[CISCO] OSPF (Open Shortest Path First) 기초

2020년 국비지원 교육 내용 정리

 

 

1. OSPF (Open Shortest Path First)

-Open                      : 표준 개방형 Protocol (모든 Vender사의 Router가 지원하는 Routing Protocol)

-Shortest Path First : SPF알고리즘을 사용하여 Loop가없는 경로를 보장 [Dijikstra 알고리즘]

 

- Link-State 알고리즘

1. 인접성(Adjacency)이 맺어진 Router 상호간 라우팅 업데이트를 실시

2. 변경사항이 없으면 업데이트를 실시하지 않는다.

3. Link변화시 변화된 부분에 대해서 부분적인 업데이트를 실시

4. 각 Router는 연결된 모든 네트워크 정보를 Database Table을 사용하여 파악한다.

 

 

 

- Classless

1. 업데이트 정보 안에 SubnetMask가 포함

2. Subnetting , VLSM을 사용한 네트워크 환경에서 사용 가능

3. CIDR기능을 지원한다. (수동 요약)

 

- AD (Administrative Distance : 신뢰도)

1. 하나의 Router에 복수개의 Routing Protocol을 설정하면

  Router는 AD값이 가장 작은 Routing Protocol을 사용한 라우팅 업데이트를 실시한다.

  OSPF        : 110  (Bandwidth)

 

- Metric

1. Router는 하나의 목적지에 대해서 하나의 경로만을 지원하는 장비

2. 하나의 목적지에 대해서 복수개의 경로가 존재할 경우 Metric값이 가장 작은 경로를 사용

 

 Cost (거리 비용)     = 10^8/Link당 Bandwidth

 .Fastethernet 

= 100000000/100000000     = Cost 1

 

 .Ethernet      

= 100000000/10000000  

= Cost 10

 

 .Serial         

= 100000000/1544000   

= Cost 64

 

 

 

- Load-Balancing

1. Router는 하나의 목적지 네트워크에 대해서 하나의 경로를 지원하는 장비이다.

2. 하나의 목적지에 대해서 복수개의 경로를 지원하는 기능을 로드분산이라고 한다.

3. RIP은 균등로드분산 기능을 지원한다. (IOS 12.2 : 1-6 , IOS 12.4 : 1-16 , Default = 4개 지원)

4. 균등 로드분산    : 최적 경로와 동일한 Metric값을 갖은 경로에 대해서 복수개의 경로를 지원하는 기능

 

 

- OSPF Routing Update

 Protocol 89번을 사용

 OSPF 라우팅 업데이트시 Source IP address는 송신하는 Interface의 IP Address를 사용하며 Destination IP address는     Multicast (224.0.0.5 , 224.0.0.6)를 사용

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2. OSPF가 사용하는 5가지 PDU (Hello , DBD , LSR , LSU , LSA)

 

             # Hello

- Hello Packet을 송/수신한 후 인접성의 조건을 비교하여 인접성의 조건이 일치하면 인접성을 맺고 인접성의 관계를 유지하는데 사용된다.

- 즉, 자신과 연결된 Router간의 네이버를 형성하고 유지하기 위한 패킷

                  (인접성 연결 , 인접성 유지를 위해서 주기적인 교환 실시)

- Hello Packet을 송/수신 후 인접성의 조건이 동일하면 Neighbor table을 생성하여 등록을 실시 : show ip ospf neighbor

 

- OSPF Hello (* = 인접성의 조건)

인접성 조건	필수	필수 X
조건	Area-ID Hello/Dead interval SubnetMask    MTU size    Authentication Stub	Router-ID OSPF Priority DR/BDR

 

 

             # DBD (DDP)

- DataBase Table을 사용하여 OSPF상의 모든 네트워크 정보를 관리한다.

- LSDB(Link-State DataBase)를 Area단위로 구분하여 관리

- Area내에서 LSA-Type(Link-State Advertisement-Type)별로 구분하여 관리

- LSA(Link-State Advertisement)를 사용하여 LSDB(Link-State DataBase)를 동기화한다.

