Questo tutorial spiega OSPF Metric formula di calcolo e l’algoritmo SPF passo dopo passo in dettaglio con esempi. Impara come l’algoritmo SPF (Shortest Path First) calcola il costo cumulativo del percorso per costruire lo Shortest Path Tree (SPT) e come la formula della metrica OSPF può essere manipolata cambiando il valore della banda di riferimento.
Algoritmo Shortest Path First (SPF)
Come sappiamo, all’inizializzazione o a causa di qualsiasi cambiamento nelle informazioni di routing un router OSPF genera un LSA. Questo LSA (Link State Advertisement) contiene la raccolta di tutti i link-states su quel router. Il router propaga questo LSA nella rete. Ogni router che riceve questo LSA ne memorizza una copia nel suo database LSA e poi inonda questo LSA agli altri router.
Dopo che il database è aggiornato, il router seleziona un singolo miglior percorso per ogni destinazione tra tutti i percorsi disponibili. Il router usa l’algoritmo SPF per selezionare il percorso migliore.
Proprio come altri algoritmi di routing SPF usa anche una componente metrica chiamata costo per selezionare il percorso migliore per la tabella di routing.
Questo tutorial è l’ultima parte del nostro articolo “OSPF Routing Protocol spiegato con esempi”. Puoi leggere le altre parti di questo articolo qui.
Terminologia fondamentale di OSPF spiegata
Questo tutorial è la prima parte di questo articolo. In questa parte abbiamo spiegato la terminologia di base di OSPF come caratteristica, vantaggio e svantaggio, sistema autonomo, concetto di area, ABR, IR, link, stato, LSA e LSDB con esempio.
OSPF Neighborship Condition and Requirement
Questo tutorial è la seconda parte di questo articolo. Il vicinato OSPF è costruito tra due router solo se i valori di configurazione di Area ID, Authentication, Hello e Dead interval, Stub Area e MTU corrispondono. Questa parte spiega questi parametri e l’adiacenza OSPF in dettaglio con esempi.
Stati di vicinato OSPF spiegati con esempi
Questo tutorial è la terza parte di questo articolo. Il processo di adiacenza OSPF passa attraverso sette stati; OSPF State down, OSPF State Init, OSPF State two ways, OSPF State Exstart, OSPF State Exchange, OSPF State Loading e OSPF State full. Questa parte spiega questi stati con il processo di selezione DR BDR in dettaglio con esempi.
Configurazione OSPF Guida passo dopo passo
Questo tutorial è la quarta parte di questo articolo. La parte di configurazione di OSPF include l’ID del processo, l’ID dell’area e la maschera jolly che rendono la sua configurazione un po’ più difficile. Questa parte spiega questi parametri in dettaglio con esempi.
OSPF Metric cost
Logicamente un pacchetto dovrà affrontare più overhead nell’attraversare un link seriale a 56Kbps che un link Ethernet a 100Mbps. Rispettivamente impiegherà meno tempo nell’attraversare un link di larghezza di banda più alta che un link di larghezza di banda più bassa. OSPF usa questa logica per calcolare il costo. Il costo è l’inverso proporzionale della larghezza di banda. Una maggiore larghezza di banda ha un costo inferiore. Una larghezza di banda inferiore ha un costo più alto.
OSPF usa la seguente formula per calcolare il costo
Costo = Larghezza di banda di riferimento / Larghezza di banda dell’interfaccia in bps.
La larghezza di banda di riferimento è stata definita come valore arbitrario nella documentazione OSPF (RFC 2338). I fornitori devono usare la propria larghezza di banda di riferimento. Cisco usa 100Mbps (108) come larghezza di banda di riferimento. Con questa larghezza di banda, la nostra equazione sarebbe
Costo = 108/interfaccia larghezza di banda in bps
Punti chiave
- Costo è un valore intero positivo.
- Ogni valore decimale sarebbe arrotondato al numero intero positivo più vicino.
- Ogni valore inferiore a 1 sarebbe considerato come 1.
Ora che conosciamo l’equazione, facciamo un po’ di conti e calcoliamo il costo predefinito di alcune interfacce essenziali.
