In deze tutorial wordt OSPF Metric berekeningsformule en SPF algoritme stap voor stap in detail uitgelegd met voorbeelden. Leer hoe SPF (Shortest Path First) algoritme de cumulatieve kosten van een route berekent om de Shortest Path Tree (SPT) te bouwen en hoe OSPF Metric Formula gemanipuleerd kan worden door de referentie bandbreedte waarde te veranderen.
Shortest Path First (SPF) Algorithm
Zoals we weten genereert een OSPF router bij initialisatie of als gevolg van een verandering in de routing informatie een LSA. Deze LSA (Link State Advertisement) bevat de verzameling van alle link-states op die router. De router verspreidt deze LSA in het netwerk. Elke router die deze LSA ontvangt, slaat een kopie ervan op in zijn LSA-database en verstuurt deze LSA vervolgens naar andere routers.
Nadat de database is bijgewerkt, selecteert de router uit alle beschikbare routes één beste route voor elke bestemming. Router maakt gebruik van SPF algoritme om de beste route te selecteren.
Net als andere routing algoritme SPF maakt ook gebruik van een metrische component genaamd kosten om de beste route te selecteren voor routing table.
Deze tutorial is het laatste deel van ons artikel “OSPF Routing Protocol Uitgelegd met voorbeelden”. U kunt de andere delen van dit artikel hier lezen.
OSPF Fundamentele Terminologie Uitgelegd
Deze tutorial is het eerste deel van dit artikel. In dit deel hebben we de basisterminologie van OSPF uitgelegd zoals Feature , Voordeel en Nadeel, Autonoom Systeem, Gebiedsconcept, ABR, IR, Link, Toestand, LSA en LSDB met voorbeeld.
OSPF Buurschap Voorwaarde en Vereiste
Deze tutorial is het tweede deel van dit artikel. OSPF neighborship wordt alleen gebouwd tussen twee routers als de configuratie waarde van Area ID, Authentication, Hello en Dead interval, Stub Area en MTU overeenkomen. Dit deel legt deze parameters en OSPF adjacency in detail uit met voorbeelden.
OSPF Neighbor States Uitgelegd met Voorbeeld
Deze tutorial is het derde deel van dit artikel. OSPF adjacency proces doorloopt de zeven toestanden; OSPF State down, OSPF State Init, OSPF State two ways, OSPF State Exstart, OSPF State Exchange, OSPF State Loading en OSPF State full. Dit deel legt deze toestanden met DR BDR selectie proces in detail uit met voorbeelden.
OSPF Configuratie Stap voor Stap Gids
Deze tutorial is het vierde deel van dit artikel. Het configuratie deel van OSPF omvat proces ID, Area ID en wildcard mask die de setup een beetje moeilijker maken. Dit deel legt deze parameters in detail uit met voorbeelden.
OSPF Metric cost
Logischerwijze zal een pakket meer overhead ondervinden bij het passeren van een 56Kbps seriële link dan bij het passeren van een 100Mbps Ethernet link. Respectievelijk zal het minder tijd kosten om een bandbreedteverbinding met een hogere bandbreedte te kruisen dan een bandbreedteverbinding met een lagere bandbreedte. OSPF gebruikt deze logica om de kosten te berekenen. De kosten zijn omgekeerd evenredig met de bandbreedte. Hogere bandbreedte heeft een lagere kostprijs. Lagere bandbreedte heeft hogere kosten.
OSPF gebruikt de volgende formule om de kosten te berekenen
Kost = Referentie bandbreedte / Interface bandbreedte in bps.
Referentie bandbreedte is in de OSPF documentatie (RFC 2338) gedefinieerd als een willekeurige waarde. Leveranciers moeten hun eigen referentiebandbreedte gebruiken. Cisco gebruikt 100Mbps (108) bandbreedte als referentiebandbreedte. Met deze bandbreedte zou onze vergelijking zijn
Kost = 108/interface bandbreedte in bps
Kernpunten
- Kost is een positief geheel getal.
- Elke decimale waarde zou worden afgerond naar het dichtstbijzijnde positieve geheel getal.
- Elke waarde onder 1 zou worden beschouwd als 1.
Nu we de vergelijking kennen, laten we wat wiskunde doen en de standaardkosten van enkele essentiële interfaces berekenen.
