Cisco - OSPF

About OSPFv2

  • link-state type

  • LSA(Link State Advertisement)をLSDB(Link Stete Database)に保存し，そのリンク情報をDijkstra Algorithmで計算し最短パスを計算．

  • Packet

    • IP Protocol Number: 89
    • Hello: neighbor確立．キープアライブ． (multicast: 224.0.0.5) Helloパケットは，ネイバーを検出するためのパケット．ネイバーを検出してネイバー関係を確立した後の キープアライブ（ネイバー維持）としても使用される．マルチキャスト(224.0.0.5)として送信される．
    • DBD: DBD（Database Description）パケットは，自身のLSDBに含まれているLSAのリスト一覧．ネイバー ルータとこのDBDを交換し合うことにより，自身に不足しているLSAが何なのかを認識することができる．
    • LSR: LSR（Link State Request）パケットは自身のLSDBに不足しているLSAがあった場合，ネイバールータに その特定のLSAを要求するために使用される．
    • LSU: LSU（Link State Update）パケットは，LSRによりネイバーから要求されたLSAを送信するために使用．
      • LSAにはtype1-type11まで存在する．
    • LSAck: LSAck（Link State Acknowledgement）は，LSUを受信したことを通知するための確認応答として送信．

  • Multicast

    • 全OSPFルータ宛: 224.0.0.5
    • DR/BDR宛: 224.0.0.6

  • Cost

    • default: cost = 100(Mbps) / Interface(Link) Bandwidth(Mbps)

  • Router Type

    • Internal Router
    • Backbone Router
    • ABR(Area Boarder Router)
    • ASBR(AS Boundary Router)

  • router-id

    1. router-id コマンドで設定されたIPアドレス
    2. shutdown させていないループバックインターフェイスに設定された最も大きいIPアドレス
    3. shutdown させていない物理または論理インターフェイスに設定された最も大きいIPアドレス

  • Neighbor

    • OSPF neighborを確立するためには以下の7項目をneighbor routerと完全に一致させる必要がある．
      1. Area-ID
      2. Authentication (if auth. enabled)
      3. Subnet mask
      4. Hello Interval
      5. Dead Interval
      6. Stub area flag (optional)
      7. Interface MTU size
    • State
      • Down: OSPFプロセス起動直後．リンクアップするとHelloを送出を開始．
      • Init: Helloを受け取った状態．
      • 2Way: Helloの送信と受信の両方が行われた状態．
    • 2Way stateになったのち，DR/BDR選出．
      1. OSPFプライオリティ値が最も大きいルータがDRとなる．
      2. OSPFプライオリティ値が2番目に大きいルータがBDRとなる．
      3. OSPFプライオリティ値が同じ場合，ルータIDが最も大きいルータがDR，2番目に大きいルータがBDR．

  • Hello / Dead Interval

    • P2P, Broadcast: 10/40
    • P2MP, P2MP(Non-Broadcast), NBMA: 30/120

  • neighbor確立条件

    1. area-id
    2. authentication
    3. network-mask
    4. Hello interval
    5. Dead interval
    6. stub flag
    7. MTU size
    • (config-if)# ip ospf mtu-ignoreできる

  • Adjacency

    • neighbor のうち，LSAを交換するもの(p2pならneighborと同値．Multi-access networkなら　DR, BDR)のことをいう．
    • neighborが確立されたあと．
    • State
      • Exstart: 起動後状態．ルータIDの大きい方からDBDパケットを送出する．Adjcencyになりうるルータのうち，ルータIDの大きい方をマスタ，小さい方をスレーブと呼ぶ．
      • Exchange: 双方のLSDBの交換状態．マスタからDBDを送出し，スレーブからも送信する．
      • Loading: DBDをもとに自身と相手のLSDBを比較し，不足しているlink state情報(LSA)についてLSRを送出しLSUを要求．
      • Full: 双方のLSDBが同期された状態．同期プロセスの完了．