Costo predefinito delle interfacce essenziali.
| Tipo di interfaccia | Larghezza di banda | Calcolo metrico | Costo |
| Link Ethernet | 10Mbps | 100000000/10000000 = 10 | 10 |
| FastEthernet Link | 100Mbps | 1000000/100000000 = 1 | 1 |
| Serial Link | 1544Kbps(default) | 1000000/1544000 = 64.76 | 64 |
Costo delle linee comuni
| Line | Bandwidth | Calcolo metrico | Costo |
| 56 Kbps linea | 56Kbps | 100000000/56000 = 1785.71 | 1785 |
| 64 Kbps linea | 64Kbps | 100000000/64000 = 1562.5 | 1562 |
| 128 Kbps linea | 128Kbps | 100000000/128000 = 781.25 | 781 |
| 512 Kbps linea | 512 Kbps | 1000000/512000 = 195.31 | 195 |
| 1 Mbps linea | 1Mbps | 100000000/1000000 = 100 | 100 |
| 10 Mbps linea | 10Mbps | 100000000/10000000 = 10 | 10 |
| 100 Mbps linea | 100Mbps | 100000000/100000000 = 1 | 1 |
| 1 Gbps linea | 1Gbps | 100000000/1000000 0= 0.1 | 1 |
| 10 Gbps linea | 10Gbps | 100000000/10000000000 = 0.01 | 1 |
SPT (Shortest Path Tree)
Il router OSPF crea uno Shortest Path Tree. SPT è proprio come un albero genealogico dove il router è la radice e le reti di destinazione sono le foglie. L’algoritmo SPF calcola il costo del ramo tra le foglie e la radice. Il ramo con il costo più basso sarà usato per raggiungere la foglia. In linguaggio tecnico, il percorso che ha il più basso valore di costo cumulativo tra la fonte e la destinazione sarà selezionato per la tabella di routing.
Costo cumulativo = Somma di tutti i costi delle interfacce in uscita nella rotta
Migliore rotta per la tabella di routing = Rotta che ha il più basso costo cumulativo
Sommario
- OSPF usa l’albero SPT per calcolare la migliore rotta per la tabella di routing.
- Un albero SPT non può crescere oltre la zona. Quindi se un router ha interfacce in più aree, ha bisogno di costruire un albero separato per ogni area.
- L’algoritmo SPF calcola tutti i possibili percorsi dal router sorgente alla rete di destinazione.
- Il costo cumulativo è la somma di tutti i costi delle interfacce OSPF in uscita nel percorso.
- Nel calcolare il costo cumulativo, OSPF considera solo le interfacce in uscita nel percorso. Non aggiunge il costo delle interfacce in entrata nel costo cumulativo.
- Se esistono più percorsi, SPF confronta i costi cumulativi. Il percorso che ha il costo cumulativo più basso sarà scelto per la tabella di routing.
Ora abbiamo una comprensione di base dell’algoritmo SPF. Nella parte rimanente di questo tutorial impareremo come l’algoritmo SPF seleziona il miglior percorso tra quelli disponibili.
Crea un laboratorio pratico come illustrato nella figura seguente o scarica questo laboratorio pratico pre-creato e caricalo nel tracer pratico.
Scaricate la topologia pratica OSPF con la configurazione OSPF
Accedete al prompt CLI di Router0.
Eseguite il comando show ip route ospf dalla modalità privilege per visualizzare tutti i percorsi appresi attraverso il protocollo OSPF.
Come mostra l’output, Router0 ha sei percorsi da OSPF nella tabella di routing. Esamineremo ogni percorso e scopriremo perché è stato scelto come miglior percorso per la tabella di routing da OSPF.
Route 20.0.0.0
Abbiamo tre percorsi per ottenere la rete 20.0.0.0/8. Calcoliamo il costo cumulativo di ogni percorso.
Via percorso R0-R1-R2-R6
Via rotta R0 – R3 – R4 – R6
Via rotta R0 – R5 – R6
| Router | Exit Interface | Larghezza di banda | Calcolo metrico | Costo |
| R0 | Fa0/1 | 100Mbps | 100000000/100000000 = 1 | 1 |
| R5 | Fa0/0 | 100Mbps | 100000000/100000000 = 1 | 1 |
| R0 | Fa0/1 | 100Mbps | 100000000/1000000 = 1 | 1 |
| Costo cumulativo del percorso (1+ 1 + 1) =3 | ||||
Tra questi percorsi, il percorso R0-R5-R6 ha il costo cumulativo più basso. Quindi è stato selezionato come miglior percorso per la tabella di routing.
Route 192.168.0.4
via R0 – R1
Costo della seriale 0/0/0 di R0 (1562) + costo della seriale 0/0/1 di R1 (1562) = 3124 (costo cumulativo)
via R0 – R3 – R4 – R6 – R2
via R0 – R5 – R6 – R2
Tra questi percorsi, La rotta R0 – R5 – R6 – R2 ha il costo più basso quindi è stata scelta per la tabella di routing.
