OSPF Area types

1.OSPF Areas

OSPF sử dụng khái niệm area để chia nhỏ routing domain. Điều này giúp cho việc quản lý các nhóm dễ dàng hơn nếu như hệ thống mạng có sự mở rộng. Bắt đầu là area 0 (backbone area).

Mỗi một OSPF network đều phải có một backbone area và các area khác phải kết nối đến backbone area này. THuật toán SPF sẽ chỉ chạy bên trong một area nên các router chỉ tính toán các routes bên trong area của nó.

Càng nhiều router được cấu hình trong một area, thì càng nhiều LSA được sử dụng. Cisco khuyến cáo nên hạn chế một area chỉ nên từ 50-100 routers

2.Các kiểu OSPF area

•     -Backbone area (area 0): đây là area phụ trách việc trung chuyển giữa các area. Các non backbone area sẽ phải kết nối trực tiếp đến area này để có thể liên lạc được với nhau. Bắt buộc phải có area này trong hệ thống mạng.

•     -Stub area: là các area mà các LSA chứa thông tin bên ngoài AS ko được chuyển qua. Router nằm trong stub area chỉ chứa routes bên trong AS của nó và default route. Như vậy, các routers sẽ ko phải duy trì thông tin về một route nào đó bên ngoài area. Điều này giúp cho các routers ko phải giữ một routing table lớn. Một lưu ý đó là: không thể tạo một virtual link quan 1 stub area và một stub area sẽ không thể chứa một ASBR

•     -Totally-Stub area: đây là một định nghĩa của Cisco dành cho các thiết bị của Cisco. Đây là một khái niệm mở rộng của stub area. TRong một totally-stub area thì các routers chỉ chứa các routes bên trong area của nó và default route.

•     -Not-So-Stubby area (NSSA): area này cho phép một routes bên ngoài (từ một AS khác hoặc là route được redistribute từ giao thức khác) được phép đi qua area. Sau khi đi qua area, các routes này sẽ được đưa đến các areas khác. Như vậy NSSA chỉ chứa các routes bên trong, các redistributed routes và có thể có 1 default route
  
  Có thể tạm hình dung như sau:

Chi tiết hơn về sự liên quan giữa Area types và LSA types
https://learningnetwork.cisco.com/servlet/JiveServlet/previewBody/7924-102-1-28683/ospf-lsa-types.jpg

Tóm lại, việc phân các area thành các kiểu khác nhau nhằm hạn chế việc các routers phải nhận và xử lý các LSAs không cần thiết. Mục đích cuối cùng là giảm tải việc xử lý của routers.

Link-state Advertisements - LSAs

Link-state Advertisements - LSAs

1.Sơ lược về LSA

Khi một thay đổi xảy ra trong hệ thống mạng, router cảm nhận được sự thay đổi sẽ tạo ra một LSA để thông báo về sự thay đổi đó
Sau khi được tạo ra, LSA sẽ được gửi qua địa chỉ multicast đến các neighbor router. Hai địa chỉ được sử dụng là 224.0.0.5 và 224.0.0.6

Mỗi router sau khi nhận được LSA sẽ ngay lập tức forward đến các neighbor router của nó nhờ vậy sẽ đảm bảo việc đồng bộ thông tin giữa các router

2.Hoạt động của LSA

Mỗi một LSA được đánh số theo thứ tự (sequence number), đồng thời một bộ đếm sẽ được kích hoạt để xác định xem LSA đã đến lúc "time out" hay chưa. Việc này nhằm loại bỏ bớt các thông tin của các LSAs cũ. Mặc định của Cisco là 30 phút (đối với JUNIPER mặc định là 50 phút)

Khi nhận được một LSA, router sẽ so sánh với LSDB hiện tại của nó. Nếu LSA này chứa thông tin mới, nó sẽ thêm vào DB, sau đó chạy thuật toán SPF để cập nhật thông tin mới.

Nếu LSA được gửi đến từ một Router ID sẵn có trong DB, sequence number sẽ được so sánh, LSA cũ hơn sẽ bị loại bỏ. Nếu là một LSA mới sẽ được thêm vào DB, SPF được chạy lại. Nếu nhận được một LSA cũ hơn, LSA mới hơn sẽ được gửi ngược lại cho router đã gửi LSA cũ.

Sequence number thay đổi khi:

•     -LSA thay đổi vì một route được thêm vào hoặc bị xóa đi
•     -Thời gian sống của LSA đã hết (mặ định LSA updates được flood bên trong area sau mỗi 30 phút)

3.LSDB Overload Protection

Đối với một hệ thống mạng lớn, mỗi router sẽ gửi một LSA cho từng link của nó. Các routers khác khi nhận được sẽ phải xử lý, như vậy số lượng LSA sẽ rất cao trong hệ thống mạng lớn. Điều này có thể gây quá tải cho CPU và bộ nhớ của router gây ảnh hưởng đến các chức năng khác.

