NetCLI

Tag: LSDB

Link State Database

  • (T) Struktury LSA 4-9 OSPF**

    (T) Struktury LSA 4-9 OSPF**

    Przykładowa topologia obrazująca działanie struktur LSA

    Przykładowa topologia obrazująca działanie struktur LSA

    LSA Type 4 – ASBR Summary

    • Struktury LSA typu czwartego są rozgłaszane przez rutery ABR (Area Border Router) jako element uzupełniający względem struktur LSA typu piątego. Zawierają one wartość RID rutera ASBR oraz ABR dzięki czemu umożliwiają lokalizację urządzenia ASBR (Autonomous System Border Router) znajdującego się w innej strefie (Area).
    • Struktury LSA typu piątego (LSA type 5) rozgłaszają trasy pochodzące z innych protokołów routingu bądź też innych instancji protokołu OSPF. Zawierają one oprócz podstawowych informacji dotyczących rozgłaszanej sieci, wartość RIDrutera ASBR rozgłaszającego daną trasę.
      • W przypadku urządzeń znajdujących się w tej samej strefie (Area), co ruter ASBR, struktura LSA typu piątego nie sprawiają żadnych problemów, ponieważ wszystkie urządzenia posiadają lokalizację rutera ASBR, pobraną z bazy LSDB (Na podstawie struktur LSA typu pierwszego).
      • W przypadku urządzeń znajdujących się w innej strefie (Area), niż ruter ASBR, informacja o jego wartości RID, na nic się nie zda innym urządzeniom, ponieważ nie posiadają one informacji o jego lokalizacji. W tym momencie wykorzystywana jest struktura LSA typu czwartego, ponieważ rozgłasza ona informacje o trasie oraz koszcie dotarcia do rutera ASBR poprzez ruter ABR.
    • Lokalne urządzenie —> (Koszt) —> ABR —> (+Koszt rozgłaszany przez LSA typu 4) —> ASBR (Z najniższą metryką trasy E2 / E1).
      • Wartość metryki dotarcia do sieci zewnętrznej E2 = Metryka rozgłaszana przez ruter ASBR.
      • Wartość metryki dotarcia do sieci zewnętrznej E1 = Metryka rozgłaszana przez ruter ASBR + koszt dotarcia do ASBR.

    Zawartość struktury LSA type 4

    Struktura LSA typu czwartego zawiera

    • Wartość RID rutera ASBR, rozgłaszającego trasę zewnętrzną.
    • Wartość RID rutera ABR, rozgłaszającego daną strukturę LSA.
    • Adres sieci wraz z maską.
    • Wartość LSID (Wartość RID rutera ASBR).
    • Koszt trasy rutera ABD do rutera ASBR (Metrykę).
    • Numer sekwencyjny.
    • Sumę kontrolną (Checksum).

    Wyświetlanie struktur LSA type 4

    • Informacje na temat struktury LSA typu czwartego można wyświetlić za pomocą komendy [show ip ospf database], znajdują się one pod punktem (summary ASB Link State (Area ID-area)), oraz za pomocą komendy [show ip ospf database asbr-summary].
    32-bitową wartość identyfikatora (LSID) w przypadku struktury LSA typy czwartego (LSA Type 4) stanowi wartość RID rutera ASBR.

    LSA Type 5 – AS External

    • Struktury LSA typu piątego są rozgłaszane przez rutery ASBR na granicy pomiędzy protokołem OSPF a innymi protokołami routingu dynamicznego bądź też inną instancją protokołu OSPF.
    • Struktury LSA typu piątego rozgłaszają trasy pochodzenia zewnętrznego, pochodzące od innych protokołów routingu bądź też innych instancji protokołu OSPF. Nie są jednak rozgłaszane w strefach specjalnych Stubby Area, gdzie rozgłaszana jest jedynie trasa domyślna.
    • Trasy zewnętrzne rozgłaszane przez struktury LSA typu piątego, dzielą się na dwa rodzaje różniące się od siebie metodą kalkulacji metryki. Są one następujące:
      • External type 1 (E1) – Nie dodaje wewnętrznych (Internal) wartości metryki do kalkulacji koszu całej trasy.
      • External type 2 (E2) – Dodaje wewnętrzne (Internal) wartości metryki do kalkulacji koszu całej trasy.