De standaardkosten van essentiële interfaces.
| Interface Type | bandbreedte | Metrische berekening | Kosten | |
| Ethernet Link | 10Mbps | 100000000/10000000 = 10 | 10 | |
| FastEthernet Link | 100Mbps | 100000000/100000000 = 1 | 1 | |
| Serial Link | 1544Kbps(standaard) | 100000000/1544000 = 64 | 100000000/1544000 = 64 | 1 |
| Serial Link | 1000000/1544000 = 64..76 | 64 |
Kosten van gemeenschappelijke lijnen
| Lijn | Bandbreedte | Metrische berekening | Kosten |
| 56 Kbps lijn | 56Kbps | 1000000/56000 = 1785.71 | 1785 |
| 64 Kbps line | 64Kbps | 100000000/64000 = 1562.5 | 1562 |
| 128 Kbps line | 128Kbps | 100000000/128000 = 781.25 | 781 |
| 512 Kbps line | 512 Kbps | 100000000/512000 = 195.31 | 195 |
| 1 Mbps lijn | 1Mbps | 100000000/1000000 = 100 | 100 |
| 10 Mbps lijn | 10Mbps | 100000000/10000000 = 10 | 10 |
| 100 Mbps lijn | 100Mbps | 100000000/100000000 = 1 | 1 |
| 1 Gbps lijn | 1Gbps | 100000000/100000000 0= 0.1 | 1 |
| 10 Gbps lijn | 10Gbps | 100000000/10000000000 = 0.01 | 1 |
SPT (Shortest Path Tree)
OSPF-router bouwt een Shortest Path Tree. SPT is net als een stamboom waarin de router de wortel is en de bestemmingsnetwerken de bladeren zijn. SPF algoritme berekent de kosten van de tak tussen de bladeren en de root. De tak met de laagste kosten wordt gebruikt om het blad te bereiken. In technische taal: de route met de laagste cumulatieve kosten tussen bron en bestemming wordt geselecteerd voor de routeringstabel.
Cumulatieve kosten = Som van alle uitgaande interfaces kosten in route
Beste route voor routeringstabel = Route die de laagste cumulatieve kosten
Samenvatting
- OSPF gebruikt SPT tree om de beste route voor routeringstabel te berekenen.
- Een SPT tree kan niet buiten het gebied groeien. Dus als een router interfaces in meerdere gebieden heeft, moet hij voor elk gebied een aparte boom bouwen.
- SPF-algoritme berekent alle mogelijke routes van bron-router naar bestemmingsnetwerk.
- Cumulatieve kosten zijn de som van alle kosten van de uitgaande OSPF-interfaces in het pad.
- Bij de berekening van cumulatieve kosten houdt OSPF alleen rekening met de uitgaande interfaces in het pad. Het telt de kosten van inkomende interfaces niet op bij de cumulatieve kosten.
- Als er meerdere routes bestaan, vergelijkt SPF de cumulatieve kosten. De route met de laagste cumulatieve kosten wordt in de routeringstabel gekozen.
Nu hebben we een basiskennis van het SPF-algoritme. In het resterende deel van deze tutorial zullen we leren hoe SPF algoritme selecteert de beste route uit de beschikbare routes.
Maak een praktijk lab zoals geïllustreerd in de volgende figuur of download deze pre-created praktijk lab en laad in de praktijk tracer.
Download OSPF oefentopologie met OSPF configuratie
Toegang CLI prompt van Router0.
Run show ip route ospf commando vanuit privilege mode om alle geleerde routes via het OSPF protocol te bekijken.
Zoals de output laat zien, heeft Router0 zes routes van OSPF in de routing tabel. We zullen door elke route gaan en uitzoeken waarom deze door OSPF als beste route voor de routing tabel is gekozen.
Route 20.0.0.0
We hebben drie routes om 20.0.0.0/8 netwerk te krijgen. Laten we de cumulatieve kosten van elke route berekenen.
Via Route R0-R1-R2-R6
Via route R0 – R3 – R4 – R6
Via route R0 – R5 – R6
| Router | Exit Interface | Bandbreedte | Metrische berekening | Kosten |
| R0 | Fa0/1 | 100Mbps | 100000000/100000000 = 1 | 1 |
| R5 | Fa0/0 | 100Mbps | 100000000/100000000 = 1 | 1 |
| R0 | Fa0/1 | 100Mbps | 100000000/100000000 = 1 | 1 |
| Cumulatieve kosten van route (1+ 1 + 1) =3 | ||||
Van deze routes, heeft route R0-R5-R6 de laagste cumulatieve kosten. Dus werd deze route geselecteerd als de beste route voor de routeringstabel.
Route 192.168.0.4
Via Route R0 – R1
R0’s Seriële 0/0/0 kosten (1562) + R1’s Seriële 0/0/1 kosten (1562) = 3124 (Cumulatieve kosten)
Via Route R0 – R3 – R4 – R6 – R2
Via Route R0 – R5 – R6 – R2
Onder deze routes, Route R0 – R5 – R6 – R2 heeft de laagste kosten, zodat het werd gekozen voor de routeringstabel.