Route 192.168.0.8
Via R0 – R1
Costo della seriale 0/0/0 di R0 (1562) + costo della seriale 0/0/1 di R1 (1562) + costo della seriale 0/0/0 di R2 (1562) = 4686 (costo cumulativo)
Via R0 – R3 – R4 – R6
Costo della seriale 0/0/1 di R0 (64) + costo della seriale 0/0/0 di R3 (64) + Il costo della seriale 0/0/1 di R4 (64) + il costo della seriale 0/0/0 di R6 (64) = 256 (Costo cumulativo)
Via Rotta R0 – R5 – R6
Costo FastEthernet 0/1 di Ro (1) + costo FastEthernet 0/0 di R5 (1) + costo della seriale 0/0/0 di R6 (64) = 66 (Costo cumulativo)
Tra questi percorsi, La rotta R0 – R5 – R6 ha il costo più basso quindi è stata scelta per la tabella di routing.
Route 192.168.1.4
Via R0 – R1 – R2 – R6
Seriale 0/0/0 di R0 costo (1562) + Seriale 0/0/1 di R1 (1562) + Seriale 0/0/0 di R2 (1562) + FastEthernet 0/0 di R6 (1) = 4687 (Costo cumulativo)
Via R0 – R3 – R4 – R6
R0 Serial 0/0/1 costo (64) + Serial 0/0/0 di R3 costo (64) + Serial 0/0/1 di R4 costo (64) + FastEthernet 0/0 di R6 (1) = 193
Via R0 – R5
Costo FastEthernet 0/1 di R0 (1) + FastEthernet 0/0 di R5 costo (1) = 2
Tra questi percorsi, La rotta R0 – R5 ha il costo più basso quindi è stata selezionata come migliore rotta.
Route 192.168.2.4
via R0 – R1 – R2 – R6 – R4
via R0 – R5 – R6 – R4
Costo FastEthernet 0/1 di R0 (1) + costo FastEthernet 0/0 di R5 (1) + Serial 0/0/1 di R6 (64) + R6 0/0/1 (64) + la seriale 0/0/0 di R4 costa (64) = 130
Tra le rotte R0 – R3
La seriale 0/0/1 di R0 costa (64) + la seriale 0/0/0 di R3 costa (64) = 128
Tra queste rotte, La rotta R0 – R3 ha il costo più basso per la destinazione 192.168.2.4.
Route 192.168.2.8
Via R0 – R3 – R4
Costo della seriale 0/0/1 di R0 (64) + costo della seriale 0/0/0 di R3 (64) + costo della seriale 0/0/1 di R4 (64) = 192
Via R0 – R1 – R2 – R6
Costo della seriale 0/0/0 di Ro (1562) + costo della seriale 0/0/1 di R1 (1562) + costo della Serial 0/0/0 costo (1562) + Serial 0/0/1 costo (64) di R6 = 4750
Via rotta R0 – R5 – R6
Costo FastEthernet 0/1 di R0 (1) + costo FastEthernet 0/0 di R5 (1) + costo Serial 0/0/1 di R6 (64) = 66
La rotta R0 – R5 – R6 ha il valore di costo più basso.
Dopo aver selezionato il miglior percorso per ogni rete OSPF di destinazione, la figura seguente piace.
Manipolazione del costo del percorso OSPF
Si può manipolare il costo del percorso OSPF in due modi.
- Modificando la larghezza di banda dell’interfaccia
- Modificando il valore della larghezza di banda di riferimento
Modificando la larghezza di banda dell’interfaccia
Il comando Bandwidth del sub interface mode è usato per impostare la larghezza di banda dell’interfaccia supportata.
Se la larghezza di banda è impostata attraverso questo comando, OSPF la userà. Se la larghezza di banda non è impostata, userà la larghezza di banda predefinita dell’interfaccia.
Quando abilitiamo un’interfaccia, il router le assegna automaticamente un valore di larghezza di banda in base al suo tipo. Per esempio l’interfaccia seriale ha un valore di banda predefinito di 1544k. Finché non cambiamo questo valore con il comando bandwidth, sarà usato dove è richiesto.
Lasciatemi chiarire un’altra cosa sulla larghezza di banda. Cambiare la larghezza di banda di default con il comando bandwidth non cambia la larghezza di banda attuale dell’interfaccia. Né la larghezza di banda di default né la larghezza di banda impostata dal comando larghezza di banda ha niente a che fare con la larghezza di banda effettiva del link di livello uno.
Allora quale scopo risolve questo comando?
Questo comando è usato solo per influenzare il protocollo di routing che usa la larghezza di banda nel processo di selezione del percorso come OSPF e EIGRP.
Abbiamo già visto un esempio di questo metodo nel nostro esempio. Abbiamo cambiato la larghezza di banda di default (1544Kbps) in una personalizzata (64kbps) sulla seriale 0/0/0 di R0, la seriale 0/0/1 di R1 e la seriale 0/0/0 di R2. A causa di questo cambiamento R0 ha preso un altro router per la rete 192.168.0.4.