    Zawartość struktury LSA type 5

    Struktura LSA typu piątego zawiera

    • Wartość RID rutera ASBR, rozgłaszającego daną strukturę LSA.
    • Adres sieci wraz z maską.
    • Wartość LSID (Adres sieci bez maski).
    • Koszt danej trasy (Metrykę).
    • Rodzaj danej trasy (E1 bądź E2).
    • Numer sekwencyjny.
    • Sumę kontrolną (Checksum).

    Wyświetlanie struktur LSA type 5

    • Informacja na temat struktury LSA typu piątego można wyświetlić za pomocą komendy [show ip ospf database], znajdują się one pod punktem (Type-5 AS External Link State (Area ID-area)), oraz za pomocą komendy [show ip ospf database external].
    32-bitową wartość identyfikatora (LSID) w przypadku struktury LSA typy piątego (LSA Type 5) stanowi wartość stanowi adres rozgłaszanej sieci (bez maski).

    Struktury LSA 6-9

    LSA Type 6 – Group Membership

    Struktura LSA typu szóstego nie został zaimplementowana w systemie Cisco IOS.

    LSA Type 7 – External Attributes (NSSA External)

    • Struktury LSA typu siódmego są rozgłaszana przez rutery ASBR w obrębie stref specjalnych NSSA oraz Totally NSSA.
    • Struktury LSA typu siódmego pełnią w strefie NSSA oraz Totally NSSA podobną rolę, jaką pełnią struktury LSA typu piątego w innych strefach protokołu OSPF.
    • Ruter ASBR —> (NSSA LSA type 7) —> ABR —> (Area 0 LSA type 5).

    LSA Type 8 – Link LSAs (OSPFv3)

    • Struktury LSA typu ósmego rozgłaszają adresy IPv6 link-local do wszystkich ruterów współdziedziczących ten sam link.
    • Struktura LSA typu ósmego rozgłasza bit opcji.

    LSA Type 9 – Intra-Area Prefix LSAs  (OSPFv3)

    • Struktura LSA typu dziewiątego posiada podobną funkcjonalność względem protokołu IPv6 co struktura LSA typu pierwszego oraz drugiego względem protokołu IPv4.

    Podsumowanie struktur LSA

    LSA type Routing Table Symbol LSA type Routing Table Symbol LSA type Routing Table Symbol
    LSA 1 O LSA 2 O LSA 3 O IA
    LSA 4 O IA LSA 5 O E1 / O E2 LSA 7 O N1 / O N2

    Struktury LSA a symbole przypisane do tras w Tablicy Routingu

    Ograniczanie ilości otrzymywanych struktur LSA

    • Domyślnie system Cisco IOS nie ogranicza ilości otrzymywanych a następnie przetwarzanych struktur LSA. Istnieje jednak opcjonalna możliwość zabezpieczenia systemu przed nadmiernym napływem struktur LSA, za pomocą komendy [max-lsa 1-4294967294] użytej w trybie konfiguracji protokołu OSPF.
    • W przypadku przekroczenia liczby otrzymanych struktur LSA (Nie licząc struktur stworzonych przez lokalne urządzenie), system IOS wyśle komunikat systemowy „Log Messages”. Jeżeli sytuacja nie ulegnie zmianie a nowe struktury nadal będą docierały, ruter ponowi wiadomość „Log Messages”. W przypadku braku reakcji ruter rozwiąże wszystkie relacje sąsiedztwa oraz porzuci wszystkie zapisane struktury LSA. Rozpoczynając nawiązywanie nowych relacji od nowa.

    Pozostałe tematy związane z protokołem OSPF

    OSPFv3

  • (T) Struktury LSA 1-3 OSPF**

    (T) Struktury LSA 1-3 OSPF**

    LSA Type 1 – Router

    • Struktury LSA typu pierwszego są rozgłaszane przez wszystkie rutery, względem pojedynczej strefy (Area). Zawierają one informacje o sieciach przyległych należących do jednej strefy (Area).
    • Sąsiednie urządzenia przekazują otrzymane od swoich sąsiadów struktury LSA typu pierwszego, a oni przekazują je do swoich sąsiadów, aż wszystkie urządzenia z danej strefy (Area) będą posiadały pełną wiedzę na temat wszystkich struktur LSA typu pierwszego, jakie są dostępne w obrębie tej samej strefy.

