Phần này mô tả hai chủ đề chính:
Mặc dù các chủ đề này có vẻ như là các khái niệm riêng biệt, phần lớn các chọn lựa thiết kế OSPF ảnh hưởng trực tiếp đến kiểu LSA trong mạng và đặt ra các ràng buộc trên những láng giềng có thể trao đổi các LSA này.
Phần này bắt đầu bằng thiết kế OSPF và nhắc lại những thuật ngữ sau đó sẽ chuyển sang các kiểu LSA. Cuối của phần này, các kiểu OSPF area sẽ được đề cập đến, bao gồm việc mô tả từng biến thể thay đổi của các LSA trên các kiểu vùng ngõ cụt của OSPF.
Thiết kế OSPF sử dụng một nhóm các kết nối vào các vùng liên tục. Các router có các kết nối đến các vùng khác nhau được gọi là router ở biên giới của vùng (Area Border Router - ABR). Các router ABR phải được kết nối về vùng 0 (area 0) hay còn gọi là vùng xương sống (backbone area). ASBR sẽ đưa các tuyến bên ngoài vào trong miền OSPF, những tuyến được học từ quá trình phân phối lại.
Hình 10.5: Các vùng xuất hiện trong OSPF
Các mạng có thể dùng mạng OSPF đơn vùng nhưng việc sử dụng các vùng OSPF sẽ giúp tăng thời gian hội tụ và giảm phí tổn trong mạng OSPF. OSPF dùng khái niệm vùng sẽ có các lợi điểm sau đây:
Khi so sánh việc sử dụng một vùng với nhiều vùng, số router hay số kết nối không giảm đi nhưng kích thước của LSDB trên phần lớn các router sẽ giảm. LSDB giảm là do một ABR không truyền các LSA loại 1 và 2 từ vùng này sang vùng khác, thay vào nó truyền loại 3 tóm tắt LSA. LSA loại 1 và 2 có thể xem như là các thông tin chi tiết gây ra phần lớn tính toán trong thuật toán SPF. Bằng cách đại diện các chi tiết trong loại 1 và 2 LSA trong những cách khác nhau trong những vùng khác, OSPF sẽ đạt được mục đích giảm tác động của SPF.
Bảng 10.3 liệt kê các kiểu LSA và các mô tả để tham khảo. Sau đó từng kiểu LSA sẽ được mô tả chi tiết trong ngữ cảnh của một mạng đang hoạt động.
|
Kiểu LSA |
Tên chung |
Mô tả |
|
1 |
Router |
Mỗi router có một LSA loại này, liệt kê tất cả các RID và địa chỉ IP của tất cả các cổng. Đại diện cho mạng stub. |
|
2 |
Mạng |
Mỗi mạng trung gian sẽ có một LSA. Được tạo ra bởi DR và tượng trưng cho toàn bộ mạng và các cổng kết nối vào mạng. |
|
3 |
Tóm tắt mạng |
Được tạo ra bởi ABR để tượng trưng cho các LSA kiểu 1 và kiểu 2 khi được quảng bá sang vùng khác. Định nghĩa các kết nối, các liên kết (subnets) trong vùng ban đầu và chi phí để đi về kết nối đó nhưng không có thông tin về sơ đồ mạng. |
|
4 |
Tóm tắt ASBR |
Cũng giống như LSA loại 3 ngoại trừ kiểu LSA này quảng bá các tuyến dạng host được dùng để đến một ASBR. |
|
5 |
AS bên ngoài |
Được tạo ra bởi ASBR cho những tuyến ngoại được đưa vào trong OSPF. |
|
6 |
Nhóm thành viên |
Định nghĩa cho MOSPF, không được Cisco IOS hỗ trợ kiểu này. |
|
7 |
NSSA bên ngoài |
Tạo bởi ASBR bên trong một vùng NSSA, ngoại trừ một LSA loại 5. |
|
8 |
Các thuộc tính bên ngoài |
Không được hiện thực trong Cisco IOS |
|
9-11 |
Không rõ ràng |
Được dùng như một loại LSA tổng quát để cho phép các mở rộng trong tương lai của OSPF. Ví dụ kiểu 10 đã được điều chỉnh đế mạng lưu lượng MPLS. |
Bảng 10.3: Các kiểu LSA trong OSPF
Trước khi đi vào mô tả các kiểu LSA, ta cần biết thêm hai định nghĩa:
LSA kiểu 1 và 2
Mỗi router tạo và phát tán các LSA kiểu 1 cho chính nó. Các LSA này mô tả router, các cổng của nó (trong vùng đó) và một danh sách các router láng giềng (trong vùng đó) của từng cổng. LSA được nhận dạng bằng thông số định danh tình trạng kết nối (LSID) bằng với RID của router đó.
