Ez a bemutató lépésről lépésre, részletesen és példákkal magyarázza el az OSPF metrikus költségszámítási képletét és az SPF algoritmust. Megtanulja, hogyan számítja ki az SPF (Shortest Path First) algoritmus az útvonal kumulatív költségét a legrövidebb útvonalfa (SPT) felépítéséhez, és hogyan manipulálható az OSPF metrikus képlet a referencia sávszélesség értékének megváltoztatásával.
Shortest Path First (SPF) algoritmus
Mint tudjuk, inicializáláskor vagy az útválasztási információk bármilyen változása miatt egy OSPF router LSA-t generál. Ez az LSA (Link State Advertisement) tartalmazza az adott útválasztó összes linkállapotának gyűjteményét. Az útválasztó ezt az LSA-t terjeszti a hálózatban. Minden útválasztó, amely megkapja ezt az LSA-t, tárolja annak egy példányát az LSA-adatbázisában, majd ezt az LSA-t továbbítja a többi útválasztónak.
Az adatbázis frissítése után az útválasztó kiválasztja az összes elérhető útvonal közül a legjobb útvonalat minden célállomáshoz. Az útválasztó az SPF algoritmust használja a legjobb útvonal kiválasztásához.
A többi útválasztási algoritmushoz hasonlóan az SPF is egy költségnek nevezett metrikus komponenst használ a legjobb útvonal kiválasztásához az útválasztási táblázatba.
Ez a bemutató az “OSPF útválasztási protokoll magyarázata példákkal” című cikkünk utolsó része. A cikk többi részét itt olvashatja el.
OSPF alapvető terminusok magyarázata
Ez a bemutató a cikk első része. Ebben a részben elmagyaráztuk az OSPF alapvető terminológiáját, mint például Feature , Előny és hátrány, Autonóm rendszer, Area concept, ABR, IR, Link, State ,LSA és LSDB példával.
OSPF Neighborship Condition and Requirement
Ez a bemutató a cikk második része. Az OSPF szomszédság csak akkor jön létre két útválasztó között, ha az Area ID, Authentication, Hello és Dead interval, Stub Area és MTU konfigurációs értékei megegyeznek. Ez a rész ezeket a paramétereket és az OSPF szomszédságot részletesen, példákkal magyarázza.
OSPF Neighbor States Explained with Example
Ez a bemutató a cikk harmadik része. Az OSPF szomszédsági folyamat hét állapoton megy keresztül; OSPF State down, OSPF State Init, OSPF State two ways, OSPF State Exstart, OSPF State Exchange, OSPF State Loading és OSPF State full. Ez a rész részletesen elmagyarázza ezeket az állapotokat a DR BDR kiválasztási folyamattal együtt, példákkal.
OSPF konfiguráció lépésről lépésre útmutató
Ez a bemutató a cikk negyedik része. Az OSPF konfigurációs része tartalmazza a process ID-t, a Area ID-t és a wildcard maszkot, amelyek egy kicsit megnehezítik a beállítását. Ez a rész részletesen elmagyarázza ezeket a paramétereket példákkal.
OSPF metrikus költség
Logikailag egy csomagnak több terhelést jelent egy 56Kbps-os soros kapcsolaton való áthaladás, mint egy 100Mbps-os Ethernet kapcsolaton való áthaladás. Ennek megfelelően kevesebb időt vesz igénybe egy nagyobb sávszélességű kapcsolaton való áthaladás, mint egy kisebb sávszélességű kapcsolaton való áthaladás. Az OSPF ezt a logikát használja a költségek kiszámításához. A költség a sávszélesség fordítottan arányos. A nagyobb sávszélesség alacsonyabb költséggel jár. Az alacsonyabb sávszélességnek magasabb a költsége.
Az OSPF a következő képletet használja a költség kiszámításához
Költség = referencia sávszélesség / interfész sávszélessége bps-ben.
A referencia sávszélességet az OSPF dokumentációjában (RFC 2338) tetszőleges értékként definiálták. A gyártóknak a saját referencia-sávszélességüket kell használniuk. A Cisco 100 Mbps (108) sávszélességet használ referencia-sávszélességként. Ezzel a sávszélességgel az egyenletünk a következő lenne
Költség = 108/interfész sávszélessége bps-ben
Főbb pontok
- A költség pozitív egész érték.
