H1: Single-area OSPFv2 concepts
1.1. OSPF features and characteristics
1.1.1. Introduction to OSPF
OSPF = Open Shortest Path First
- Single-area and multiarea → gebruikt idee van areas
- Admin kan routing domain in areas scheiden om routing update traffic te controleren
- v2: voor IPv4, v3: voor IPv6
- Link-state routing protocol
- Link
o Interface op een router
o Ook netwerksegment dat 2 routers verbindt
o Info over staat van een link: link-state → bevat network prefix, prefix lengte en kost
- Als alternatief voor distance vector Routing Information Protocol (RIP): RIP gebruikt enkel
hop count als best-path bepaling → werd problematisch → schaalt niet goed
- OSPF tov RIP: betere convergentie en beter schaalbaar
1.1.2. Components of OSPF
Alle routing protocols gebruiken berichten om route-info uit te wisselen → berichten helpen data-
structures op te bouwen → verwerkt door routing-algoritme
1 Routing protocol messages
5 soorten berichten
- Hello packet
- Database description packet
- Link-state request packet
- Link-state update packet
- Link-state acknowledgment packet
→ gebruikt om aangrenzende routers te ontdekken en om routing-info uit te wisselen om altijd
accurate info te hebben
2 Data structures
3 OSPF databases (opgeslaan in RAM)
- Adjacency database: creates neighbor table
o Lijst van alle aangrenzende routers waarvoor de router een bidirectionele
communicatie heeft
o Uniek voor elke router
o Te zien met: show ip ospf neighbor
, - Link-state database (LSDB): creates topology table
o Info over alle routers op netwerk → toont netwerk-topologie
o Alle routers in an area hebben dezelfde LSDB
o Te zien met: show ip ospf database
- Forwarding database: creates routing table
o Lijst routers gegenereert wanneer algoritme gerund wordt op LSDB
o Uniek voor elke router
o Te zien met: show ip route
3 Algorithm
Router maakt topologie-tabel gebruikmakend van berekeningen gebaseerd op Dijkstra shortest-path
first (SPF)-algoritme
- SPF is gebaseerd op cumulatieve kost om bestemming te bereiken
Werking
- Elke router op root van de tree: shortest path
naar elke node berekenen
- SPF tree dan gebruikt om beste routes te
berekenen
- Beste routes in forwarding databases
1.1.3. Link-state operation
Om routing info te hebben: OSPF-routers voeren generic link-state routing process uit om state of
convergence te bereiken
Link-state routing steps uitgevoerd door router
- Stap 1: establish neighbor adjacencies
- Stap 2: exchange link-state advertisements
- Stap 3: build the link state database
- Stap 4: execute the SPF algorithm
- Stap 5: choose the best route
Stap 1: establish neighbor adjacencies
OSPF-enabled routers moeten elkaar herkennen: info
kunnen delen
- OSPF-compatibele router stuurt Hello packets naar
alle OSPF-compatibele interfaces
- Als er een buur aanwezig is: router brengt
neighbor adjacency tot stand
,Stap 2: exchange link-state advertisements
Na vastleggen adjacencies: routers wisselen link-state-
advertenties uit (LSAs)
- LSA: bevat status en kost van elke direct verbonden link
- Routers flooden LSAs tot alle routers in gebied alle LSAs
hebben
Stap 3: build the link state database
- Na ontvangen van LSA’s: opbouwen LSDB
- Bevat alle info over topologie
Stap 4: execute the SPF algorithm
- Routers voeren SPF algoritme uit
- SPF-alg creëert SPF-tree
Stap 5: choose the best route
- Na bouwen SPF-structuur: best path naar elk netwerk in
IP routing table
- Route toegevoegd tenzij er route source is naar dat
netwerk met lagere administ. kost (bv statische route)
1.1.4. Single-area and multiarea OSPF
Om OSPF efficiënt en schaalbaar te maken: hiërarchische
routering met behulp van gebieden
- OSPF area: group routers die zelfde link-state-info in LSDB’s delen
OSPF kan op 2 manieren geïmplementeerd worden
- Single-area OSPF: alle routers in 1 area → area 0
- Multiarea OSPF: meerdere area’s, op
hiërarchische manier, alle area’s moeten
verbonden zijn met backbone area (area 0),
routers die area’s verbinden: Area Border
Routers (ABRs)
1.1.5. Multiarea OSPF
1 groot routing domain: opsplitsen in kleinere gebieden om hiërarchische routering te ondersteunen
- Routing: interarea routing