Kiểu LSA 2 tượng trưng cho một mạng trung chuyển trong đó có một DR đã được bầu chọn. Thông số LSID là RID của DR trên mạng đó. Chú ý rằng kiểu LSA kiểu 2 không được tạo ra trên những mạng con trong đó không có bầu chọn DR.
Khi đã có tất cả các LSA kiểu 1 và kiểu 2 của một vùng trong LSDB, thuật toán SPF phải có thể tạo ra một đồ thị của mạng, tính toán các tuyến đường có thể và cuối cùng chọn ra đường đi tốt nhất. Ví dụ hình 10.6 mô tả một mạng được dùng trong các ví dụ kế tiếp.
Hình 10.6: Mạng đang sử dụng OSPF
Hình 10.7: Các loại LSA kiểu 1 và LSA kiểu 2
Đối với những mạng không có DR, các LSA kiểu 1 sẽ lưu đủ thông tin cho thuật toán SPF để tạo ra mô hình toán của sơ đồ mạng. Ví dụ, R1 và R3 dùng các cổng con dạng điểm-điểm và kiểu mạng OSPF điểm-điểm. SPF có thể lựa ra các LSA kiểu 1 và 2 của R1 và R3 trong hình để biết rằng hai router là kết nối trực tiếp. Đối với mạng trung chuyển có DR, OSPF dùng LSA kiểu 2 để mô hình hóa mạng như là một nốt trong mô hình tính toán của SPF. Bởi vì SPF xem LSA kiểu 2 như là một nốt trong đồ thị, loại LSA này thỉnh thoảng còn được gọi là nốt giả (pseudonode).
Loại LSA kiểu 2 bao gồm tham chiếu đến RID của tất cả các router đang là láng giềng của DR trên mạng đó. Thông tin này kết hợp với LSA kiểu 1 cho từng router kết nối vài mạng con được đại diện bởi kiểu 2 cho phép SPF xây dựng một hình ảnh chính xác của mạng.
Cơ sở dữ liệu LSDB của R3 được hiển thị, trong đó LSA kiểu 1 được liệt kê như là trạng thái kế nối của router và LSA loại 2 được liệt kê như là trạng thái liên kế của mạng. Kết quả của lệnh mô tả từng loại LSA, theo thứ tự.
R3# show ip ospf database
OSPF Router with ID (3.3.3.3) (Process ID 1)
Router Link States (Area 3)
Link ID ADV Router Age Seq# Checksum Link count
1.1.1.1 1.1.1.1 1203 0x80000025 0x0072C3 2
3.3.3.3 3.3.3.3 779 0x80000027 0x003FB0 3
10.3.3.33 10.3.3.33 899 0x80000020 0x002929 2
Net Link States (Area 3)
Link ID ADV Router Age Seq# Checksum
10.3.1.3 3.3.3.3 1290 0x8000001F 0x00249E
! Lines omitted for brevity
Kế tiếp, các ID của kết nối bao gồm trong lệnh show, liệt kê các chi tiết cho một LSA kiểu 2 bên trong vùng 3. Chú ý rằng ID của liên kết là địa chỉ DR trên mạng đó, từ khóa “network” ám chỉ đến kiểu LSA (LSA kiểu 2).
R3# show ip ospf database network 10.3.1.3
OSPF Router with ID (3.3.3.3) (Process ID 1)
Net Link States (Area 3)
Routing Bit Set on this LSA
LS age: 1304
Options: (No TOS-capability, DC)
LS Type: Network Links
Link State ID: 10.3.1.3 (address of Designated Router)
Advertising Router: 3.3.3.3
LS Seq Number: 8000001F
Checksum: 0x249E
Length: 32
Network Mask: /23
Attached Router: 3.3.3.3
Attached Router: 10.3.3.33
Kế tiếp, LSA kiểu 1 cho R3 được liệt kê. ID của kết nối là RID của R3. Chú ý rằng LSA bao gồm các tham chiếu đến các kết nối stub và các kết nối trung chuyển kết nối đến R3. Từ khóa router mô tả kiểu LSA là router (LSA kiểu 1).