    Zawartość struktury LSA type 1

    • Struktura LSA typu pierwszego zawiera następujące informacje:
      • LS age – Czas jaki upłynął od ostatniej aktualizacji danej struktury LSA (Age).
      • LS Type – Rodzaj struktury LSA (Router Links).
      • Link State ID – Wartość LSID (Local router ID (RID)).
      • Advertising Router – Wartość RID lokalnego urządzenia.
      • Sequence Number – Wartość numeru sekwencyjnego.
      • Checksum – Sumę kontrolną.
      • Length – Długość (Wielkość struktury LSA w Bajtach).
      • Number of links – Ilość linków jakie zawiera dana struktura.

    Informacje dotyczące interfejsów

    • Struktury LSA typu pierwszego zawierają informację o wszystkich interfejsach sieciowych, aktywnych względem określonej strefy (Area). W zależności od rodzaju interfejsu, OSPF przechowuje różne informacje.
    • W przypadku interfejsów sieciowych dla których została przeprowadzona elekcja urządzeń DR / BDR, struktura LSA typu pierwszego będzie zawierała jedynie adres IP urządzenia pełniącego rolę DR-a. Informację dotyczące sieci przyległych, są w tym przypadku rozgłaszane przez urządzenie główne (DR) za pomocą struktur LSA typu drugiego.
      • OSPF określa sieć tego typu, mianem sieci tranzytowej  „Transit Network”.
    • W przypadku interfejsów sieciowych dla których nie została przeprowadzona elekcja urządzeń DR / BDR, struktura LSA typu pierwszego będzie zawierała:
      • Względem sieci rozgłoszeni-owych (broadcasts), adres sieci, maskę oraz koszt interfejsu.
        • OSPF określa sieć tego typu mianem sieci krańcowej  „Stub Network”.
      • Względem sieci Point-to-Point, wartość RID sąsiedniego urządzenia oraz standardowe informacje rozgłaszane przez sieci broadcasts-owe takie jak adres sieci,maskę oraz koszt interfejsu.
        • OSPF określa sieć tego typu mianem sieci krańcowej „Stub Network”.
    W przypadku konfiguracji interfejsu loopback, protokół OSPF zignoruje skonfigurowaną maskę sieciową, rozgłaszając daną sieć jako „Stub Network” z maską 255.255.255.255. Aby zmienić to domyślne zachowanie protokołu OSPF należy wykonać komendę [ip ospf network point-to-point] w trybie konfiguracji interfejsu loopback.
    Każde urządzenie tworzy swoją własną pojedynczą strukturę LSA typu pierwszego, wyjątek od tej reguły stanowią rutery ABR, które tworzy po jednej strukturze LSA typu pierwszego względem każdej ze stref (Area) do której należy.
    Trzy przykładowe Struktury LSA typu pierwszego (Area 5)

    Zawartość struktury LSA type 1

    • Struktura LSA typu pierwszego zawiera:
      • Wartość LSID (Wartość RID lokalnego urządzenia).
      • Informacje o wszystkich aktywnych względem protokołu OSPF interfejsach (Adres/maska).
      • Koszty interfejsów (OSPF Interface Cost).
      • Wartości RID sąsiednich urządzeń.
      • Numer sekwencyjny.
      • Sumę kontrolną (Checksum).