Comprendiamo questo in maggior dettaglio.
Costo attuale per la destinazione 192.168.0.4 da R0
via R0 – R1
Costo della seriale 0/0/0 di R0 (1562) + costo della seriale 0/0/1 di R1 (1562) = 3124 (costo cumulativo)
via R0 – R5 – R6 – R2
via R0 – R3 – R4 – R6 – R2
Tra questi percorsi, La rotta R0 – R5 – R6 – R2 ha il costo più basso quindi è stata scelta per la tabella di routing.
Bene… Quale percorso sarebbe stato selezionato, se avessimo usato la larghezza di banda predefinita?
Costo per la destinazione 192.168.0.4 da R0 con larghezza di banda predefinita.
Via R0 – R1
Costo della seriale 0/0/0 di R0 (64) + costo della seriale 0/0/1 di R1 (64) = 128 (costo cumulativo)
Via R0 – R5 – R6 – R2
Via R0 – R3 – R4 – R6 – R2
Tra questi percorsi, La rotta R0 – R1 ha il valore di costo più basso, quindi verrebbe selezionata nella tabella di routing. Quindi cambiando la larghezza di banda dell’interfaccia abbiamo effettivamente influenzato il processo di selezione delle rotte.
Cambiando il valore della larghezza di banda di riferimento
Come ho detto prima, per default OSPF usa 100Mbps come larghezza di banda di riferimento. Cambiando questo valore cambierebbe anche il costo della rotta. Se usiamo 1000Mbps come larghezza di banda di riferimento, il costo del collegamento 100Mbps diventerebbe 10. Questo suona bene, specialmente se abbiamo link con larghezza di banda più alta nella nostra rete. Per esempio guarda la seguente figura.
Quale percorso prenderà R2 per ottenere la rete di 10.0.0.0/8?
Route R2 – R3
In questo percorso abbiamo due punti di uscita. Entrambi i punti hanno una velocità predefinita di 1oo Mbps.
Costo FastEthernet di R2 (100000000/100000000) = 1
Costo FastEthernet di R3 (100000000/100000000) = 1
Costo di questo percorso 1 + 1 = 2
Route R2 – R1 – R3
In questo percorso abbiamo tre punti di uscita. Due punti di uscita (R2 e R1) hanno 1 Gbps link.
Costo FastEthernet di R2 (100000000/1000000000) = .1 (Qualsiasi cosa sotto 1 sarebbe considerata come 1)
Costo FastEthernet di R3 (100000000/1000000000) = .1 (Qualsiasi cosa sotto 1 sarebbe considerata come 1)
Costo FastEthernet di R3 (100000000/100000000) = 1
Costo di questa rotta 1 + 1 + 1 = 3
Con la larghezza di banda di riferimento predefinita R2 sceglierà la rotta R2 – R3, che non è buona.
Possiamo regolare la larghezza di banda di riferimento con il comando auto-cost reference-bandwidth ref-band.
Dobbiamo regolare la larghezza di banda di riferimento su tutti i router della rete. Una larghezza di banda di riferimento inadeguata può far sì che i router eseguano l’algoritmo SPF continuamente, il che potrebbe creare un serio problema di prestazioni.
La larghezza di banda di riferimento è assegnata in Mbps. L’intervallo valido è da 1 a 4294967. La larghezza di banda di riferimento predefinita è 100Mbps.
Sfortunatamente packet tracer non include questo comando. Per la pratica di questo comando si prega di utilizzare altri software di simulazione che supportano questo comando o utilizzare il router reale.
Cambiamo la larghezza di banda di riferimento a 1000Mbps su tutti e tre i router usando i seguenti comandi
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 #
Costo della rotta con il nuovo riferimento larghezza di banda
{modulo in_art_slot_10}
Route R2 – R3
Costo FastEthernet di R2 (1000000000/100000000) = 10
Costo FastEthernet di R3 (1000000000/100000000) = 10
Costo di questa rotta 10 + 10 = 20
Route R2 – R1 – R3
Costo FastEthernet di R2 (1000000000/1000000000) = 1
Costo FastEthernet di R3 FastEthernet (1000000000/1000000000) = 1
Costo FastEthernet di R3 (1000000000/100000000) = 10
Costo di questa rotta 1 + 1 + 10 = 12
In questo caso la rotta R2-R1-R3 sarà selezionato, che è il percorso più breve per la destinazione.
Questo è tutto per questo articolo. Spero che ora abbiate una migliore comprensione del protocollo di routing OSPF. Nel prossimo articolo spiegherò Access List in dettaglio con esempi.