchern in der Backbone-Area Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28

26 Übersicht Praktische Seite 1 Grundlagen 2 OSPF Basic Advanced 3 Praktische Seite Quagga Cisco (Quagga)-Like 4 Workshop Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28

27 Praktische Seite Quagga Architektur Quagga ist die bekannteste Open Source Routing Suite Fork vom Zebra Projekt Verschiedene Daemons Zebra-Daemon verwaltet die Routingtabelle Routing-Prookoll-Daemons (ospfd, bgpd) kommunizieren mit den anderen Routern im jeweiligen Protokoll und liefern die gelernten Routen an den Zebra Daemon Ein minimales Quagga (nur statische Routen) besteht also nur aus dem Zebra Daemon Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28

28 Konfiguration Praktische Seite Quagga Initiale Konfiguration: echo password foo > /etc/quagga/zebra.conf echo password foo > /etc/quagga/ospfd.conf Danach kann man mit telnet localhost zebrad bzw. telnet localhost ospfd etc. die einzelnen Daemons konfigurieren. Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28

29 Praktische Seite Quagga Quagga Command Line Interface (CLI) Ist dem IOS CLI nachempfunden (unterscheidet sich nur im Detail) Kommandos formen Hierarchie: show parameter/konfiguration/etc ausgeben show ip IP Konfiguration ausgeben? gibt Liste aller passenden Kommandos aus localhost# show ip route s? static Static routes supernets-only Show supernet entries only localhost# show ip route s Man kann Kommandos abkürzen, wenn der Anfang eindeutig ist: show ip routes static sh ip r st configure terminal conf t Alle Änderungen werden sofort aktiv, aber nicht gespeichert Speichern mit write memory Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28

30 Praktische Seite Quagga Erste Schritte in dem Quagga CLI telnet localhost ospfd Password: foo! per default ist man im read-only modus, in den rw-mode schal localhost> enable! aktuelle Konfiguration angucken localhost# show running-config! Um Einstellungen zu ~Andern, gehe in den Konfigurationsmodus localhost# configure terminal! Konfigurationsmodus verlassen localhost(config)# end! Konfigurations~Anderungen speichern localhost# write memory! ausloggen localhost# exit Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28

31 Praktische Seite Quagga Minimale OSPF Config in der Quagga-CLI localhost> en localhost# conf t! wir konfigurieren das OSPF Routing localhost(config)# router ospf! Router id soll sein localhost(config-router)# o router-id ! interfaces mit Netzen aus /24 sind OSPF-Interfaces! aus Area localhost(config-router)# net /24 a ! eth3 ist zwar im OSPF, aber da gibt es keine Nachbarn und! da soll es auch keine geben, keine Hellos senden! localhost(config-router)# passive-interface eth3! Konfigurationsmodus verlassen localhost(config-router)# end Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28

32 Praktische Seite Quagga Minimale OSPF Config in Quagga-CLI begutachten! OSPF Nachbarn anzeigen loccalhost# sh ip o neighbor! OSPF Routing Table anzeigen localhost# sh ip o r! OSPF LSDB anzeigen: localhost# sh ip o d! alles ist gut, speichern localhost# write memory! ausloggen localhost# exit Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28

33 Praktische Seite Cisco (Quagga)-Like Cisco Router/Switches, HP Switches, etc Funktionieren im Wesentlichen ziemlich identisch router ospf router ospf <id> Hat ein paar Kommandos mehr als Quagga z.b. summary-address, um externe Routen zu aggregieren Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28

34 Workshop Questions? Any Questions? Then Partey on, let s play with it! Immo FaUl Wehrenberg (CT-DO) Open Shortest Path First (OSPF) 21. Dezember / 28