Fondamenti CCNA 3

CCNA 3

Capitolo 1

Caratteristiche e funzionalità di OSPF

OSPF è un protocollo di routing sviluppato come alternativa al RIP. Offre convergenza e scalabilità

più veloci per implementazioni di rete molto più grandi. Utilizza il concetto delle aree. Un

amministratore di rete può dividere il dominio di routing in aree distinte che consentono di controllare

il traffico di aggiornamento del routing.

Tutti i protocolli di routing condividono componenti simili. I router che eseguono messaggi OSPF

scambiano per trasmettere informazioni di routing utilizzando cinque tipi di pacchetti:

– Pacchetto Hello

– Pacchetto descrizione database

– Pacchetto di richiesta dello stato del collegamento

– Pacchetto di aggiornamento dello stato del collegamento

– Pacchetti di acknowledgment dello stato del collegamento

Questi pacchetti vengono utilizzati per individuare router vicini e anche per scambiare informazioni di

routing per mantenere informazioni accurate sulla rete. I messaggi OSPF vengono utilizzati per

creare e gestire tre database:

Funzionamento stato collegamento

Per mantenere le informazioni di routing, i router OSPF completano un processo di routing generico

dello stato del collegamento per raggiungere uno stato di convergenza. I passaggi di routing dello

stato di collegamento completati da un router sono:

– Stabilire adiacenze vicine: I router OSPF abilitati devono riconoscersi reciprocamente sulla

rete prima di poter condividere le informazioni. Un router OSPF abilitato invia pacchetti Hello

da tutte le interfacce OSPF abilitate per determinare se i vicini sono presenti su tali

collegamenti. Se è presente un vicino, il router OSPF abilitato tenta di stabilire un'adiacenza

vicina con tale vicino.

– Advertisement di Exchange Link-State: Dopo aver stabilito le adiacenze, i router

scambiano advertisement sullo stato del collegamento (LSA). Gli LSA contengono lo stato e

il costo di ogni collegamento direttamente connesso. I router inondano i loro LSA ai vicini

adiacenti. I vicini adiacenti che ricevono l'LSA inondano immediatamente l'LSA ad altri vicini

collegati direttamente, fino a quando tutti i router nella zona non hanno tutti gli LSA.

– Costruire un database dello stato del collegamento: Dopo aver ricevuto LSA, i router

OSPF abilitati compilano la tabella di topologia (LSDB) in base ai LSA ricevuti. Questo

database contiene infine tutte le informazioni sulla topologia dell'area.

– Eseguire l’algoritmo SPF: I router quindi eseguono l'algoritmo SPF. Gli ingranaggi nella

figura per questo passaggio vengono utilizzati per indicare l'esecuzione dell'algoritmo SPF.

L'algoritmo SPF crea l'albero SPF.

– Scegliere il percorso migliore: Dopo la creazione dell'albero SPF, i percorsi migliori per

ogni rete vengono offerti alla tabella di routing IP. Il percorso verrà inserito nella tabella di

routing a meno che non vi sia un'origine di route verso la stessa rete con una distanza

amministrativa inferiore, ad esempio una route statica. Le decisioni di routing vengono prese

in base alle voci nella tabella di routing.

OSPF a singola area e multiarea

Per rendere OSPF più efficiente e scalabile, OSPF supporta il routing gerarchico utilizzando aree.

Un'area OSPF è un gruppo di router che condividono le stesse informazioni sullo stato di

collegamento nei rispettivi LSDB. OSPF può essere implementato in due modi, come segue:

• OSPF a singola area - Tutti i router si trovano in un'area. La migliore pratica consiste

nell'utilizzare l'area 0.

• OSPF multiarea - OSPF viene implementato utilizzando più aree, in modo gerarchico. Tutte

le aree devono collegarsi all'area della backbone (area 0). I router che interconnettono le

aree sono indicati come Area Border Router (ABR).

OSPF multiarea

Le opzioni di progettazione della topologia gerarchica con OSPF multiarea possono offrire i seguenti

vantaggi:

• Tabelle di routing più piccole - Le tabelle sono più piccole perché ci sono meno voci di

tabella di routing. Questo perché gli indirizzi di rete possono essere riassunti tra le aree. Il

riepilogo delle route non è abilitato per impostazione predefinita.

• Riduzione overhead dell'aggiornamento dello stato di collegamento - Progettare OSPF

multiarea con aree più piccole riduce al minimo i requisiti di elaborazione e memoria.

• Riduzione della frequenza dei calcoli SPF - OSPF multiarea localizza l'impatto di una

modifica di topologia all'interno di un'area. Ad esempio, riduce al minimo l'impatto

dell'aggiornamento del routing perché il flooding LSA si ferma al limite dell'area.

