Länkstatusuppdatering     |      OSPF grannskap

Nu när du är bekant med OSPF:s länkstatuspaket, ska vi gå igenom hur dessa paket samverkar i en OSPF-router. När en router ansluts till ett nätverk följer den en serie steg för att:

• • Etablera grannrelationer med andra OSPF-routrar i nätverket.
  • Utbyta routing-information för att bygga en bild av nätverkets topologi.
  • Beräkna de bästa rutterna med hjälp av Dijkstra’s SPF-algoritm.
  • Uppnå konvergens, där alla routrar har en enhetlig och stabil routingtabell.

Denna process sker genom sju olika OSPF-statusar, där varje status representerar ett steg i etableringen av en fullständigt synkroniserad OSPF-router.

OSPF-statusar och deras funktioner

1. Down– Routerns interface är konfigurerat för OSPF och tillhör en specifik OSPF-process. Routern börjar skicka Hello-paket på sina OSPF-aktiverade interface. Även om routern är aktiv i OSPF-processen, har den ännu inte upptäckt några grannar. Därför är den i ”Down state”.
2. Init – När en router går in i Init-status har den skickat Hello-paket och börjat ta emot Hello-paket från andra routrar i nätverket. Dock har en grannrelation ännu inte etablerats, eftersom routern fortfarande väntar på att se sitt eget Router-ID i ett inkommande Hello-paket.Vid detta steg kontrollerar routern att parametrarna i Hello-paketen matchar dess egna konfigurationsinställningar, inklusive:
   • Area-ID
   • Hello- och Dead-timers
   • Stubflaggor
   • Autentisering

   När parametrarna är korrekta, lägger routern till avsändarens Router-ID i sin lista över potentiella grannar. Först när routern ser sitt eget Router-ID i grannens Hello-paket, vet den att grannen har mottagit dess Hello-paket. Detta bekräftar tvåvägskommunikation, och routern övergår till Two-Way State.

3. Two-way – När en router når Two-Way Status har den sett sitt eget Router-ID i ett inkommande Hello-paket, vilket bekräftar att grannen har mottagit och accepterat dess Hello-paket. Detta etablerar en tvåvägskommunikation mellan routrarna.På multi-access-nätverk, som Ethernet, sker i detta skede valet av Designated Router (DR) och Backup Designated Router (BDR).
   • Routern med högst Router Priority blir DR, och den med näst högst blir BDR.
   • Om två routrar har samma Router Priority, används Router-ID som tiebreaker.

   Efter att DR och BDR har valts är routrarna redo att utbyta Database Description (DBD)-paket för att synkronisera sina Link-State Databases (LSDBs).

   På punkt-till-punkt-länkar behövs ingen DR eller BDR, vilket gör att processen går direkt vidare till ExStart-status. På multi-access-nätverk går endast vissa routrar vidare till ExStart-status, vanligtvis DR och BDR, för att utbyta fullständig topologi-information och initiera synkroniseringen av LSDB.

4. ExStart – I ExStart-status förhandlar routern med sin granne om hur Database Description (DBD)-paket ska utbytas för att synkronisera deras Link-State Databases (LSDBs).Under denna process bestäms vilken router som blir Master och vilken som blir Slave i utbytesprocessen.
   • Master-routern styr ordningen och flödet av databasutbytet.
   • Förhandlingen baseras på Router-ID, där routern med högst Router-ID blir Master, medan den andra blir Slave.

   När rollerna är fastställda inleds utbytet av DBD-paket. Dessa paket innehåller en sammanfattad lista över LSAs som finns i varje routers LSDB. Routrarna jämför sina mottagna DBD-paket för att identifiera LSAs som saknas eller behöver uppdateras.

   Efter denna fas går routrarna vidare till Exchange-status, där en mer omfattande synkronisering av databasen sker.

5. Exchange – I Exchange-status börjar routrarna utbyta Database Description (DBD)-paket, som innehåller en sammanfattning av deras Link-State Databases (LSDBs). Syftet är att jämföra databaserna och identifiera eventuella skillnader i Link-State Advertisements (LSAs).