Khi cơ chế LSDB Overload Protection được kích hoạt, router sẽ tạo một bộ đếm số LSA nhận được. Khi số này đến ngưỡng đã được cấu hình trước, một thông điệp báo lỗi sẽ được ghi lại. Khi chạm đến mức tối đa LSA được phép, router sẽ gửi ra một thông báo. Nếu như số lượng các LSA nhận vào vẫn tiếp tục tăng và lớn hơn số lượng LSA tối đa cho phép sau 1 phút router sẽ rơit vào trạng thái

Khi rơit vào trạng thái ignore, router sẽ xóa bỏ toàn bộ các adjacencies và OSPF database. MỌi packet được gửi tới đều bị từ chối và ko có packet nào được tạo ra trên bất cứ interfaces nào.

OSPF sẽ trở lại hoạt động khi mọi thứ trở lại bình thường trong một khoảng thời gian xác định.

4.Các kiểu của LSA - LSA Types

Muốn hiểu được các kiểu area trong OSPF, trước tiên cần phải hiểu ý nghĩa của các kiểu LSA - LSA Types

OSPF sử dụng các kiểu LSA khác nhau để quản bá về các kiểu routes và chứa các thông tin khác nhau. Một số LSAs:

•     -LSA Type 1 (Router LSA): mỗi OSPF router trong mạng sẽ khởi tạo một router LSA để mô tả về tình trạng hiện tại và cost của các interfaces. Được gửi bên trong một area
•     -LSA Type 2 (Network LSA): Được gửi ra bởi một DR để mô tả về các router bên trong mạng, chỉ được gửi bên trong một area.
•     -LSA Type 3 (Summary LSA):được gửi bởi các ABRs, mô tả về các routes mà nó biết trong các area khác nhau bên trong AS. Các routes có thể được summary lại trước khi gửi đến area khác.
•     -LSA Type 4 (ASBR-Summary LSA): ABR gửi các routes tới một ASBR. Thông tin được gửi tới các area lân cận.

OSPF và các khái niệm ban đầu

1.Giới thiệu về OSPF

-Là một giao thức link-state được chuẩn hóa. Có 2 version chính là OSPFv2 (dành cho IPv4) và OSPFv3 (dành cho IPv6). OSPF được thiết kế để khắc phục nhược điểm của RIP.

-OSPF sử dụng thuật toán SPF - Dijkstra để tính toán ra best route
Là một giao thức classless, hội tụ nhanh và sử dụng cost để làm metric.

-Mỗi router sẽ có một database-db chứa thông tin đầy đủ về mạng mà nó đang chạy OSPF. Điều này cho phép nó lựa chọn đường một cách thông minh mà ko phụ thuộc hoàn toàn vào neighbor.

-OSPF router thiết lập neighbor, trao đổi các gói Hellos.
-Mỗi router sẽ tự tính các best route đến tất cả các đích trong OSPF domain. Khi đã lựa chọn được các best routes, nó sẽ đưa vào routing table.

2.Các tính năng nổi trội của OSPF

•     -Hội tụ nhanh
•     -Hỗ trợ VLSM
•     -Chủ động gửi trigger khi mạng thay đổi --> tiết kiệm tài nguyên mạng
•     -Phù hợp với một mạng rộng lớn
•     -Routing dựa vào việc lựa chọn đường đi tối ưu
•     -Quản lý theo từng Area

3.Các thuật ngữ liên quan OSPF

OSPF databases và các tables

•     -OSPF adjacency database: neighbor table
•     -OSPF link-state db: topology table
•     -OSPF forwarding db: routing table

Link-state advertisements - LSAs
Link-state DB - LSDB
Shortest-Path First (SPF) routing algorithm
SPF tree
OSPF areas

•     -Backbone area và standard area

Các kiểu OSPF router:

•     -Internal router, backbone router, Area Border Router (ABR), Autonomous System Boundary Router (ASBR)
•     -Designated Router (DR) và Backup Designated Router (BDR)

4.OSPF router tables và các Databases

OSPF sử dụng 3 DB để tạo ra 3 tables tương ứng

Adjencency DB - Neighbor table

•     -Liệt kê tất cả các neighbor router mà nó kết nối 2 chiều
•     -Đây là một bảng duy nhất của mỗi router

Link-state DB - Topology table

•     -Liệt kê toàn bộ thông tin về tất cả các routers khác trong mạng
•     -DB này sẽ cho biết mô hình tổng quan về hệ thống mạng
•     -Tất cả các router bên trong 1 area sẽ có 1 LSDB riêng

Forwarding DB - Routing table

•     -Liệt kê các routes được tạo ra sau khi chạy thuật toán SPF trên LSDB
•     -Mỗi routing table của router là duy nhất và chứa thông tin để đưa gói tin đến đích