  • LSA Type

    1. Type1: ルータLSA
      • 生成元: OSPFルータ
      • 自エリアでのみフラッディング．
      • ルータID，リンク数，リンクの種類，コスト値を含む
      • show ip ospf database router
      • code on routing table: O
      • passive-interface はこっち．
    2. Type2: ネットワークLSA
      • 生成元: DR
      • 自エリアでのみフラッディング．
      • DRのIPアドレス，セグメント上のルータID一覧を含む
      • show ip ospf database network
      • code on routing table: O
      • EthernetのようなMultiaccess環境だと，多数のnodeが存在するときにLSA type1のみでは無駄なデータ量が増えるので，DRをrootとするLSA type2で必要な情報のみを伝搬する．
    3. Type3: ネットワーク集約LSA
      • 生成元: ABR
      • 全エリアフラッディング(stub area, NSSAを除く)
      • 各エリアごとの経路情報，コスト値を含む(経路集約は手動で設定し通知する必要がある)
      • show ip ospf database summary
      • デフォルトルートはこれ．
      • code on routing table: O IA
    4. Type4: ASBR集約LSA
      • 生成元: ABR
      • 全エリアフラッディング(stub area, NSSAを除く)
      • ABRが知っているASBRのルータID，コスト値を含む
      • ASBRに到達するためのメトリックのこと．
      • show ip ospf database asbr-summary
      • code on routing table: O IA
    5. Type5: AS外部LSA
      • 生成元: ASBR
      • 全エリアフラッディング(stub area, NSSAを除く)
      • 再配布した経路情報，コスト，ネクストホップを(外部AS(非OSPF)にある情報)含む
      • show ip ospf database external
      • code on routing table: O E1 / O E2
      • 初期でE, type2．コスト加算されない．
      • redistributeはこれ．
    6. Type7: NSSA外部LSA
      • 生成元: NSSAのASBR
      • NSSA内部only
      • 再配布した経路情報，コスト，ネクストホップを(外部AS(非OSPF)にある情報)含む
      • show ip ospf database nssa-external
      • code on routing table: O N1 / O N2
      • 初期でE, type2．ASBRまでのコスト加算がされない．
    • OはOSPF, EはExternal, NはNSSA?
    • ちなみにE1/E2, N1/N2の違いは下記
      • 1: コスト加算型(O E1)
        • シードメトリック値に経由するルータのコスト値が加算されていく
      • 2: コスト透過型(O E2)
        • シードメトリック値のまま変化せず、OSPFネットワークへ通知されていく
    • LSAのSeq. Noは0x80000001から始まり，Updateするごとに1ずつインクリメントする．
    • LSAにはaging timerが存在し，60分を過ぎた場合は該当のLSAを削除する．

  • ルーティングテーブルへの格納順序(同一経路の優先順位)

  1. O: エリア内の経路(intra-area：同一エリアから伝えられている経路情報)
  2. O IA: エリア間の経路(inter-area：異なるエリアから伝えられている経路情報)
  3. O E1: 外部経路タイプ1(external type1：OSPFに再配送されている経路情報)
  4. O E2: 外部経路タイプ2(external type2：OSPFに再配送されている経路情報)

  • エリア

    • Backbone Area
      • area 0
      • LSA: 1-5
    • Standard Area
      • LSA: 1-5
      • バックボーン，Stub, NSSAでないエリア．
    • Stub Area
      • LSA: 1-3
      • 非OSPFネットワークとは，ASBRのルート(LSA type5)ではなく，ABRの配布するデフォルトルートを用いてアクセスする
        • デフォルトルートは自動生成される
      • ASBRの配置不可．仮想リンク設定不可．
      • ABRは自動的にdefault routeを生成する．
      • エリア内全ルータでarea <area-id> stub
    • Totally Stub Area
      • LSA: 1-2 + デフォルトルートのLSA Type3
      • Stub Area同様，ASBRのルート(LSA type5)ではなく，ABRの配布するデフォルトルートを用いて非OSPFネットワークとアクセスする
        • デフォルトルートは自動生成される
      • さらにABRのLSA type3のルートも利用せず，ABRが広告するデフォルトルートのみを利用する．
      • つまり非OSPFネットワークおよび他エリアネットワークの両方をデフォルトルートを用いてアクセスする．
      • エリア内全ルータでarea <area-id> stub，ABRのみarea <area-id> stub no-summary
    • Not so Stubby Area(NSSA)
      • LSA: 1-3, 7
      • Stub AreaにASBRが存在．
      • NSSAのASBRから外部ルートが再配布された場合LSA type7により伝搬(NSSA内only)
      • NSSAから外部areaに向けてはABRでLSA type5として伝搬
      • 多エリアからの外部経路はデフォルトルートを用いるが，NSSAのABRではデフォルトルートを手動で生成する必要がある．
      • エリア内全ルータにてarea <area-id> nssa
      • ABRにてarea <area-id> nssa default-information-originate
        • デフォルトルートは自動生成されない
    • Totally Not so Stubby Area(Totally NSSA)
      • LSA: 1-2, 7 + デフォルトルートのLSA Type3
      • デフォルトルートは自動生成される
      • エリア内全ルータにてarea <area-id> nssa
      • ABRにてarea <area-id> nssa no-summary