R3# show ip ospf database router 3.3.3.3
OSPF Router with ID (3.3.3.3) (Process ID 1)
Router Link States (Area 3)
LS age: 804
Options: (No TOS-capability, DC)
LS Type: Router Links
Link State ID: 3.3.3.3
Advertising Router: 3.3.3.3
LS Seq Number: 80000027
Checksum: 0x3FB0
Length: 60
Number of Links: 3
Link connected to: another Router (point-to-point)
(Link ID) Neighboring Router ID: 1.1.1.1
(Link Data) Router Interface address: 10.3.13.3
Number of TOS metrics: 0
TOS 0 Metrics: 64
Link connected to: a Stub Network
(Link ID) Network/subnet number: 10.3.13.0
(Link Data) Network Mask: 255.255.255.0
Number of TOS metrics: 0
TOS 0 Metrics: 64
Chú ý rằng LSA của R3 muốn chỉ đến một mạng trung chuyển, dựa trên RID của DR. Các dòng này cho phép OSPF biết rằng router này (R3) kết nối đến mạng trung chuyển trong đó có LSA kiểu 2 là 10.3.1.3
Link connected to: a Transit Network
(Link ID) Designated Router address: 10.3.1.3
(Link Data) Router Interface address: 10.3.1.3
Number of TOS metrics: 0
TOS 0 Metrics: 10
Dưới đây, các tuyến từ R3 đến R1 để về mạng 10.3.2.0/23 được hiển thị. Chú ý giá trị chi phí là giá trị cộng dồn cho từng cổng ra để đi về mạng đó. Ví dụ chi phí của R3 là tổng chi phí của các cổng ra (10) cộng với cổng ra của R33. Chi phí của R1 dựa trên ba ngõ ra: R1 (chi phí 64), R3 (chi phí 10) và R33 (chi phí 1), tổng cộng là 75. Chú ý rằng thời gian đi kèm với tuyến vì LSA này đến đầu tiên ở router, ngay cả khi LSA đã được cập nhật lại thông qua khoảng thời gian làm mới trạng thái liên kết.
R3# show ip route ospf 1 | include 10.3.2.0
O 10.3.2.0/23 [110/11] via 10.3.1.33, 17:08:33, Ethernet0/0
R1# show ip route ospf | include 10.3.2.0
O 10.3.2.0/23 [110/75] via 10.3.13.3, 17:10:15, Serial0/0.3
Lệnh show ip ospf database liệt kê các LSA trong LSDB của router đó trong đó LSA kiểu 1 (router LSA) được liệt kê trước, sau đó kiểu 2 (trạng thái kết nối của mạng) sau đó là các kiểu LSA. Cũng lưu ý rằng LSDB cho vùng 3 sẽ tương tự trên R33, R3 và R1. Tuy nhiên trên R1, lệnh show ip ospf database liệt kê tất cả các hàng của cơ sở dữ liệu LSDB của R1, bao gồm các LSA từ các vùng khác. Vì vậy dùng một router nội vùng để kiểm tra LSDB có thể là cách tốt nhất để bắt đầu tìm lỗi của một vấn đề. Cũng lưu ý chi phí của các tuyến trên R3 và R1 ở cuối của ví dụ. Thuật toán SPF đơn giản chỉ thêm vào các chi phí dọc đường đi từ gốc là router. Để chỉ ra một mạng là bị lỗi, các loại LSA kiểu 1 và 2 sẽ bị thay đổi sang giá trị là 16,777,215 (2 lũy thừa 24 –1). Đây được xem là giá trị lớn nhất của OSPF.