    Wyświetlanie struktur LSA type 1

    • Informacje na temat struktury LSA typu pierwszego można wyświetlić za pomocą komendy [show ip ospf database], znajdują się one pod punktem (Router Link State (Area ID-area)) jak i za pomocą komendy [show ip ospf database router [RID]].
      • [show ip ospf database] – Wyświetla podsumowanie wszystkich otrzymanych struktur LSA.
      • [show ip ospf database router [RID]] – Wyświetla szczegółowe informacje na temat struktury LSA typu pierwszego, otrzymanej od określonego w komendzie sąsiada (RID). Poszczególne punkty opisują oddzielne linki, sieci wyświetlając między innymi informacje na temat rodzaju połączenia w wpisie „Link Connected to: (Rodzaj topologii)”.
    Ponieważ wartość RID jest wykorzystywana przez wiele struktur LSA, Cisco zaleca, aby była to wartość łatwa to zapamiętania (Identyfikacji konkretnego urządzenia).
    32-bitową wartość identyfikatora (LSID) w przypadku struktury LSA typy pierwszego (LSA Type 1) stanowi wartość RID rutera który takową strukturę LSA stworzył.

    LSA Type 2 – Network

    • Struktury LSA typu drugiego są rozgłaszane przez rutery pełniące rolę DR-a w sieciach wielodostęp-owych.
    • Algorytm SPF wymaga aby baza LSDB, zawsze tworzyła topologię, opartą o dwa rutery (Nodes) połączone ze sobą za pomocą jednej sieci (Link). Zasada ta znacząco komplikuje proces tworzenia wpisów dotyczących sieci wielodostęp-owych, w których pewna liczba ruterów połączona jest ze sobą za pomocą jednej sieci (Linku). W tej sytuacji baza LSDB tworzy pseudo-strukturę LSA typu drugiego, do której podłączane są poszczególne rutery.

    Proces elekcji rutera DR

    • Zgodnie z właściwym rodzajem topologii sieciowej. Protokół OSPF przystępuje do elekcji urządzenia pełniącego rolę DR, zaraz po odebraniu pierwszej wiadomości Hello od przynajmniej jednego z sąsiadów. Proces elekcji jest prowadzony jest w celu:
      • Tworzenia oraz propagowania struktury LSA typu drugiego.
      • Wsparcia procesu wymiany danych bazy LSDB.
    • Proces elekcji urządzenia DR / BDR wygląda następująco:
      • Rolę aktywną (DR) przejmuje urządzenie z najwyższą wartością priorytetu (0–255). Jeżeli wartość ta jest taka sama na wszystkich urządzeniach, pod uwagę brana jest najwyższa wartość RID.
      • Urządzenie z drugą najwyższą wartością (Priorytetu / wartości RID) przejmuje rolę zapasową BDR (Backup Designated Router).
      • Po zakończeniu elekcji urządzeń (DR, BDR), ponowna elekcja może nastąpić jedynie w sytuacji awarii przynajmniej jednego z urządzeń pełniących rolę DR-a bądź BDR-a.
      • W przypadku utraty DR-a jego rolę przejmuje BDR niezależnie od tego czy w sieci istnieje urządzenia z większą wartością priorytetu czy też nie takowego nie ma.
      • Wartość priorytetu można skonfigurować za pomocą komendy [ip ospf priority 0-255] w trybie konfiguracji interfejsu sieciowego.

    Znaczenie struktury LSA type 2

    • Jako że protokół OSPF w przypadku sieci wielodostęp-owych nie jest w stanie przyporządkować w bazie LSDB więcej niż dwóch ruterów do jednego linku, wykorzystuje strukturę LSA typu drugiego w postaci pseudo kodu. W takim przedstawieniu każda struktura LSA typu pierwszego stworzona przez urządzenia podłączone do tej samej sieci wielodostęp-owej, jest łączona w bazie LSDB do pseudo struktury LSA typu drugiego.
    • Struktura LSA typu drugiego jest tworzona oraz propagowana przez ruter pełniący rolę DR-a.
    Cztery przykładowe Struktury LSA typu pierwszego oraz jedna typu drugiego (Area 34)

    Zawartość struktury LSA type 2

    • Struktura LSA typu drugiego zawiera:
      • Wartość LSID (Wartość ID urządzenia pełniącego rolę DR-a).
      • Informacje o wszystkich aktywnych względem protokołu OSPF interfejsach (Adres/maska).
      • Wartości RID sąsiednich urządzeń.
      • Numer sekwencyjny.
      • Sumę kontrolną (Checksum).

