OSPF komponenter

OSPF inledning | Link-state operation

Alla routing-protokoll, inklusive OSPF, består av routrar, meddelanden (paket), databaser och en routing-algoritm. Dessa komponenter samverkar för att bestämma den mest optimala vägen för datatrafik i nätverket.

OSPF-routrar utbyter meddelanden för att etablera grannrelationer, synkronisera information relaterad till topologi och uppdatera routing-tillstånd i nätverket. Genom att använda specifika paket säkerställs att alla routrar har en enhetlig och uppdaterad bild av nätverkets topologi.

OSPF meddelande/paket

Routrar som kör OSPF använder fem typer av paket för att utbyta routing-information:

1. Hello – Upptäcker grannar och etablerar relationer.
2. Database Description (DBD) – Sammanfattar och jämför databasens innehåll mellan routrar.
3. Link-State Request (LSR) – Begär mer detaljerad topologiinformation från en granne.
4. Link-State Update (LSU) – Innehåller routinguppdateringar och sprider LSAs.
5. Link-State Acknowledgment (LSAck) – Bekräftar mottagna LSU-meddelanden

OSPF Databaser

OSPF-meddelanden används för att skapa och underhålla tre databaser som är centrala för OSPF-funktionen:

Adjacency databas och Neighbor tabell

Neighbor-tabellen innehåller en lista över alla OSPF-routrar som en given router har etablerat tvåvägskommunikation med. Denna databas spelar en central roll i OSPF:s funktion genom att hålla reda på grannar och deras tillstånd i relation till adjacensbildning.

Varje router har en unik Neighbor Table, eftersom den endast innehåller information om routrar som är direkt anslutna till just den routern.
Routrar blir grannar genom att utbyta Hello-paket, där de bekräftar sin närvaro och kompatibilitet.
Neighbor-tabellen hjälper till att identifiera Designated Router (DR) och Backup Designated Router (BDR) på multi-access-nätverk, såsom Ethernet.
För att visa tabellens innehåll kan man använda kommandot: show ip ospf neighbor

Link-State Database (LSDB) och Topology tabell

Link-State Database (LSDB) är en central komponent i OSPF och innehåller information om samtliga routrar och länkar inom ett område. Den används för att skapa en detaljerad bild av nätverkets topologi och beräkna de bästa vägarna till varje destination.

Innehåller information om alla routrar och länkar i nätverket, inklusive nätverksprefix, kostnader och anslutningar.
Representerar nätverkets fullständiga topologi, vilket gör att varje router kan skapa en SPF-trädstruktur för att beräkna kortaste vägen.
Identisk hos alla routrar inom samma area, eftersom OSPF säkerställer att varje router har en synkroniserad kopia av LSDB via LSA-uppdateringar.
Används av Dijkstra’s SPF-algoritm för att räkna ut den optimala vägen till varje destination och uppdatera routingtabellen.

För att visa tabellens innehåll kan man använda kommandot: show ip ospf database eller show ip ospf topology.

Forwarding Database och Routing-tabell

Forwarding Database, även kallad Routing Table, innehåller de faktiska rutter som används för att vidarebefordra paket i nätverket. Den skapas genom att köra Dijkstra’s SPF-algoritm på Link-State Database (LSDB) och används av routern för att fatta beslut om hur datatrafik ska dirigeras.

Innehåller de bästa beräknade rutterna, baserade på OSPF:s SPF-algoritm.
Unik för varje router, eftersom varje enhet beräknar sina egna optimala vägar beroende på sin position i nätverket.
Anger nästa hopp och utgående gränssnitt för att nå varje destination.
Används för faktisk paketvidarebefordran, till skillnad från LSDB, som endast representerar nätverkets topologi.

För att visa routing-tabellen används kommandot: show ip route

OSPF Algoritmen

OSPF använder Dijkstra’s Shortest Path First (SPF)-algoritm för att beräkna den mest effektiva vägen genom nätverket. Algoritmen arbetar genom att analysera information i Link-State Database (LSDB) och beräkna den ackumulerade kostnaden för att nå varje destination.

Hur fungerar SPF-algoritmen i OSPF?

Bygga topologitabellen – Routern samlar in Link-State Advertisements (LSAs) från sina grannar och skapar en topologidatabas (LSDB), som innehåller en fullständig karta över nätverket inom ett OSPF-område.
Skapa SPF-trädet – Routern betraktar sig själv som roten i trädet och beräknar den kortaste vägen till varje annan nod i nätverket.
Beräkna den bästa vägen – SPF-algoritmen jämför ackumulerad kostnad (bandbreddsbaserad metrik) för varje möjlig väg och väljer den mest optimala rutten.
Uppdatera Forwarding-databasen – De bästa vägarna från SPF-trädet lagras i Forwarding Database, som används för att skapa den slutliga routing-tabellen.

Dessa beräkningar säkerställer att OSPF alltid använder den mest effektiva och aktuella vägen till varje destination, vilket gör det till ett dynamiskt och snabbt konvergerande routing-protokoll.