- Processorintensieve routering operations (bv berekenen db): binnen een gebied
o Elke keer dat router info ontvangt over topologiewijziging moet router SPF-
algoritme opnieuw uitvoeren, nieuwe SPF-boomstructuur maken, routing table
bijwerken
- Note: routers in andere gebieden ontvangen wijziging, maar moeten enkel routing table
aanpassen
, Te veel routers in 1 domein: LSDB’s heel groot, grote CPU-kost
Hiërarchische topologie-design met multiarea-OSPF heeft voordelen
- Kleinere routing tables: network-adressen kunnen samengevat worden tussen areas
- Gereduceerde link-state update overhead: minder processing en memory-requirements
- Gereduceerde frequentie van SPF-berekeningen: multiarea OSPF lokaliseren impact van
topologie-verandering
Voorbeeld
- Lokale fout in area 51
- Routers in area 0 en 1
moeten geen herberekening
doen van SPF-algoritme
1.1.6. OSPFv3
Equivalent voor OSPFv2 voor IPv6 adressen
- OSPFv3 wisselt ook routing info uit om IPv6-routing table te vullen
- Note: OSPFv3 Address Families Feature: zowel IPv4 als IPv6
OSPFv2: over IPv4 network layer, communiceert met andere OSPF IPv4 peers, en doet enkel
advertising van IPv4 routes
OSPFv3
- Over IPv6 network layer, OSPFv3 peers,
IPv6 routes, gebruikt ook SPF-algoritme
- Hebben eigen adjacency tables, OSPF
topology tables, IP routing tables, …
1.2. OSPF packets
1.2.1. Video – OSPF packets
1.2.2. Types of OSPF packets
Gebruikt door OSPF om snelst beschikbare router te bepalen voor een packet
OSPF gebruikt link-state packets (LSPs) om aangrenzende gebieden te vinden en te onderhouden en
routing-updates uit te wisselen, elk packet heeft specifiek nut
- Type 1: hello packet → used to establish/maintain adjacency with other OSPF-routers
- Type 2: database description (DBD) packet → bevat afgekorte lijst vd LSDB vd verzendende
router en wordt gebruikt door receiving routers om te checken tov LSDB; LSDB moet
identiek zijn op alle link-state routers in an area
- Type 3: link-state request (LSR) packet → receiving routers kunnen extra info vragen over
een entry in DBD door verzenden ve LSR
1.1. OSPF features and characteristics
1.1.1. Introduction to OSPF
OSPF = Open Shortest Path First
- Single-area and multiarea → gebruikt idee van areas
- Admin kan routing domain in areas scheiden om routing update traffic te controleren
- v2: voor IPv4, v3: voor IPv6
- Link-state routing protocol
- Link
o Interface op een router
o Ook netwerksegment dat 2 routers verbindt
o Info over staat van een link: link-state → bevat network prefix, prefix lengte en kost
- Als alternatief voor distance vector Routing Information Protocol (RIP): RIP gebruikt enkel
hop count als best-path bepaling → werd problematisch → schaalt niet goed
- OSPF tov RIP: betere convergentie en beter schaalbaar
1.1.2. Components of OSPF
Alle routing protocols gebruiken berichten om route-info uit te wisselen → berichten helpen data-
structures op te bouwen → verwerkt door routing-algoritme
1 Routing protocol messages
5 soorten berichten
- Hello packet
- Database description packet
- Link-state request packet
- Link-state update packet
- Link-state acknowledgment packet
→ gebruikt om aangrenzende routers te ontdekken en om routing-info uit te wisselen om altijd
accurate info te hebben
2 Data structures
3 OSPF databases (opgeslaan in RAM)
- Adjacency database: creates neighbor table
o Lijst van alle aangrenzende routers waarvoor de router een bidirectionele
communicatie heeft
o Uniek voor elke router
o Te zien met: show ip ospf neighbor
, - Link-state database (LSDB): creates topology table
o Info over alle routers op netwerk → toont netwerk-topologie
o Alle routers in an area hebben dezelfde LSDB
o Te zien met: show ip ospf database
- Forwarding database: creates routing table
o Lijst routers gegenereert wanneer algoritme gerund wordt op LSDB
o Uniek voor elke router
o Te zien met: show ip route
3 Algorithm
Router maakt topologie-tabel gebruikmakend van berekeningen gebaseerd op Dijkstra shortest-path
first (SPF)-algoritme
- SPF is gebaseerd op cumulatieve kost om bestemming te bereiken
Werking
- Elke router op root van de tree: shortest path