    Wyświetlanie struktur LSA type 2

    • Informacje na temat struktury LSA typu drugiego można wyświetlić za pomocą komendy [show ip ospf database], znajdują się one pod punktem (Net Link State (Area ID-area)) jak i za pomocą komendy [show ip ospf database {router RID / network [LSID]}].
      • [show ip ospf database] – Wyświetla podsumowanie wszystkich otrzymanych struktur LSA.
      • [show ip ospf database network [LSID]] – Wyświetla szczegółowe informacje na temat struktury LSA typu drugiego (względem danej wartości LSID), w tym wartości RID wszystkich struktur LSA typu pierwszego, należących do danej sieci wielodostęp-owej a tym samym podłączonych do pseudo struktury LSA typu drugiego.

    LSA Type 3 – Net Summary

    Struktury LSA typu pierwszego (LSA type 1) są propagowane w obrębie jednej strefy (Area), struktury LSA typu drugiego (LSA type 2) są propagowane w obrębie jednej sieci wielodostęp-owej, tymczasem struktury LSA typu trzeciego (LSA type 3) są rozgłaszane za pomocą ruterów granicznych ABR, pomiędzy różnymi strefami (Multiple areas).
    • Struktury LSA typu trzeciego są rozgłaszane przez rutery ABR, stanowiące granicę pomiędzy strefami (Multiple areas).
    • Ruter ABR generuje po jednej strukturze LSA typu trzeciego względem każdej z rozgłaszanych sieci, dla każdej strefy (Area) z osobna. Zamieszczając w nich jedynie podstawowe informacje na temat rozgłaszanej sieci.
    Cztery przykładowe struktury LSA typu trzeciego
    • Zgodnie z powyższą grafiką, każdy ruter wewnętrzny (Internal Router), propaguje stworzone przez siebie struktury LSA typu pierwszego (Fioletowe strzałki) w obrębie jednej strefy (Area), tak aby każdy z ruterów posiadał identyczną zawartość bazy LSDB. Urządzenie graniczne ABR (Area Border Router) stanowiące barierę pomiędzy strefami (Area), rozgłaszając sieci pomiędzy strefami za pomocą struktur LSA typu trzeciego (Czerwone strzałki). Zgodnie z następującymi zasadami:
      • Każda struktura LSA typu trzeciego przenosi informację o jedynie jednej, z rozgłaszanych sieci.
      • Ruter ABR tworzy jedną strukturę LSA typu trzeciego względem każdej z rozgłaszanych sieci, dla każdej strefy z osobna (Poza strefą, z której pochodzi rozgłaszana sieć).

    Zawartość struktury LSA type 3

    • Struktura LSA typu trzeciego zawiera:
      • Wartość RID rutera ABR, rozgłaszającego daną strukturę LSA.
      • Adres sieci wraz z maską.
      • Wartość LSID (Adres sieci bez maski).
      • Wartość kosztu (Metryki).
      • Numer sekwencyjny.
      • Sumę kontrolną (Checksum).

    Wyświetlanie struktur LSA type 3

    • Informacje na temat struktury LSA typu trzeciego można wyświetlić za pomocą komendy [show ip ospf database / show ip ospf database summary [LSID]], znajdują się one pod punktem (summary Net Link State (Area ID-area)).
      • [show ip ospf database] – Wyświetla podsumowanie wszystkich otrzymanych struktur LSA.
      • [show ip ospf database summary LSID] – Wyświetla szczegółowe informacje na temat struktury LSA typu trzeciego.
    32-bitową wartość identyfikatora (LSID) w przypadku struktury LSA typy trzeciego (LSA Type 3) stanowi adres rozgłaszanej sieci (bez maski).