- Minden tizedes értéket a legközelebbi pozitív egész számra kerekítünk vissza.
- Minden 1 alatti értéket 1-nek tekintenénk.
Most már ismerjük az egyenletet, végezzünk egy kis matematikát, és számoljuk ki néhány alapvető interfész alapértelmezett költségét.
Az alapvető interfészek alapértelmezett költsége.
| Interfész típusa | sávszélesség | Metrikus számítás | Költség |
| Ethernet kapcsolat | 10Mbps | 100000000/10000000 = 10 | 10 |
| FastEthernet Link | 100Mbps | 100000000/1000000 = 1 | 1 |
| Serial Link | 1544Kbps(default) | 100000000/1544000 = 64.76 | 64 |
Cost of common lines
| Line | Bandwidth | Metrikus számítás | Költség |
| 56 Kbps vonal | 56Kbps | 100000000/56000 = 1785.71 | 1785 |
| 64 Kbps vonal | 64Kbps | 100000000/64000 = 1562.5 | 1562 |
| 128 Kbps vonal | 128Kbps | 100000000/128000 = 781.25 | 781 |
| 512 Kbps vonal | 512 Kbps | 100000000/512000 = 195.31 | 195 |
| 1 Mbps vonal | 1Mbps | 100000000/1000000 = 100 | 100 |
| 10 Mbps vonal | 10Mbps | 100000000/10000000 = 10 | 10 |
| 100 Mbps vonal | 100Mbps | 100000000/100000000 = 1 | 1 |
| 1 Gbps vonal | 1Gbps | 100000000/1000000000000 0= 0.1 | 1 |
| 10 Gbps vonal | 10Gbps | 100000000/10000000000 = 0.01 | 1 |
SPT (Shortest Path Tree)
OSPF router épít egy Shortest Path Tree-t. Az SPT olyan, mint egy családfa, ahol az útválasztó a gyökér, a célhálózatok pedig a levelek. Az SPF algoritmus kiszámítja a levelek és a gyökér közötti elágazás költségét. A legalacsonyabb költségű ágat fogja használni a levél eléréséhez. Szaknyelven szólva a forrás és a célállomás közötti legalacsonyabb kumulatív költségértékkel rendelkező útvonal kerül kiválasztásra az útválasztási táblázatba.
Kumulatív költség = Az útvonalban lévő összes kimenő interfész költségének összege
A legjobb útvonal az útválasztási táblázatba = Az az útvonal, amelynek a legkisebb a kumulatív költsége
Összefoglaló
- Az SPPF az SPT-fát használja az útválasztási táblázatba való legjobb útvonal kiszámításához.
- Az SPT-fa nem nőhet túl a területen. Ha tehát egy útválasztónak több területen is vannak interfészei, akkor minden területhez külön fát kell építenie.
- Az SPTF algoritmus kiszámítja az összes lehetséges útvonalat a forrás útválasztótól a célhálózatig.
- A kumulatív költség az útvonal kimenő OSPF interfészei összes költségének összege.
- A kumulatív költség kiszámítása során az OSPF csak a kimenő interfészeket veszi figyelembe az útvonalban. A bejövő interfészek költségét nem adja hozzá a kumulatív költséghez.
- Ha több útvonal létezik, az SPF összehasonlítja a kumulatív költségeket. A legalacsonyabb kumulatív költségű útvonalat választja ki az útvonaltervező táblázatba.
Most már alapvetően értjük az SPF algoritmust. A bemutató további részében megtanuljuk, hogyan választja ki az SPF algoritmus a legjobb útvonalat a rendelkezésre álló útvonalak közül.
Készítsen egy gyakorló labort a következő ábrán látható módon, vagy töltse le ezt az előre elkészített gyakorló labort, és töltse be a gyakorló tracerbe.
Töltse le az OSPF gyakorló topológiát az OSPF konfigurációval
Lépjen be a Router0 CLI promptjába.
Futtassa a show ip route ospf parancsot jogosultsági módból az OSPF protokollon keresztül tanult összes útvonal megtekintéséhez.