naar elke node berekenen
- SPF tree dan gebruikt om beste routes te
berekenen
- Beste routes in forwarding databases
1.1.3. Link-state operation
Om routing info te hebben: OSPF-routers voeren generic link-state routing process uit om state of
convergence te bereiken
Link-state routing steps uitgevoerd door router
- Stap 1: establish neighbor adjacencies
- Stap 2: exchange link-state advertisements
- Stap 3: build the link state database
- Stap 4: execute the SPF algorithm
- Stap 5: choose the best route
Stap 1: establish neighbor adjacencies
OSPF-enabled routers moeten elkaar herkennen: info
kunnen delen
- OSPF-compatibele router stuurt Hello packets naar
alle OSPF-compatibele interfaces
- Als er een buur aanwezig is: router brengt
neighbor adjacency tot stand
,Stap 2: exchange link-state advertisements
Na vastleggen adjacencies: routers wisselen link-state-
advertenties uit (LSAs)
- LSA: bevat status en kost van elke direct verbonden link
- Routers flooden LSAs tot alle routers in gebied alle LSAs
hebben
Stap 3: build the link state database
- Na ontvangen van LSA’s: opbouwen LSDB
- Bevat alle info over topologie
Stap 4: execute the SPF algorithm
- Routers voeren SPF algoritme uit
- SPF-alg creëert SPF-tree
Stap 5: choose the best route
- Na bouwen SPF-structuur: best path naar elk netwerk in
IP routing table
- Route toegevoegd tenzij er route source is naar dat
netwerk met lagere administ. kost (bv statische route)
1.1.4. Single-area and multiarea OSPF
Om OSPF efficiënt en schaalbaar te maken: hiërarchische
routering met behulp van gebieden
- OSPF area: group routers die zelfde link-state-info in LSDB’s delen
OSPF kan op 2 manieren geïmplementeerd worden
- Single-area OSPF: alle routers in 1 area → area 0
- Multiarea OSPF: meerdere area’s, op
hiërarchische manier, alle area’s moeten
verbonden zijn met backbone area (area 0),
routers die area’s verbinden: Area Border
Routers (ABRs)
1.1.5. Multiarea OSPF
1 groot routing domain: opsplitsen in kleinere gebieden om hiërarchische routering te ondersteunen
- Routing: interarea routing
- Processorintensieve routering operations (bv berekenen db): binnen een gebied
o Elke keer dat router info ontvangt over topologiewijziging moet router SPF-
algoritme opnieuw uitvoeren, nieuwe SPF-boomstructuur maken, routing table
bijwerken
- Note: routers in andere gebieden ontvangen wijziging, maar moeten enkel routing table
aanpassen
, Te veel routers in 1 domein: LSDB’s heel groot, grote CPU-kost
Hiërarchische topologie-design met multiarea-OSPF heeft voordelen
- Kleinere routing tables: network-adressen kunnen samengevat worden tussen areas
- Gereduceerde link-state update overhead: minder processing en memory-requirements
- Gereduceerde frequentie van SPF-berekeningen: multiarea OSPF lokaliseren impact van
topologie-verandering
Voorbeeld
- Lokale fout in area 51
- Routers in area 0 en 1
moeten geen herberekening
doen van SPF-algoritme
1.1.6. OSPFv3
Equivalent voor OSPFv2 voor IPv6 adressen
- OSPFv3 wisselt ook routing info uit om IPv6-routing table te vullen
- Note: OSPFv3 Address Families Feature: zowel IPv4 als IPv6
OSPFv2: over IPv4 network layer, communiceert met andere OSPF IPv4 peers, en doet enkel
advertising van IPv4 routes
OSPFv3
- Over IPv6 network layer, OSPFv3 peers,
IPv6 routes, gebruikt ook SPF-algoritme
- Hebben eigen adjacency tables, OSPF
topology tables, IP routing tables, …
1.2. OSPF packets
1.2.1. Video – OSPF packets
1.2.2. Types of OSPF packets
Gebruikt door OSPF om snelst beschikbare router te bepalen voor een packet
OSPF gebruikt link-state packets (LSPs) om aangrenzende gebieden te vinden en te onderhouden en
routing-updates uit te wisselen, elk packet heeft specifiek nut
- Type 1: hello packet → used to establish/maintain adjacency with other OSPF-routers
- Type 2: database description (DBD) packet → bevat afgekorte lijst vd LSDB vd verzendende
router en wordt gebruikt door receiving routers om te checken tov LSDB; LSDB moet
identiek zijn op alle link-state routers in an area
- Type 3: link-state request (LSR) packet → receiving routers kunnen extra info vragen over
een entry in DBD door verzenden ve LSR