Route 192.168.0.8
Via Route R0 – R1
R0’s Seriële 0/0/0 kosten (1562) + R1’s Seriële 0/0/1 kosten (1562) + R2’s Seriële 0/0/0 (1562) = 4686 (Cumulatieve kosten)
Via Route R0 – R3 – R4 – R6
R0’s Seriële 0/0/1 kosten (64) + R3’s Seriële 0/0/0 kosten (64) + R4’s Seriële 0/0/1 kosten (64) + R6’s Seriële 0/0/0 kosten (64) = 256 (Cumulatieve kosten)
Via Route R0 – R5 – R6
Ro’s FastEthernet 0/1 kosten (1) + R5’s FastEthernet 0/0 kosten (1) + R6’s Seriële 0/0/0 kosten (64) = 66 (Cumulatieve kosten)
Van deze routes, Route R0 – R5 – R6 heeft de laagste kosten, zodat het werd gekozen voor de routeringstabel.
Route 192.168.1.4
Via Route R0 – R1 – R2 – R6
R0’s Seriële 0/0/0 kosten (1562) + R1’s Seriële 0/0/1 (1562) + R2’s Seriële 0/0/0 (1562) + R6’s FastEthernet 0/0 (1) = 4687 (Cumulatieve kosten)
Via R0 – R3 – R4 – R6
R0’s Seriële 0/0/1 kosten (64) + R3’s Seriële 0/0/0 kosten (64) + R4’s Seriële 0/0/1 kosten (64) + R6’s FastEthernet 0/0 (1) = 193
Via R0 – R5
R0’s FastEthernet 0/1 kosten (1) + R5’s FastEthernet 0/0 kosten (1) = 2
Onder deze routes, Route R0 – R5 heeft de laagste kosten, zodat het werd geselecteerd als de beste route.
Route 192.168.2.4
Via Route R0 – R1 – R2 – R6 – R4
Via Route R0 – R5 – R6 – R4
R0’s FastEthernet 0/1 cost (1) + R5’s FastEthernet 0/0 cost (1) + R6’s Serial 0/0/1 (64) + R4’s Serieel 0/0/0 kosten (64) = 130
Via Route R0 – R3
R0’s Serieel 0/0/1 kosten (64) + R3’s Serieel 0/0/0 kosten (64) = 128
Onder deze routes, Route R0 – R3 heeft de laagste kosten voor bestemming 192.168.2.4.
Route 192.168.2.8
Via Route R0 – R3 – R4
R0’s Seriële 0/0/1 kosten (64) + R3’s Seriële 0/0/0 kosten (64) + R4’s Seriële 0/0/1 kosten (64) = 192
Via Route R0 – R1 – R2 – R6
Ro’s Seriële 0/0/0 kosten (1562) + R1’s Seriële 0/0/1 kosten (1562) + R2’s Seriële 0/0/0 kosten (1562) + R6’s Seriële 0/0/1 kosten (64) = 4750
Via Route R0 – R5 – R6
R0’s FastEthernet 0/1 kosten (1) + R5’s FastEthernet 0/0 kosten (1) + R6’s Seriële 0/0/1 kosten (64) = 66
Route R0 – R5 – R6 heeft de laagste kostenwaarde.
Na het selecteren van de beste route voor elke bestemming OSPF-netwerk ziet er als volgt figuur.
OSPF Route cost Manipulation
We kunnen manipuleren OSPF route kosten op twee manieren.
- Door de bandbreedte van de interface te veranderen
- Door de referentie bandbreedte waarde te veranderen
Door de bandbreedte van de interface te veranderen
Sub interface mode commando Bandwidth wordt gebruikt om de bandbreedte van de ondersteunde interface in te stellen.
Als de bandbreedte is ingesteld door dit commando, zal OSPF het gebruiken. Als bandbreedte niet is ingesteld, zal het de standaard bandbreedte van de interface gebruiken.
Wanneer we een interface inschakelen, wijst de router er automatisch een bandbreedte waarde aan toe, gebaseerd op het type. Bijvoorbeeld, de seriële interface heeft een standaard bandbreedte van 1544k. Totdat we deze waarde met bandbreedte commando veranderen, zal het worden gebruikt waar het nodig is.
Laat me nog een ding duidelijk maken over bandbreedte. Het veranderen van de standaard bandbreedte met het bandbreedte commando verandert de werkelijke bandbreedte van de interface niet. Noch de standaard bandbreedte noch de bandbreedte ingesteld door het bandbreedte commando heeft iets te maken met de werkelijke bandbreedte van de laag één link.
Wat voor doel lost dit commando dan op?
Dit commando wordt alleen gebruikt om het routing protocol te beïnvloeden dat bandbreedte gebruikt in het route selectie proces zoals OSPF en EIGRP.
