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Wie Router den kürzesten Weg finden (OSPF)

Nach dieser Lektion: Ich kann sagen, wie OSPF-Router das Netz lernen.

Lektion, 55 Min.4 BefehleOSPF-Lab: dynamisches Routing auf drei Routern im Browser in Betrieb nehmen

Eine Straße ist gesperrt, niemand telefoniert

Ein Kurierdienst hat in jeder Stadt ein Depot. Wird eine Straße gesperrt, ruft der Leiter nicht jedes Depot an.

Jedes Depot meldet seinen Nachbarn, was sich auf seinen Straßen geändert hat. Binnen einer Minute haben alle dieselbe Karte.

OSPF lässt Router genau das tun.

Am Ende dieser Lektion

Notiz

Ich kann sagen, wie OSPF-Router das Netz lernen.

Schlüsselwörter

BegriffWas er bedeutetBeispiel
Nachbarein Router an derselben Leitung, der ebenfalls OSPF spricht
Hello-Paketeine kurze Nachricht, die Nachbarn findet und hält
Link-State-Datenbankdie Karte aller Router und Leitungen, die ein Router führt
Kosteneine Zahl dafür, wie sehr man eine Leitung meiden will; kleiner ist besser
Areaeine Gruppe von Routern, die eine Karte teilenarea 0
Kürzester Wegdie Route mit den geringsten Gesamtkosten

Die Zellen, die Lernende ausfüllen, bleiben in dieser Vorschau leer.

Statische Routen skalieren nicht

Eine statische Route wird einmal eingetragen und ändert sich nie. Fällt eine Leitung aus, bleibt die Route, und Pakete gehen verloren.

Bei fünfzig Routern will niemand die Zeilen tippen. Ein Routing-Protokoll lässt die Router austauschen, was sie wissen.

OSPF ist ein solches Protokoll. Damit baut jeder Router eine vollständige Karte des Netzes.

Router finden sich mit Hello-Paketen

Ein Router sendet Hello-Pakete aus jeder Schnittstelle, die OSPF nutzt. Ein Router an derselben Leitung, der eines hört, antwortet.

Zwei Router, die sich hören, werden Nachbarn. Sie tauschen ihre Karten. Haben beide dieselbe Karte, lautet der Zustand Full.

OSPF läuft direkt auf IP, als Protokollnummer 89.

Ein Beispiel: Nachbarzustände

ZustandWas er bedeutet
DownEs wurde kein Hello gehört
InitEin Hello wurde gehört, nennt uns aber noch nicht
2-WayBeide Seiten hören einander
ExStartBeide legen fest, wer den Austausch führt
ExchangeBeide tauschen Zusammenfassungen ihrer Karten
LoadingBeide holen die Teile, die ihnen fehlen
FullDie Karten stimmen überein: der Nachbar ist einsatzbereit

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Sehen, welche Programme jeder Router ausführt

Befehl
netlab status

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r2 nach seinen OSPF-Nachbarn fragen

Befehl
sudo vtysh -N r2 -c "show ip ospf neighbor"

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Die Tabelle von r2 ohne OSPF lesen

Befehl
sudo vtysh -N r2 -c "show ip route"

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Was die drei Antworten sagen

netlab status beendet den Eintrag jedes Routers mit einer Zeile daemons:. Ein Daemon ist ein Programm, das im Hintergrund läuft, und ospfd ist das für OSPF.

Die Frage nach den Nachbarn ergibt % OSPF is not enabled in vrf default. Das Programm läuft, aber niemand hat ihm gesagt, welche Schnittstellen es nutzen soll.

Die Routing-Tabelle listet nur direkte Zeilen, C, und die eigenen Adressen des Routers, L. Keine Zeile beginnt mit O, dem Kürzel für eine per OSPF gelernte Route.

Jeder Router baut dieselbe Karte

Jeder Router beschreibt seine eigenen Leitungen in einer Nachricht, einer Link-State-Meldung. Er sendet sie an die Nachbarn, die sie weiterreichen.

Bald führt jeder Router dieselbe Link-State-Datenbank: eine Karte aller Router und Leitungen in der Area.

Aus dieser Karte rechnet jeder Router seine Routen selbst aus.

Die Kosten bestimmen den besten Weg

Jede Leitung hat Kosten. Standardmäßig folgen sie der Geschwindigkeit: Eine schnellere Leitung kostet weniger. Ein Mensch kann sie auch von Hand setzen.

Der Router teilt eine Referenzbandbreite, ohne Änderung 100 Mbit/s, durch die Geschwindigkeit der Leitung. Die Kosten sind nie kleiner als 1.

Die Kosten eines Weges sind die Summe der Kosten seiner Leitungen. OSPF wählt den kürzesten Weg, also die geringsten Gesamtkosten, nicht die wenigsten Router.

Eine Schnittstelle des Routers lesen

Befehl
sudo vtysh -N r2 -c "show interface to-r1"

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Ein häufiger Fehler

Warnung

Viele glauben, OSPF wähle den Weg mit den wenigsten Routern. Es addiert die Kosten jeder Leitung. Drei billige Leitungen können eine teure schlagen.

Jeder Router rechnet den kürzesten Weg

Ein Router beginnt bei sich selbst mit Kosten 0. Dann nimmt er den nächsten noch nicht erledigten Router und addiert die Kosten jeder Leitung von dort.

Das wiederholt er, bis alle Router erledigt sind. Das Ergebnis sind die niedrigsten Kosten zu jedem Router und der erste Hop.

Ein Beispiel: r1 erledigt jeden Router

SchrittErledigtKosten ab r1Grund
1r10Der Start
2r45Die Leitung von r1 nach r4 kostet 5
3r210Die Leitung von r1 nach r2 kostet 10
4r320Über r2: 10 plus 10 schlägt 5 plus 30
5r521Über r3: 20 plus 1

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Weiterführend: eine billigere Leitung ändert alles

Ändern Sie in der Beispieltabelle die Kosten der Leitung von r4 nach r3 von 30 auf 12. Erledigen Sie alle Router ab r1 noch einmal, auf Papier.

Über welchen ersten Hop erreicht r1 jetzt r3 und r5, und was kostet jeder Weg? Prüfen Sie Ihre Antwort: Ändern Sie diese Zeile in VERBINDUNGEN und rufen Sie Ihre Funktion kuerzester_weg auf.

Über dieses Lab und seinen Quellcode: OSPF-Lab: dynamisches Routing auf drei Routern im Browser in Betrieb nehmen

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