OSPFv3

OSPFv3 è utilizzato per lo scambio di prefissi IPv6. Scambia informazioni di routing per popolare la

tabella di routing IPv6 con prefissi remoti. Include sia il supporto sia per IPv4 che per IPv6. Utilizza

IPv6 come trasporto al layer di rete, comunicando con i peer OSPFv3 e pubblicizzando percorsi

IPv6. Utilizza anche l’algoritmo SPF come motore di calcolo per determinare i percorsi migliori nel

dominio di routing.

Tipi di pacchetti OSPF

• Tipo 1: Pacchetto Hello - Questo viene utilizzato per stabilire e mantenere l'adiacenza con

altri router OSPF.

• Tipo 2: Pacchetto Database Description (DBD) - Contiene un elenco abbreviato del LSDB

del router mittente e viene utilizzato dai router riceventi per controllare il LSDB locale. Il

LSDB deve essere identico su tutti i router dello stato del collegamento all'interno di un'area

per costruire un albero SPF accurato.

• Tipo 3: Pacchetto LSR (Link-State Request) - I router riceventi possono quindi richiedere

ulteriori informazioni su qualsiasi voce nel DBD inviando un LSR.

• Tipo 4: Pacchetto LSU (Link-State Update) - Questo viene utilizzato per rispondere ai

LSRs e per annunciare nuove informazioni. LSU contengono diversi tipi di LSA.

• Tipo 5: Pacchetto Link-State Acknowledgment (LSAck) - Quando viene ricevuto un LSU,

il router invia un LSack per confermare la ricezione dell'LSU. Il campo dati LSAck è vuoto.

Stati operativi di OSPF

Stati adiacenze vicine

Quando OSPF è abilitato su un'interfaccia, il router deve determinare se è presente un altro vicino

OSPF sul collegamento. A tale scopo, il router invia un pacchetto Hello che contiene il relativo ID

router a tutte le interfacce abilitate a OSPF.

Quando un router vicino abilitato a OSPF riceve un pacchetto Hello con un ID router che non è

all'interno dell'elenco dei vicini, il router ricevente tenta di stabilire un'adiacenza con il router di avvio.

Sincronizzazione dei database OSPF

Dopo lo stato Two-Way, i router passano agli stati di sincronizzazione del database. Mentre il

pacchetto Hello è stato utilizzato per stabilire adiacenze vicine, gli altri quattro tipi di pacchetti OSPF

vengono utilizzati durante il processo di scambio e sincronizzazione LSDB. Questo è un processo in

tre fasi, come segue:

– Decidere il primo router: Nello stato ExStart, i due router decidono quale router invierà per

primo i pacchetti DBD. Il router con l'ID router superiore sarà il primo router a inviare

pacchetti DBD durante lo stato Exchange.

– Scambiare DBD: il numero necessario per trasmettere il database. L’altro router deve

riconoscere ogni DBD con un pacchetto LSAck.

– Invia un LSR: ogni router confronta le informazioni DBD con il LSDB locale. Se il DBD

dispone di più informazioni di collegamento correnti, il router passa allo stato loading.

Dopo che tutti gli LSR sono stati scambiati e soddisfatti, i router sono considerati sincronizzati e in

uno stato full. Gli aggiornamenti vengono inviati:

– Quando viene percepita una modifica (aggiornamenti incrementati).

– Ogni 30 minuti.

La necessità di una DR

Le reti multiaccesso possono creare due sfide per OSPF per quanto riguarda il flooding di LSA,

come segue:

• Creazione di più adiacenze - Le reti Ethernet potrebbero potenzialmente interconnettere

molti router OSPF su un collegamento comune. Creare adiacenze con ogni router non è

necessario e indesiderabile. Si tradurrebbe in un numero eccessivo di LSA scambiati tra

router sulla stessa rete.

• Flooding esteso di LSA - I router a stato di collegamento eseguono il flooding dei loro LSA

ogni volta che viene inizializzato OSPF o quando c'è una modifica nella topologia. Questi

flooding possono diventare eccessivi.

Flooding LSA con un Dr

Un drammatico aumento del numero di router aumenta anche notevolmente il numero di LSA

scambiati tra i router. Questo flooding di LSA ha un impatto significativo sul funzionamento di OSPF.