We hebben al een voorbeeld van deze methode gezien in ons voorbeeld. We veranderden de standaard bandbreedte (1544Kbps) in een aangepaste (64kbps) bandbreedte op R0’s serieel 0/0/0, R1’s serieel 0/0/1 en R2’s serieel 0/0/0. Als gevolg van deze verandering R0 nam een andere router voor 192.168.0.4 netwerk.
Laten we dit begrijpen in meer detail.
Courante kosten voor bestemming 192.168.0.4 van R0
Via Route R0 – R1
R0’s Seriële 0/0/0 kosten (1562) + R1’s Seriële 0/0/1 kosten (1562) = 3124 (Cumulatieve kosten)
Via Route R0 – R5 – R6 – R2
Via Route R0 – R3 – R4 – R6 – R2
Onder deze routes, Route R0 – R5 – R6 – R2 heeft de laagste kosten, zodat het werd gekozen voor de routeringstabel.
Wel … welke route zouden we hebben gekozen, als we standaard bandbreedte hadden gebruikt?
Kosten voor bestemming 192.168.0.4 van R0 met standaard bandbreedte.
Via Route R0 – R1
R0’s Serial 0/0/0 kosten (64) + R1’s Serial 0/0/1 kosten (64) = 128 (Cumulatieve kosten)
Via Route R0 – R5 – R6 – R2
Via Route R0 – R3 – R4 – R6 – R2
Onder deze routes, Route R0 – R1 heeft de laagste kosten waarde, dus zou het worden geselecteerd voor de routeringstabel. Dus door het veranderen van de interface bandbreedte hebben we in feite invloed op het route selectie proces.
Door het veranderen van de referentie bandbreedte waarde
Zoals ik al eerder heb vermeld, gebruikt OSPF standaard 100Mbps bandbreedte als een referentie bandbreedte. Het veranderen van deze waarde zou ook de kosten van de route veranderen. Als we 1000Mbps als referentie bandbreedte gebruiken, zouden de kosten van een 100Mbps link 10 worden. Dit klinkt goed, vooral als we links met een hogere bandbreedte in ons netwerk hebben. Kijk bijvoorbeeld eens naar de volgende figuur.
Welke route zal R2 nemen om het netwerk van 10.0.0.0/8 te bereiken?
Route R2 – R3
In deze route hebben we twee exit punten. Beide punten hebben standaard 1oo Mbps snelheid.
R2’s FastEthernet cost (100000000/100000000) = 1
R3’s FastEthernet cost (100000000/100000000) = 1
Kosten van deze route 1 + 1 = 2
Route R2 – R1 – R3
In deze route hebben we drie exit punten. Twee exit punten (R2 en R1) hebben 1 Gbps link.
R2’s FastEthernet cost (100000000/1000000000) = .1 (Alles onder 1 zou worden beschouwd als 1)
R3’s FastEthernet (100000000/1000000000) = .1 (Alles onder 1 zou worden beschouwd als 1)
R3’s FastEthernet cost (100000000/100000000) = 1
Kosten van deze route 1 + 1 + 1 = 3
Met standaard referentie bandbreedte zal R2 kiezen voor Route R2 – R3, wat niet goed is.
We kunnen de referentie bandbreedte aanpassen met auto-cost reference-bandwidth ref-band command.
We moeten de referentie bandbreedte op alle routers van het netwerk aanpassen. Een onjuiste referentiebandbreedte kan ertoe leiden dat routers voortdurend het SPF-algoritme uitvoeren, wat een ernstig prestatieprobleem kan veroorzaken.
Referentiebandbreedte wordt toegewezen in Mbps. Geldig bereik is 1 tot 4294967. Standaard referentie bandbreedte is 100Mbps.
Helaas bevat packet tracer dit commando niet. Voor de praktijk van dit bevel te gebruiken gelieve andere simulatorsoftware die dit bevel steunen of echte router gebruiken.
Wijzigen de referentiebandbreedte in 1000Mbps op alle drie de routers met de volgende commando’s
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 #
Routekosten met nieuwe referentie bandwidth
{module in_art_slot_10}
Route R2 – R3
R2’s FastEthernet cost (1000000000/100000000) = 10
R3’s FastEthernet cost (1000000000/100000000) = 10
Kosten van deze route 10 + 10 = 20
Route R2 – R1 – R3
R2’s FastEthernet cost (1000000000/1000000000) = 1
R3’s FastEthernet (1000000000/1000000000) = 1
R3’s FastEthernet cost (1000000000/100000000) = 10
Kosten van deze route 1 + 1 + 10 = 12
In dit geval zal Route R2-R1-R3 zal worden geselecteerd, dat is de kortste route voor bestemming.
Dat is alles voor dit artikel. Ik hoop dat je nu een beter begrip hebt van OSPF Routing protocol. In het volgende artikel zal ik Access List in detail uitleggen met voorbeelden.