- 대형망에서 사용되는 Protocol이므로 인접성이 완료되면 모든 네트워크 정보를 업데이트하지 않고 Database Table의 요약본인 DBD를 교환하여 비교한 후 자신에게 없는 네트워크 정보만을 요청하여 LSDB에 저장을 실시

 

 

             # LSR (Link-State Request)  

- OSPF의 상세정보 요청 Packet 

- DBD교환후 자신에게 없는 네트워크 정보를 확인하거나 또는 자신보다 최신의 정보를 발견하게 되면 LSR을 사용하여 해당 네트워크의 상세정보를 요청한다.

 

             # LSU (Link-State Update)   

- LSR에 대한 응답 Packet        

- LSR을 수신한 Router는 해당 네트워크에 대한 LSA(Link-State Advertisement)(광고할 정보)를 생성하여 LSU에 담아 업데이트를 실시한다.

 

             # LSA (Link-State Ack) 

-DBD, LSR, LSU패킷을 정상적으로 수신했음을 알려주는 확인 Packet

 

 

 

 

 

출처 : 구글

 

출처 : 구글

 

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3. OSPF 인접성 단계

Neighboring 단계

 

- Down State        [호구] 나는 주고 못 받은 상태 

 : OSPF의 시작 단계이며 자신은 Hello를 전송한후 수신을 기다리는 상태

 : Neighbor로부터 아무런 정보도 수신되지 않은 상태

  

 

(-Attempt State )

 :Non-broadcast 환경에서만 적용되는 모드. 

  'neighbor' 명령어를 이용하여 Unicast로 Hello Packet을 전송한 다음 아직 인접 Router로부터 Hello Packet을 수신하지 못한 상태이다

 

- Init State          [양아치] 나는 안 주고 받은 상태

 : 자신은 Hello를 수신하고 송신하지 않은 상태

 : 상대 Router로부터 Hello Packet을 수신한 상태

 

 

- 2Way State

 : Hello Packet의 송/수신이 완료된 상태이며 상호간 Neighbor table에 Router-ID가 출력된다.

 : 상대 Router로부터 수신을 받은 Hello Packet에 상대 Router ID를 기록 및 송신을 하여 양방향 통신이 완료된 상태

 이 단계에서 Waiting Timer 동안 DR와 BDR을 선출

(DRother끼리는 2way state에서 넘어가지 않는다. 넘어간다는 건 인접성을 맺는다는 의미)

 

Adjacency 단계

 

- Exstart State

 : Master Router와 Slave Router를 선출하는 단계이다.

 : Neighbor간 DB 동기화를 위해 Master/Slave  관계 설정

 

 * 뽑는 이유는 누가 먼저 DBD를 줄 것인가 정하기 위해서

   Master Router가 DBD를 먼저 전송하며 Slave Router가 DBD를 전송한다.

   뽑는 기준은 큰 Router-ID를 가진 Router가 Master Router로 선출된다.

 

- Exchange State

 : DBD교환후 자신에게 없는 네트워크 정보를 LSR을 사용하여 해당 네트워크에 대한 상세 정보를 요청

 : DBD Packet 교환으로 자신의 DB와 일치여부 확인

 

- Loading State

 : LSR을 수신한 Router는 해당 네트워크에 대한  LSA(Link-State Advertisement)를 생성하여 LSU에 담아 업데이트를 실시

 : DB가 다를 경우 LSA정보의 요청 및 LSU 전달

 

- Full State

 : 인접성이 완료된 상태이며 비정상적인 활동으로인해 인접성이 단절되면 Down State로 전환된다.

 : Neighbor간 DB가 완전히 동기화된 상태 (Neighbor + Adjacency)

 

- Attempt State [NBMA구간에서만 확인가능]

 : 'Neighbor' command를 사용하는 구간에서만 확인이 가능하며

   Full State에서 비정상적인 활동으로 인해 인접성이 단절되면 Attempt State로 전환된다.

 

 

출처 : 구글