– Flooding LSA: Per capire il problema di ampi flooding di LSA, riprodurre l'animazione nella

figura. Nell'animazione, R2 invia un LSA. Questo evento attiva ogni altro router per inviare

anche un LSA. Non mostrati nell'animazione vi sono gli acknowledgment richiesti inviati per

ogni LSA ricevuta. Se ogni router in una rete multiaccesso dovesse inondare e riconoscere

tutti gli LSA ricevuti a tutti gli altri router su quella stessa rete multiaccesso, il traffico di rete

diventerebbe piuttosto caotico.

– LSA e DR: La soluzione per gestire il numero di adiacenze e il flooding di LSA su una rete

multiaccesso è il DR. Nelle reti multiaccesso, OSPF elegge un DR come punto di raccolta e

distribuzione per gli LSA inviati e ricevuti. Un BDR viene eletto anche nel caso in cui il DR

fallisca. Tutti gli altri router diventano DROTHER. Un DROTHER è un router che non è né il

DR né il BDR.

Capitolo 2

ID router OSPF

OSPFv2 è abilitato utilizzando il comando della modalità di configurazione globale router

ospf process-id. Il valore process-id rappresenta un numero compreso tra 1 e 65.535 ed è

selezionato dall'amministratore di rete. Un ID router OSPF è un valore a 32 bit, rappresentato come

indirizzo IPv4. L'ID router viene utilizzato da un router abilitato a OSPF per sincronizzare i database

OSPF e partecipare all'elezione del DR e BDR. I router Cisco derivano l'ID del router in base a uno

dei tre criteri, nel seguente ordine preferenziale:

1. L'ID router è configurato in modo esplicito utilizzando il comando OSPF router-id rid in

modalità di configurazione router. Il valore rid è qualsiasi valore a 32 bit espresso come

indirizzo IPv4.

2. Se l'ID router non è configurato in modo esplicito, il router sceglie l'indirizzo IPv4 più alto di

una qualsiasi delle interfacce di loopback configurate.

3. Se non sono configurate interfacce di loopback, il router sceglie l'indirizzo IPv4 attivo più alto

di una qualsiasi delle sue interfacce fisiche.

L'ID del router può essere assegnato a un'interfaccia di loopback. L'indirizzo IPv4 per questo tipo di

interfaccia di loopback deve essere configurato utilizzando una subnet mask a 32 bit

(255.255.255.255), creando una route host. Un percorso host a 32 bit non verrebbe pubblicizzato

come route ad altri router OSPF. Dopo che un router seleziona un ID router, un router OSPF attivo

non consente di modificare l'ID del router finché il router non viene ricaricato o viene reimpostato il

processo OSPF. Usare il comando clear ip ospf process per ripristinare le adiacenze. È quindi

possibile verificare che R1 stia utilizzando il nuovo comando ID router con il comando show ip

protocols trasmesso per visualizzare solo la sezione ID router.

Reti OSPF point-to-point

Il comando di rete viene utilizzato per determinare quali interfacce partecipano al processo di routing

per un'area OSPFv2. La sintassi di base per il comando è network address wildcard

mask area area-id. Qualsiasi interfacce su un router che corrisponde all'indirizzo di rete nel

comando network può inviare e ricevere pacchetti OSPF. Quando si configura OSPFv2 ad area

singola, il network deve essere configurato con lo stesso valore area-id su tutti i router. La maschera

jolly è in genere l'inverso della subnet mask configurata in tale interfaccia. In una maschera jolly:

• Maschera caratteri jolly bit 0 - Corrisponde al valore di bit corrispondente nell'indirizzo

• Maschera con caratteri jolly bit 1 - Ignora il valore di bit corrispondente nell'indirizzo

Nella modalità di configurazione del routing, ci sono due modi per identificare le interfacce che

parteciperanno al processo di routing di OSPFv2. Un modo è quando la maschera jolly identifica

l'interfaccia in base agli indirizzi di rete. Qualsiasi interfaccia attiva configurata con un indirizzo IPv4

appartenente a tale rete parteciperà al processo di routing OSPFv2. L'altro modo è che OSPFv2 può

essere abilitato specificando l'esatto indirizzo IPv4 interfaccia utilizzando una maschera jolly quad

zero. Per configurare OSPF direttamente sull'interfaccia, utilizzare il comando della modalità di

configurazione dell'interfaccia ip ospf. La sintassi è ip ospf process-id area area-id. L'invio di

messaggi non necessari su una LAN influisce sulla rete attraverso un uso inefficiente della

larghezza di banda e delle risorse e crea un rischio maggiore per la sicurezza. Utilizzare il comando

in modalità configurazione router passive-interface per interrompere la trasmissione dei messaggi

di routing attraverso un'interfaccia router, ma consentire comunque di pubblicizzare tale rete ad altri

router. Il comando show ip protocols viene quindi utilizzato per verificare che l'interfaccia Loopback

0 sia elencata come passiva. Il processo elettorale DR/BDR non è necessario in quanto ci possono

essere solo due router sulla rete point-to-point tra R1 e R2. Utilizzare il comando di configurazione

dell'interfaccia ip ospf network point-to-point su tutte le interfacce in cui si desidera disattivare il

processo elettorale DR/BDR. Utilizzare i loopback per simulare più reti di quelle che

l'apparecchiatura può supportare. Per impostazione predefinita, le interfacce di loopback sono

pubblicizzate come route host /32. Per simulare una LAN reale, l'interfaccia Loopback 0 è

configurata come rete point-to-point.