  • Network Type

    • P2P(Point-to-Point)

      • DR/BDR選出は行われず必ずadjecencyとなる．

    • Broadcast Multi Access

      • DR/BDR選出が行われる．

    • NBMA(Non-Broadcast Multi Access)

      • 5つのmodeがある
        • NBMA
        • Broadcast
        • Point-to-Point
        • Point-to-Multipoint
        • Point-to-Multipoint(Non-Broadcast)
      +---------------------+----------+-----------+--------------------+---------------------+----------+
|      NBMA Mode      | Neighbor |  DR/BDR   |    Appropreate     |   ip ospf network   |  Hello   |
|                     |  Detect  | Candidate |      Topology      |                     | Interval |
+---------------------+----------+-----------+--------------------+---------------------+----------+
| NBMA                |  Manual  |    Yes    |     Full Mesh      |    non-broadcast    |    30    |
| Broadcast           |   Auto   |    Yes    |     Full Mesh      |      broadcast      |    10    |
| Point-to-Point      |   Auto   |    No     | Star(subInterface) |    point-to-point   |    10    |
| Point-to-Multipint  |   Auto   |    No     |        Star        | point-to-multipoint |    30    |
| Point-to-Multipoint |  Manual  |    No     |        Star        | point-to-multipoint |    30    |
|   (Non Broadcast)   |          |           |                    |    nonbroadcast     |          |
+---------------------+----------+-----------+--------------------+---------------------+----------+

  • Virtual Link

    • 全てのareaは必ずbackbone area(Area 0)に接続している必要があるが，直接接続できない場合，virtual linkで論理的に接続することが可能．
    • (config-router)# area <transit-area-id> virtual-link <neighbor-router-id>

  • Authentication

    • インターフェイス認証
    (config-if)# ip ospf authentication [message-digest] #md5の場合のみmessage-digest.平文の場合は不要．
(config-if)# ip ospf message-digest-key <key-id> md5 <key> #md5の場合
(config-if)# ip ospf authkentication-key <plaintext-password> #平文の場合
    • エリア認証
    (config-router)# area <area-id> authentication [message-digest] #md5の場合のみmessage-digest.平文の場合は不要
# 認証password/digestは各interface にて設定する．
(config-if)# ip ospf message-digest-key <key-id> md5 <key> #md5の場合
(config-if)# ip ospf authkentication-key <plaintext-password> #平文の場合
    • virtual link認証
    (config-router)# area <area-id> virtual-link <router-id> message-digest-key <key-id> md5 <key> #md5の場合
(config-router)# area <area-id> virtual-link <router-id> authkentication-key <plaintext-password> #平文の場合

  • LSA pacing

    • OSPFは、lsa-group pacingと呼ばれる一定間隔のLSA処理がある．

    • 複数のLSAを1つのグループでまとめて管理することでリソースの効率化を図る．

    • checksumによるLSA破損有無の確認を行う．(defalutで10分ごと)

    • aging time30分を過ぎていた場合はそのLSAを再送する

    • aging time60分を過ぎていた場合はそのLSAを破棄する．

    • defalutでlsa-group pacingは240秒間隔で行われる．

      • 30min 経過したLSAは発信元ルータからLSAが再度送信されてRefreshされる．
      • 長いほど一度に送られるLSUが多くなるのでパラメータ調整が可能．短くすると一度に該当するLSAが減るので量が減る．
      (config)#router ospf <proccess-id>
(config-router)#timers pacing lsa-group <sec>
      • show ip ospf timers lsa-group

  • Redistribution

    • シードメトリックは20
      • ただしBGPからの再配布の場合は1
    • distribution-list の扱い
      • distribute-list out
        • distribute-list outコマンドは再配送されたOSPF LSA Type-5に対してのみ有効となる
        • redistributeした上で，distribute-list outコマンドを利用することで特定の経路をフィルタできる．
    • distribute-list in
      • OSPFで学習した経路をルーティングテーブルに反映させたくない場合に利用できる．
      • LSA自体のfilteringは行われないためLSDBは通常通り構築される．
      • LSAのフラッディングも同様に行われるため，あくまでルーティングテーブルへの反映をしないとだけ思うべき．