LSA kiểu 3 và các giá trị chi phí bên trong một vùng
ABR không truyền LSA kiểu 1 và 2 từ một vùng này đến một vùng khác. Thay vào đó, ABR quảng bá kiểu 3 vào một vùng để mô tả các mạng được mô tả trong cả hai kiểu 1 và 2 trong một vùng khác. Kiểu 3 mô tả một vector đơn giản: địa chỉ mạng, mặt nạ và chi phí của ABR để đến mạng đó. Ta hãy xem hình 10.8:
Hình 10.8: Loại LSA kiểu 3 trong OSPF
Ví dụ dưới đây tập trung vào ba địa chỉ mạng bên trong vùng 3, kiểm tra các LSA kiểu 3 được tạo ra bởi ba mạng con trên R1. Chú ý rằng ví dụ này hiển thị các lệnh trên S2. S2 có cơ sở dữ liệu LSDB vùng 0 tương tự với R1.
S2 là thành viên của vùng 0 không có kiểu 1 và kiểu 2 như trong R3. Tuy nhiên kiểu 3 LSA (liệt kê như là tóm tắt kết nối mạng) mô tả cả ba mạng con bên trong vùng 3. R1 được mô tả như là router quảng bá bởi vì nó tạo ra LSA kiểu 3.
S2# show ip ospf database
! Lines omitted for brevity
Summary Net Link States (Area 0)
Link ID ADV Router Age Seq# Checksum
10.3.0.0 1.1.1.1 257 0x80000001 0x00A63C
10.3.2.0 1.1.1.1 257 0x80000001 0x009A45
10.3.13.0 1.1.1.1 261 0x80000021 0x007747
! Lines omitted for brevity
Chú ý từ khóa summary được dùng để xem LSA kiểu 3. Giá trị chi phí phản ảnh chi phí của R1 để đến các mạng bên trong vùng 3.
S2# show ip ospf database summary 10.3.0.0
OSPF Router with ID (8.8.8.8) (Process ID 1)
Summary Net Link States (Area 0)
Routing Bit Set on this LSA
LS age: 341
Options: (No TOS-capability, DC, Upward)
LS Type: Summary Links(Network)
Link State ID: 10.3.0.0 (summary Network Number)
Advertising Router: 1.1.1.1
LS Seq Number: 80000001
Checksum: 0xA63C
Length: 28
Network Mask: /23
TOS: 0 Metric: 74
Kế tiếp, các tuyến của S2 đến cả ba mạng con được liệt kê. S2 tính toán chi phí của nó dựa trên chi phí để đến R1, thêm vào chi phí liệt kê trong LSA kiểu 3. Ví dụ, chi phí của LSA kiểu 3 về mạng 10.3.0.0/23 là 74, S2 thêm vào chi phí đó để đến ABR R1 (chi phí 1) cho giá trị chi phí 75.
S2# show ip route ospf | include 10.3
O IA 10.3.13.0/24 [110/65] via 10.1.1.1, 00:16:04, Vlan1
O IA 10.3.0.0/23 [110/75] via 10.1.1.1, 00:05:08, Vlan1
O IA 10.3.2.0/23 [110/76] via 10.1.1.1, 00:05:12, Vlan1
Kế tiếp, chi phí của S2 để đi đến RID 1.1.1.1 được liệt kê bằng 1.
S2# show ip ospf border-routers
OSPF Process 1 internal Routing Table
Codes: i—Intra-area route, I—Inter-area route
i 1.1.1.1 [1] via 10.1.1.1, Vlan1, ABR, Area 0, SPF 18
i 2.2.2.2 [1] via 10.1.1.2, Vlan1, ABR, Area 0, SPF 18
i 7.7.7.7 [1] via 10.1.1.3, Vlan1, ASBR, Area 0, SPF 18
Dưới đây, lệnh show ip ospf statistics liệt kê số lần tính toán SPF.
R1# show ip ospf stat
OSPF process ID 1
------------------------------------------
Area 0: SPF algorithm executed 6 times
Area 3: SPF algorithm executed 15 times
Area 4: SPF algorithm executed 6 times
Area 5: SPF algorithm executed 5 times
! Lines omitted for brevity
Ví dụ dưới mô tả cách thức S2 tính toán chi phí của nó về các mạng của vùng 3 như thế nào. Các router tính toán chi phí cho một tuyến đến một mạng định nghĩa trong LSA kiểu 3 bằng cách thêm vào những thông tin sau:
Bạn có thể thấy chi phí được khai báo trong LSA kiểu 3 bằng câu lệnh show ip ospf database summary linkid và chi phí để đến router ABR đang quảng bá bằng câu lệnh show ip ospf border-routers. Khi các LSA kiểu 1 và 2 thay đổi làm ảnh hưởng đến các tuyến bên dưới (ví dụ như khi có một kết nối bị lỗi), từng router trong vùng phải chạy lại SPF nhưng các router trong các vùng khác không cần.