Amint a kimenet mutatja, a Router0 hat OSPF útvonalat tartalmaz a routing táblában. Átnézzük az egyes útvonalakat, és kiderítjük, hogy az OSPF miért azt választotta a legjobb útvonalnak az útválasztó táblába.
Route 20.0.0.0.0
Három útvonalunk van a 20.0.0.0.0/8 hálózat eléréséhez. Számítsuk ki az egyes útvonalak összesített költségét.
Az R0-R1-R2 útvonalon keresztül…R6
Via route R0 – R3 – R4 – R6
Via route R0 – R5 – R6
| Router | Exit Interface | Sávszélesség | Metrikus számítás | Költség |
| R0 | Fa0/1 | 100Mbps | 100000000/1000000 = 1 | 1 |
| R5 | Fa0/0 | 100Mbps | 100000000/1000000 = 1 | 1 |
| R0 | Fa0/1 | 100Mbps | 100000000/1000000 = 1 | 1 |
| Az útvonal összesített költsége (1+ 1+1+1) =3 | ||||
Az útvonalak között, az R0-R5-R6 útvonalnak van a legalacsonyabb kumulatív költsége. Ezért ezt választottuk ki a legjobb útvonalnak az útválasztási táblázatba.
A 192.168.0 útvonal.4
Via Route R0 – R1
R0 soros 0/0/0 költsége (1562) + R1 soros 0/0/1 költsége (1562) = 3124 (kumulatív költség)
Via Route R0 – R3 – R4 – R6 – R2
Via Route R0 – R5 – R6 – R2
Az útvonalak közül, Az R0 – R5 – R6 – R2 útvonalnak van a legalacsonyabb költsége, ezért ezt választottuk az útválasztási táblázatba.
A 192.168.0 útvonal.8
R0 – R1
R0 soros 0/0/0 költsége (1562) + R1 soros 0/0/1 költsége (1562) + R2 soros 0/0/0/0 (1562) = 4686 (kumulatív költség)
R0 – R3 – R4 – R6
R0 soros 0/0/1 költsége (64) + R3 soros 0/0/0 költsége (64) + R3 soros 0/0/0 költsége (64) + R4 Serial 0/0/1 költsége (64) + R6 Serial 0/0/0 költsége (64) = 256 (kumulatív költség)
Via Route R0 – R5 – R6
Ro FastEthernet 0/1 költsége (1) + R5 FastEthernet 0/0 költsége (1) + R6 Serial 0/0/0 költsége (64) = 66 (kumulatív költség)
Az útvonalak között, Az R0 – R5 – R6 útvonalnak van a legalacsonyabb költsége, ezért ezt választottuk az útválasztási táblázatba.
A 192.168.1.1 útvonal.4
Az R0 – R1 – R2 – R6
R0 soros 0/0/0 költsége (1562) + R1 soros 0/0/1 (1562) + R2 soros 0/0/0/0 (1562) + R6 FastEthernet 0/0 (1) = 4687 (kumulatív költség)
Az R0 – R3 – R4 – R6
R0 útvonalon keresztül. Serial 0/0/1 költsége (64) + R3 Serial 0/0/0 költsége (64) + R4 Serial 0/0/1 költsége (64) + R6 FastEthernet 0/0 (1) = 193
Via R0 – R5
R0 FastEthernet 0/1 költsége (1) + R5 FastEthernet 0/0 költsége (1) = 2
Az útvonalak között, Az R0 – R5 útvonalnak van a legalacsonyabb költsége, ezért ez lett kiválasztva a legjobb útvonalnak.
A 192.168.2 útvonal.4
Az R0 – R1 – R2 – R2 – R6 – R4
Az R0 – R5 – R6 – R4
R0 FastEthernet 0/1 útvonal költsége (1) + R5 FastEthernet 0/0 útvonal költsége (1) + R6 soros útvonala. 0/0/1 (64) + R4’s Serial 0/0/0/0 cost (64) = 130
Via Route R0 – R3
R0’s Serial 0/0/1 cost (64) + R3’s serial 0/0/0 cost (64) = 128
Az útvonalak között, Az R0 – R3 útvonalnak van a legalacsonyabb költsége a 192-es célállomáshoz.168.2.4.