  • その他

    • Ciscoの推奨
      • 一台のルータは最大3areaまでの所属
      • 1areaあたり50台までのルータで構成

configuration

router ospf 1 # process id
  router-id 1.1.1.1

  # network address wildcard-mask area area-id
  network 172.16.1.0 0.0.0.255 area 0
  network 172.16.1.1 0.0.0.0 area 0

  area <area_id> [stub|stub no-summary|nssa|nssa no-summary] # no-summaryはABRにのみ入れる．

  maximum-paths 10 # set maximum ecmp path (default:4, max:16)

  passive-interface Loopback0 # set passive interface

  passive-interface default   # if you set default passive, use together with `no passive-interface` sentence to set active interface.
  no passive-interface GigabitEthernet 0/1

  neighbor 192.168.0.2 # if it was NBMA network. it's can't accept ospf multicast, so neighbor address must be configured manually.

  refistribute eigrp 10 metric 100 subnets
  distribute-list 10 out eigrp

  # Route Addgegation
  summary-address 172.16.0.0 255.255.0.0 # at ASBR as LSA type5
  area 10 range 172.16.0.0 255.255.0.0 [ cost cost ] # at ABR as LSA type3

  # virtual link
  area 0 virtual-link 1.1.1.1 # area <transit-area-id> virtual-link <neighbor-router-id>

  # default route
  default-information originate [always] [metric metric] [metric-type [ 1 | 2 ]]

  # Authentication
  area area-id authentication [ message-digest(in MD5)]

interface GigabitEthernet 0/1
  auto-cost reference-bandwidth 1000  # set auto-cost numerator
  bandwidth 1000  # set bandwidth for cost calculation

  ip ospf priority 10 # ip ospf priority number for DR/BDR selection
  ip ospf cost 100    # set ospf cost
  ip ospf network [broadcast|point-to-point|non-broadcast|point-to-multipoint|point-to-multipoint nonbroadcast]
  ip ospf hello-interval 10
  ip ospf dead-interval 40

  ip ospf dead-interval minimal hello-multiplier 5 # fast hello(5 hellos sent in 1sec. dead-interval is set 1sec automtically)

  # Authentication
  ip ospf authentication-key <password> # plaintext
  ip ospf message-digest-key <key-id> md5 <password> # md5

commands

// ここはt-shootのために見直し，もっと書く．

  • show ip protocols
  • show ip ospf
  • show ip ospf interface
  • show ip ospf neighbor
  • show ip ospf database
    • LSAのSeq. Noは0x80000001から始まり，Updateするごとに1ずつインクリメントする．
  • debug ip ospf events
  • undebug [all|hoge]
  • clear ip ospf proccess
    • clear ip ospf [pid] {process | redistribution | counters [neighbor [neighbor-interface] [neighbor-id]]}
    • Syntax Description
      • pid: (Optional) Process ID.
      • process: Reset OSPF process.
      • redistribution: Clear OSPF route redistribution.
      • counters: OSPF counters.
      • neighbor: (Optional) Neighbor statistics per interface.
      • neighbor-interface: (Optional) Neighbor interface.
      • neighbor-id: (Optional) Neighbor ID.
    • router-idを変更した場合など．ospfプロセス再起動が必要．

debug/t-shoot

About OSPFv3

  • OSPFｖ3LSAを新たに定義
    • LSA Type8: Link LSA
    • LSA Type9: Intra Area Prefix LSA
  • Multicast
    • FF02::5: 全てのOSPFv3ルータ宛
    • FF02::6: DR/BDR
  • next_header: 89
  • neighbor確率，およびnexthopにlink-local address を使用
  • IPsecを使用した認証も可能
  • リンク単位（I/F単位）で有効化
  • config
# IPv6の有効化
(config)# ipv6 unicast-routing

(config)# ipv6 router ospf <process-id>
(config-rtr)# router-id <router_id>
(config)# int gi 0/1
(config-if)# ipv6 ospf <process-id> area <area-id>    # interface で有効化
  • interface で有効化する以外はほぼ変わらない？
    • passive-interface指定もinterface ではなくrtr階層で行う．
  • show系
    • show ipv6 protocols: ルータで設定されているルーティングプロトコルの要約情報の表示
    • show ipv6 ospf neighbor: OSPFv3により探知されたネイバールータの表示
    • show ipv6 ospf database: OSPFv3のリンクデータベースの表示
    • show ipv6 route ospf: OSPFv3で学習したルート情報の表示
    • show ipv6 ospf interface: OSPFv3の有効化インターフェース、所属エリア、コスト値、タイマー値、隣接ルータの確認