Nét đẹp của tiến trình tính toán hai bước này là nó cho phép giảm thiểu đáng kể số lượng phép toán của SPF. Ví dụ, nếu cổng E0/0 của R3 bị lỗi, cả ba router trong vùng 3 phải chạy SPF bên trong vùng đó. Tuy nhiên các router không nằm bên trong vùng 0 sẽ không chạy SPF mặc dù nó cập nhật bảng định tuyến. Tiến trình này gọi là tính toán một phần (partial SPF).
Ví dụ, giả sử rằng cổng LAN của R3 bị lỗi. R33 sau đó sẽ cập nhật các LSA kiểu 2 của nó, khai báo giá trị chi phí là 16,777,215. R1 đến lượt nó cập nhật LSA kiểu 3 của mạng 10.3.0.0/23, phát tán thông điệp này thông qua vùng 0. Bước kế tiếp mô tả việc đơn giản tính toán: S2 dùng tiến trình tính toán hai bước, đơn giản thêm vào chi phí của nó về R1 (là 1) vào giá trị 16,777,215. Sau đó nhận ra là giá trị này đã vượt quá dãy cho phép và xóa tuyến ra khỏi bảng định tuyến.
S2 không thực sự chạy SPF để tìm ra cây SPF mới. Điểm đặc biệt quan trọng là quá trình tính toán một phần xảy ra mà không cần bất cứ quá trình tóm tắt tuyến nào. Với OSPF, quá trình tóm tắt tuyến giúp giảm số tuyến tổng thể mà thuật toán SPF cần tính toán nhưng quá trình tóm tắt tuyến không yêu cầu tính toán một phần.
LSA kiểu 4 và 5 cho phép hai kiểu tuyến ngoại được gọi là kiểu 1 và kiểu 2. Các kiểu này xác định nếu chỉ dùng chi phí bên ngoài thì gọi là E2 (external type 2) hoặc sẽ tính luôn chi phí bên trong và chi phí bên ngoài (E1).
Khi một ASBR đưa vào một route E2, nó tạo ra một LSA type 5 cho mạng. LSA liệt kê giá trị chi phí. Router ASBR sau đó sẽ phát tán các LSA kiểu 5 trên toàn vùng. Các router khác đơn giản dùng chi phí liệt kê trong LSA, không cần thiết thêm vào chi phí trên bất cứ kết nối nào trong miền OSPF.
Để hỗ trợ kiểu E1, router ASBR tạo ra cả hai kiểu LSA kiểu 4 cho chính nó và kiểu 5. Cả hai kiểu LSA này được phát tán trong toàn mạng OSPF, bao gồm việc truyền thông tin ABR vào vùng khác. Các router khác tính toán chi phí để đến các route mức E1 tương tự như cách thức chi phí được tính toán cho LSA kiểu 3 như thế nào: tính chi phí đi đến ASBR và sau đó thêm vào chi phí đi đến LSA kiểu 5. Hình 10.9 liệt kê các cơ chế để chỉ ra LSA được truyền như thế nào và cách chi phí được tính toán.
Hình 10.9: Cách thức truyền LSA và chi phí được tính toán
Theo định nghĩa, các tuyến E1 bao gồm chi phí được gán khi ASBR đưa tuyến vào miền OSPF, thêm vào bất kỳ chi phí nào bên trong miền OSPF. Để tính toán chi phí cho tuyến E1, một router bên trong một vùng khác phải dùng phép tính hai bước để tính ra chi phí bên trong và bước thứ ba là thêm vào chi phí bên ngoài. Ví dụ khi R3 là thành viên của vùng 3 tính toán chi phí để đến mạng 192.168.2.0/24 (là một tuyến ngoại loại E1), R3 sẽ thêm vào các chi phí sau:
Ví dụ dưới đây mô tả các thành phần của chi phí và LSA cho hai tuyến ngoại là 192.168.1.0/24 E1 với chi phí là 20, và 192.168.2.0/24 E2 cũng với chi phí là 20.