A 192.168.2.4.
útvonal 192.168.2.8
Az R0 – R3 – R4
R0 soros 0/0/1 költsége (64) + R3 soros 0/0/0/0 költsége (64) + R4 soros 0/0/1 költsége (64) = 192
Az R0 – R1 – R2 – R6
R0 soros 0/0/0/0 költsége (1562) + R1 soros 0/0/1 költsége (1562) + R2 soros 0/0/0/1 költsége (1562) + R2 soros 0/0/1 költsége (1562) = 192
Az R0 – R1 – R2 – R6
R0 soros 0/0/0 költsége (1562) + R2 soros 0/0/1 költsége (1562). Serial 0/0/0 költsége (1562) + R6 Serial 0/0/1 költsége (64) = 4750
Via Route R0 – R5 – R6
R0 FastEthernet 0/1 költsége (1) + R5 FastEthernet 0/0 költsége (1) + R6 Serial 0/0/1 költsége (64) = 66
R0 – R5 – R6 útvonalnak van a legalacsonyabb költségértéke.
A legjobb útvonal kiválasztása után az egyes célpontok OSPF-hálózatához a következő ábrát nézzük.
OSPF útvonalköltség manipulálása
Az OSPF útvonalköltségét kétféleképpen manipulálhatjuk.
- Az interfész sávszélességének módosításával
- A referencia sávszélesség értékének módosításával
Az interfész sávszélességének módosításával
A támogatott interfész sávszélességének beállítására a Bandwidth parancsot használjuk.
Ha a sávszélességet ezzel a paranccsal állítjuk be, az OSPF ezt fogja használni. Ha a sávszélesség nincs beállítva, akkor az interfész alapértelmezett sávszélességét fogja használni.
Amikor engedélyezünk egy interfészt, az útválasztó automatikusan hozzárendel egy sávszélesség értéket a típusától függően. Például a soros interfész alapértelmezett sávszélességi értéke 1544k. Amíg ezt az értéket nem változtatjuk meg a sávszélesség paranccsal, addig ezt fogja használni, ahol szükséges.
Hadd tisztázzak még egy dolgot a sávszélességgel kapcsolatban. Az alapértelmezett sávszélesség megváltoztatása a sávszélesség paranccsal nem változtatja meg az interfész tényleges sávszélességét. Sem az alapértelmezett sávszélességnek, sem a sávszélesség paranccsal beállított sávszélességnek nincs köze az első rétegbeli kapcsolat tényleges sávszélességéhez.
Azután milyen célt old meg ez a parancs?
Ez a parancs csak arra szolgál, hogy befolyásolja azt az útválasztási protokollt, amelyik sávszélességet használ az útvonalválasztási folyamatban, mint például az OSPF és az EIGRP.
Ezekre a módszerre már láttunk egy példát a példánkban. Az alapértelmezett sávszélességet (1544Kbps) egyéni (64kbps) sávszélességre változtattuk az R0 soros 0/0/0, az R1 soros 0/0/1 és az R2 soros 0/0/0/0 sávszélességén. Ennek a változtatásnak köszönhetően R0 egy másik útválasztót vett igénybe a 192.168.0.4 hálózathoz.
Magyarázzuk ezt részletesebben.
A 192.168.0 célállomás jelenlegi költsége.4 az R0-ról
Via Route R0 – R1
R0 soros 0/0/0 költsége (1562) + R1 soros 0/0/1 költsége (1562) = 3124 (kumulatív költség)
Via Route R0 – R5 – R6 – R2
Via Route R0 – R3 – R4 – R6 – R2
Az útvonalak közül, Az R0 – R5 – R6 – R2 útvonalnak van a legalacsonyabb költsége, ezért ezt választottuk az útválasztási táblázatba.
Hát … Melyik útvonalat választottuk volna, ha alapértelmezett sávszélességet használunk?
A 192.168.0.4 célállomás költsége az R0-ról az alapértelmezett sávszélességgel.