Processen i Exchange-status

1. 1. Utbyte av DBD-paket
      • Routrarna skickar DBD-paket, som innehåller referenser till LSAs i deras LSDB.
      • DBD-paket innehåller endast LSA-typ, identifierare och sekvensnummer, men inte hela LSA-detaljerna.
   2. Jämförelse av databaser
      • Varje router jämför de mottagna DBD-paketen med sin egen LSDB.
      • Om en router upptäcker att den saknar en LSA eller har en äldre version, skickar den ett Link-State Request (LSR) för att begära den aktuella versionen.
   3. Slutförande av jämförelsen
      • Routern fortsätter att bearbeta inkommande och utgående DBD-paket tills alla LSAs har identifierats och eventuella uppdateringar har begärts.
      • När alla DBD-paket är utbytta och jämförelser är klara, avgör routern om den behöver ytterligare information.

Övergång till nästa status

• 1. Loading-status: Om routern upptäcker att den saknar vissa LSAs eller har föråldrade versioner, går den vidare till Loading-status, där de saknade LSAs hämtas och synkroniseras.
  2. Full-status: Om routerns LSDB redan är helt synkroniserad med grannens LSDB, sker en direkt övergång till Full-status, vilket innebär att routrarna nu har en identisk bild av nätverkets topologi.

I Exchange-status säkerställs att routrarna har en enhetlig översikt över nätverket, och vid behov fortsätter synkroniseringen i Loading-status för att slutföra processen.

6. Loading – I Loading-status hämtar routern de saknade eller uppdaterade LSAs som identifierades under Exchange-status. Detta sker genom att begära detaljerad information från grannen och synkronisera LSDB.Processen i Loading-status
   1. Begäran om saknade LSAs
      • Routern skickar Link-State Request (LSR)-paket till sin granne för varje LSA som behöver uppdateras eller saknas i dess LSDB.
   2. Uppdatering av LSDB
      • Grannen svarar på LSR-förfrågningarna genom att skicka Link-State Update (LSU)-paket.
      • LSU-paket innehåller de fullständiga och uppdaterade LSAs.
      • Routern uppdaterar sin LSDB med den mottagna informationen.
   3. Bekräftelse av mottagna LSAs
      • Varje LSU-paket bekräftas med ett Link-State Acknowledgment (LSAck)-paket för att säkerställa pålitlig överföring.
   4. Slutförande av synkronisering
      • När alla saknade LSAs har hämtats och LSDB är fullständigt synkroniserad, övergår routern till Full-status.

   I denna fas säkerställer OSPF att varje router har en komplett och uppdaterad bild av nätverkets topologi, vilket gör att alla routrar kan fatta korrekta routing-beslut.

7. Full – När en router når Full-status är OSPF-synkroniseringen mellan den och dess grannar slutförd. Vid detta tillstånd har routern och dess grannar identiska Link-State Databases (LSDBs), vilket innebär att de delar en gemensam och fullständig bild av nätverkets topologi.Vad händer i Full-status?
   1. Slutförd synkronisering av LSDB
      • Alla LSAs har utbytts och synkroniserats mellan routern och dess grannar.
      • Eventuella saknade eller uppdaterade LSAs som upptäcktes i Exchange- eller Loading-status har hämtats och bearbetats.
   2. Routing-tabellen uppdateras med SPF-algoritmen
      • När LSDB är färdigställd kör routern Dijkstra’s SPF-algoritm.
      • Den beräknar de bästa vägarna baserat på kostnad och skapar routingtabellen.
   3. Kontinuerlig nätverksövervakning
      • Routern fortsätter att skicka Hello-paket för att upprätthålla grannrelationer.
      • Hello-paket säkerställer att grannarna fortfarande är aktiva och nåbara.
   4. Hantering av nätverksförändringar
      • Om en förändring sker i nätverket, exempelvis att en länk går ner eller upp, skickar routern nya Link-State Advertisements (LSAs).
      • Dessa LSAs sprids till andra routrar, som uppdaterar sina LSDB och beräknar nya bästa vägar.

   När en router är i Full-status är den helt operationell inom OSPF-nätverket och redo att dirigera trafik baserat på den mest uppdaterade topologin

Sammanfattning

Tabellen nedan beskriver sammanfattat de olika statusar som en OSPF-router går igenom på vägen mot konvergens:

Länkstatusuppdatering     |      OSPF grannskap