R3 đã học hai LSA kiểu 5.
R3# show ip ospf database | begin Type-5
Type-5 AS External Link States
Link ID ADV Router Age Seq# Checksum Tag
192.168.1.0 7.7.7.7 1916 0x8000002B 0x0080EF 0
192.168.2.0 7.7.7.7 1916 0x80000028 0x00FEF2 0
Kế tiếp, các chi tiết cho E2 192.168.2.0 được liệt kê, với kiểu chi phí là E2.
R3# show ip ospf database external 192.168.2.0
OSPF Router with ID (3.3.3.3) (Process ID 1)
Type-5 AS External Link States
Routing Bit Set on this LSA
LS age: 1969
Options: (No TOS-capability, DC)
LS Type: AS External Link
Link State ID: 192.168.2.0 (External Network Number)
Advertising Router: 7.7.7.7
LS Seq Number: 80000028
Checksum: 0xFEF2
Length: 36
Network Mask: /24
Metric Type: 2 (Larger than any link state path)
TOS: 0
Metric: 20
Forward Address: 0.0.0.0
External Route Tag: 0
Kế tiếp, R1 quảng bá chi phí bằng 1 giữa chính nó và ASBR.Chú ý rằng RID của S1 được liệt kê với ABR truyền LSA vào trong vùng 3, RID của R1 cũng được liệt kê.
R3# show ip ospf database asbr-summary
OSPF Router with ID (3.3.3.3) (Process ID 1)
Summary ASB Link States (Area 3)
Routing Bit Set on this LSA
LS age: 923
Options: (No TOS-capability, DC, Upward)
LS Type: Summary Links(AS Boundary Router)
Link State ID: 7.7.7.7 (AS Boundary Router address)
Advertising Router: 1.1.1.1
LS Seq Number: 8000000A
Checksum: 0x12FF
Length: 28
Network Mask: /0
TOS: 0 Metric: 1
Dưới đây R3 tính toán chi phí về R1 (64) và sau đó về S2 (7.7.7.7). Chú ý rằng tổng 65 được tính toán như là chi phí để đến ABR bằng 64 cộng thêm 1 để đến ASBR.
R3# show ip ospf border-routers
OSPF Process 1 internal Routing Table
Codes: i—Intra-area route, I—Inter-area route
i 1.1.1.1 [64] via 10.3.13.1, Serial0/0.1, ABR, Area 3, SPF 30
I 7.7.7.7 [65] via 10.3.13.1, Serial0/0.1, ASBR, Area 3, SPF 30
Dưới đây, từng tuyến sẽ được đánh dấu như là E1 hay E2, trong đó chi phí của E1 bao gồm chi phí bên ngoài (20) cộng với chi phí để đến ASBR (65).
R3# show ip route | include 192.168
O E1 192.168.1.0/24 [110/85] via 10.3.13.1, 00:50:34, Serial0/0.1
O E2 192.168.2.0/24 [110/20] via 10.3.13.1, 00:50:34, Serial0/0.1
Điểm được và mất trong thiết kế OSPF bao gồm chọn lựa kết nối cho các vùng đặc biệt với mục đích tăng tốc sự hội tụ, giảm bộ nhớ và tài nguyên tính toán, giữ bảng định tuyến nhỏ thông qua quá trình tóm tắt tuyến.
Ví dụ, bằng cách dùng một số lượng lớn các vùng và chuyển đổi LSA kiểu 1 và 2 sang kiểu 3, các LSDB có thể trở nên nhỏ hơn. Ngoài ra các kết nối chập chờn trong một vùng chỉ yêu cầu SPF tính toán lại trong vùng đó do đặc điểm tính toán SPF từng phần. Thêm vào đó, ABR và ASBR có thể được cấu hình để tóm tắt các tuyến, giảm số lượng LSA kiểu 3 đưa vào các vùng khác.
Mục đích thiết kế của OSPF là giảm thời gian hội tụ, giảm chi phí xử lý và cải tiến độ ổn định của mạng. Chú ý từ tóm tắt (summary) trong OSPF thường bao gồm các tình huống sau:
Link phần 4: GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF (PHẦN 4)