Via Route R0 – R1
R0 soros 0/0/0 költsége (64) + R1 soros 0/0/1 költsége (64) = 128 (kumulatív költség)
Via Route R0 – R5 – R6 – R2
Via Route R0 – R3 – R4 – R6 – R2
Az útvonalak közül, Az R0 – R1 útvonalnak van a legalacsonyabb költségértéke, így ez kerülne kiválasztásra az útválasztási táblázatba. Így az interfész sávszélességének megváltoztatásával ténylegesen befolyásoltuk az útvonalválasztási folyamatot.
A referencia-sávszélesség értékének megváltoztatásával
Mint korábban említettem, az OSPF alapértelmezés szerint 100 Mbps sávszélességet használ referencia-sávszélességként. Ennek az értéknek a megváltoztatása az útvonal költségét is megváltoztatná. Ha referencia-sávszélességként 1000Mbps-t használunk, akkor a 100Mbps-os kapcsolat költsége 10 lesz. Ez jól hangzik, különösen akkor, ha nagyobb sávszélességű linkekkel rendelkezünk a hálózatunkban. Nézzük meg például a következő ábrát.
Melyik útvonalat választja R2, hogy elérje a 10.0.0.0.0/8 hálózatot?
Route R2 – R3
Ebben az útvonalban két kilépési pontunk van. Mindkét pont alapértelmezett 1oo Mbps sebességű.
R2 FastEthernet költsége (100000000/10000000000) = 1
R3 FastEthernet költsége (100000000/10000000000) = 1
Az útvonal költsége 1 + 1 = 2
Route R2 – R1 – R3
Az útvonalon három kilépési pont van. Két kilépési pont (R2 és R1) 1 Gbps-os linkkel rendelkezik.
R2 FastEthernet költsége (100000000/1000000000) = .1 (Minden 1 alatti értéket 1-nek tekintünk)
R3 FastEthernet költsége (100000000/1000000000) = .1 (Minden 1 alatti értéket 1-nek tekintünk)
R3 FastEthernet költsége (100000000/100000000) = 1
Az útvonal költsége 1 + 1 + 1 = 3
Az alapértelmezett referencia-sávszélességgel R2 az R2 – R3 útvonalat fogja választani, ami nem jó.
A referencia-sávszélességet az auto-cost reference-bandwidth ref-band paranccsal állíthatjuk be.
A referencia-sávszélességet a hálózat összes útválasztóján be kell állítanunk. A nem megfelelő referencia-sávszélesség miatt a routerek folyamatosan futtatják az SPF algoritmust, ami komoly teljesítményproblémákat okozhat.
A referencia-sávszélesség Mbit/s-ban van megadva. Az érvényes tartomány 1 és 4294967 között van. Az alapértelmezett referencia-sávszélesség 100 Mbps.
A csomagkövető sajnos nem tartalmazza ezt a parancsot. Ennek a parancsnak a gyakorlásához használjon más szimulátorszoftvert, amely támogatja ezt a parancsot, vagy használjon valódi routert.
Változtassuk meg a referencia sávszélességet 1000Mbps-ra mindhárom útválasztón a következő parancsokkal
Router# configure terminalEnter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.Router (config)#router ospf 1Router (config-router)#auto-cost reference-bandwidth 1000% OSPF: Reference bandwidth is changed. Please ensure reference bandwidth is consistent across all routers.Router (config-router)#exitRouter #
Útvonalköltség az új referenciával. sávszélesség
{module in_art_slot_10}
Route R2 – R3
R2 FastEthernet költsége (1000000000/1000000000000) = 10
R3 FastEthernet költsége (1000000000/1000000000000) = 10
Az útvonal költsége 10 + 10 = 20
R2 – R1 – R3 útvonal
R2 FastEthernet költsége (1000000000/1000000000) = 1
R3 költsége (1000000000/1000000000) = 1
R3 költsége. FastEthernet (1000000000/1000000000) = 1
R3 FastEthernet költsége (1000000000/10000000000) = 10
Az útvonal költsége 1 + 1 + 10 = 12
Ebben az esetben az R2-es útvonal-R1-R3 útvonal lesz kiválasztva, amely a legrövidebb útvonal a célállomáshoz.
Ez minden ebben a cikkben. Remélem, most már jobban megértette az OSPF útválasztási protokollt. A következő cikkben részletesen elmagyarázom a hozzáférési listát példákkal.