Tipi di rete OSPF

I router possono essere collegati allo stesso switch per formare una rete multiaccesso. LAN Ethernet

sono l'esempio più comune di reti multiaccesso broadcast. Nelle reti broadcast, tutti i dispositivi della

rete vedono tutti i frame broadcast e multicast. Il DR è responsabile della raccolta e distribuzione di

LSA. Il DR utilizza l'indirizzo IPv4 multicast 224.0.0.5 destinato a tutti i router OSPF. Se il DR smette

di produrre pacchetti Hello, il BDR si promuove e assume il ruolo di DR. Tutti gli altri router

diventano un DROTHER. DROTHER utilizzano l'indirizzo multiaccesso 224.0.0.6 (tutti i router

designati) per inviare pacchetti OSPF a DR e BDR. Solo DR e BDR ascoltano 224.0.0.6. Per

verificare i ruoli del router OSPFv2, utilizzare il comando show ip ospf interface. Per verificare le

adiacenze di OSPFv2, utilizzare il comando show ip ospf neighbor. Lo stato dei vicini nelle reti

multiaccesso può essere:

• FULL/DROTHER - Questo è un router DR o BDR completamente adiacente a un router non

DR o BDR.

• FULL/DR - Il router è completamente adiacente al vicino DR indicato.

• FULL/BDR - Il router è completamente adiacente al vicino BDR indicato.

• 2-WAY/DROTHER - Il router non DR o BDR ha una relazione vicina con un altro router non

DR o BDR.

La decisione elettorale OSPF DR e BDR si basa sui seguenti criteri, in ordine sequenziale:

1. I router nella rete eleggono il router con la massima priorità di interfaccia come DR. Il router

con la seconda priorità di interfaccia più alta viene eletto come BDR. La priorità può essere

configurata per essere qualsiasi numero compreso tra 0 e 255. Se il valore di priorità

dell'interfaccia è impostato su 0, tale interfaccia non può essere eletta come DR né BDR. La

priorità predefinita delle interfacce broadcast multiaccesso è 1. Pertanto, se non

diversamente configurato, tutti i router hanno un valore di priorità uguale e devono fare

affidamento su un altro metodo di tie breaking durante l'elezione DR/BDR.

2. Se le priorità dell'interfaccia sono uguali, il router con l'ID router più alto viene eletto il DR. Il

router con il secondo ID router più alto è il BDR.

Le elezioni di OSPF DR e BDR non sono preventive. Se il DR non riesce, il BDR viene

automaticamente promosso a DR. Questo è il caso anche se un altro DROTHER con priorità

maggiore o ID router viene aggiunto alla rete dopo l'elezione DR/BDR iniziale. Tuttavia, dopo che un

BDR è promosso a DR, si verifica una nuova elezione BDR e il DROTHER con la priorità più alta o

ID router viene eletto come nuovo BDR. Per impostare la priorità di un'interfaccia, utilizzare il

comando ip ospf priority value, dove il valore è da 0 a 255. Se il valore è 0, il router non diventerà

un DR o BDR. Se il valore è da 1 a 255, il router con il valore di priorità più alto diventerà

probabilmente il DR o BDR sull'interfaccia.

Modificare OSPFv2

OSPF ad area singola utilizza il costo come metrica. Un costo inferiore indica un percorso migliore

rispetto a un costo più elevato. Il costo Cisco di un'interfaccia è inversamente proporzionale alla

larghezza di banda dell'interfaccia. Pertanto, una larghezza di banda maggiore indica un costo

inferiore. La formula utilizzata per calcolare il costo OSPF è: Costo = larghezza di banda di

riferimento/larghezza di banda dell'interfaccia. Poiché il valore di costo OSPF deve essere un

numero intero, le interfacce FastEthernet, Gigabit Ethernet e 10 GigE condividono lo stesso costo.

Per correggere questa situazione, è possibile regolare la larghezza di banda di riferimento con il

comando auto-cost reference-bandwidth su ciascun router OSPF oppure impostare manualmente