    Podsumowanie struktur LSA 1-3

    • Protokół
      OSPF wykorzystuje struktury LSA typu pierwszego, drugiego oraz trzeciego w celu
      kalkulacji najlepszej drogi dotarcia do sieci docelowej. Poniższa tabela
      prezentuje różnice pomiędzy trzema podstawowymi strukturami LSA:
    LSA Type (Number) LSA Type (Name) This Type Represents Show ip ospf database … LSID is Equal to Created by
    1 Router A one router in one area router RID of router Each router creates its own peer area
    2 Network A subnet in with a DR exists network DR’s IP address in the subnet The DR in that subnet
    3 Summary A subnet in another Area summary Subnet address An ABR

    Podsumowanie struktur LSA 1-3

    Pozostałe tematy związane z protokołem OSPF

    OSPFv3

  • (T) LSDB (Link-State Database) OSPF**

    (T) LSDB (Link-State Database) OSPF**

    Struktura danych protokołu OSPF

    • Adjacency Database <-> Neighbor Table:
      • Zawiera listę wszystkich ruterów z którymi lokalne urządzenie nawiązało relację sąsiedztwa.
      • Jej zawartość może być wyświetlona za pomocą komendy [show ip ospf neighbor].
      • Jest unikalna względem każdego z ruterów.
    • Link-State Database (LSDB) <-> Topology Table:
      • Posiada informacje o wszystkich ruterach należących do tej samej strefy (Area).
      • Zawiera wartości RID wszystkich ruterów należących do tej samej strefy (Area).
      • Posiada informacje o wszystkich sieciach należących do tej samej strefy (W tym adresy IP oraz maski sieciowe).
      • Jej zawartość może być wyświetlona za pomocą komendy [show ip ospf database].
      • Jest taka sama względem wszystkich ruterów w danej strefie.
    • Forwarding Database <-> Routing Table:
      • Zawiera trasy dodane przez algorytm SPF, na podstawie zawartości bazy Link-State Database (LSDB).
      • Jej zawartość może być wyświetlona za pomocą komendy [show ip route ospf].
      • Jest unikalna względem każdego z ruterów, ponieważ przedstawia sieć protokołu OSPF w postaci drzewa topologii sieciowej, z lokalnym ruterem stanowiącym korzeń.

    Struktury LSA

    • Struktury LSA są wykorzystywane przez protokół OSPF, w celu wymiany informacji dotyczących budowy topologii sieciowej.
    • Poszczególne informacje zawarte w strukturach LSA tworzą bazę danych LSDB (Link State Data Base).
      • LSA Type 1 – Router.
      • LSA Type 2 – Network.
      • LSA Type 3 – Net Summary.
      • LSA Type 4 – ASBR Summary.
      • LSA Type 5 – AS External.
      • LSA Type 6 – Group Membership.
      • LSA Type 7 – External Attributes (NSSA External).
      • LSA Type 8 – Link LSAs (OSPFv3).
      • LSA Type 9 – Intra-Area Prefix LSAs  (OSPFv3).
    • Przed rozpoczęciem procesu wymiany danych zgromad
    • zonych w bazie LSDB, każdy z ruterów rozpoczyna wysyłanie wiadomości DBD zawierających wartości LSID każdej posiadanej przez siebie struktury LSA. Jeżeli sąsiednie urządzenie zorientuje się że nie posiada którejś ze struktur LSA, może o nią poprosić za pomocą zapytania LSR. W odpowiedzi na które, otrzyma wiadomość LSU zawierającą brakujące struktury LSA.

    Algorytm SPF (Shortest Path First)

    • Protokół OSPF w celu wyznaczenia najkrótszej trasy dotarcia do celu, wykorzystuje algorytm „Dijkstra SPF Algorithm”.
    • Algorytm SPF (Shortest Path First) tworzy drzewo, którego korzeniem jest lokalny ruter (Na jego podstawie wyliczana jest najkrótsza trasa dotarcia do każdej znanej sieci). Następnie wyliczone trasy są przekazywane do lokalnej tablicy routingu.

    Zmiana zawartości w rozgłaszanej strukturze LSA

    • Jeżeli po dokonaniu zmiany w topologii sieciowej, struktura LSA np. typu pierwszego przestała być już aktualna, ruter za nią odpowiedzialny zacznie rozgłaszać ją ze zmodyfikowaną wartość wieku (Age), zwiększoną do wartości „Max Age” czyli 3600 sekund. Po czy stworzy a następnie zacznie rozgłaszać nową strukturę LSA, ze zwiększonym numerem sekwencyjnym oraz zresetowanym czasem (Age).

    Pozostałe tematy związane z protokołem OSPF

    OSPFv3