ENSA 01 – Koncepty OSPFv2 (Single-Area OSPFv2 Concepts)
Vlastnosti
| predmet | Informačné a sieťové technológie |
| typ | poznámky |
| kurz | CCNA3 – ENSA (Enterprise Networking, Security, and Automation) |
| modul | 1 |
| zdroj | Cisco NetAcad – CCNA3_IV_IST_2026_27, Module 1: Single-Area OSPFv2 Concepts |
Cieľ modulu
Vysvetliť, ako funguje single-area OSPF v point-to-point aj broadcast multiaccess sieťach. Súvisí s maturitnými témami T11 – Smerovanie a smerovacie protokoly a T22 – Funkcie a metódy (časť OSPF).
1. Čo je OSPF
- OSPF (Open Shortest Path First) = link-state smerovací protokol, vznikol ako náhrada za distance-vector RIP.
- RIP používa ako metriku iba počet skokov (hop count) → zle škáluje, nepozná rýchlosť liniek.
- OSPF: rýchlejšia konvergencia, škáluje na veľké siete, metrika = cost (cena) odvodená od šírky pásma.
- OSPFv2 = pre IPv4, OSPFv3 = pre IPv6 (rovnaké princípy, samostatný proces a samostatné tabuľky).
- Link = rozhranie routera / segment medzi routermi / stub sieť (LAN za jedným routerom). Link-state informácia obsahuje prefix siete, dĺžku prefixu a cost.
- Administratívna vzdialenosť (AD) OSPF = 110.
2. Komponenty OSPF – 3 databázy
| Databáza | Tabuľka | Čo obsahuje | Príkaz |
|---|---|---|---|
| Adjacency database | Neighbor table | susedia, s ktorými má router obojsmernú komunikáciu; unikátna pre každý router | show ip ospf neighbor |
| Link-state database (LSDB) | Topology table | informácie o všetkých routeroch v oblasti; všetky routery v oblasti majú identickú LSDB | show ip ospf database |
| Forwarding database | Routing table | najlepšie cesty vypočítané SPF algoritmom; unikátna pre každý router | show ip route |
- Tabuľky sú uložené v RAM.
- Dijkstrov SPF (Shortest Path First) algoritmus – každý router sa postaví do koreňa SPF stromu a vypočíta najkratšiu (najlacnejšiu kumulatívnu) cestu ku každej sieti.
3. Link-state operácia – 5 krokov (poradie sa skúša!)
- Establish Neighbor Adjacencies – Hello pakety na všetky OSPF rozhrania.
- Exchange Link-State Advertisements (LSA) – LSA obsahuje stav a cost priamo pripojených liniek; zaplavujú sa (flooding) do celej oblasti.
- Build the Link-State Database (topology table).
- Execute the SPF Algorithm → SPF strom.
- Choose the Best Route → najlepšie cesty idú do routovacej tabuľky (ak neexistuje zdroj s nižšou AD, napr. statická trasa).
4. Single-area vs. multiarea OSPF
- Oblasť (area) = skupina routerov s rovnakou link-state informáciou v LSDB.
- Single-area – všetky routery v jednej oblasti, odporúča sa area 0. Vhodné pre menšie siete.
- Multiarea – hierarchicky, všetky oblasti sa musia pripájať na backbone area 0. Routery medzi oblasťami = ABR (Area Border Router).
- Výhody multiarea:
- menšie routovacie tabuľky (sumarizácia medzi oblasťami – nie je zapnutá defaultne),
- menšia réžia link-state aktualizácií,
- menej SPF výpočtov – zmena topológie ovplyvní len danú oblasť; ostatné oblasti len aktualizujú tabuľku, SPF znova nepočítajú.
5. Typy OSPF paketov
| Typ | Paket | Účel |
|---|---|---|
| 1 | Hello | objavenie susedov, budovanie a udržiavanie adjacencie, voľba DR/BDR |
| 2 | DBD (Database Description) | skrátený zoznam LSDB odosielateľa – kontrola synchronizácie |
| 3 | LSR (Link-State Request) | žiadosť o konkrétne záznamy |
| 4 | LSU (Link-State Update) | odpoveď na LSR a oznámenie nových informácií; LSU obsahuje jedno alebo viac LSA |
| 5 | LSAck | potvrdenie prijatia LSU (prázdne dátové pole) |
Bežné typy LSA: 1 Router, 2 Network, 3/4 Summary, 5 AS External, 7 NSSA.
Hello paket
- Hello sa posiela na multicast 224.0.0.5 (All OSPF Routers).
- Polia: Type, Router ID, Area ID, Network Mask, Hello Interval, Router Priority, Dead Interval, DR, BDR, zoznam susedov.
- Aby sa routery stali susedmi, musia sa zhodovať: area ID, hello/dead interval, maska (subnet), typ siete OSPF, autentifikácia.
- Default: Hello 10 s, Dead 40 s (= 4× Hello) na multiaccess aj point-to-point linkách.
6. Stavy OSPF (OSPF Operational States)
| Stav | Čo sa deje |
|---|---|
| Down | žiadne Hello prijaté; router posiela Hello |
| Init | prijal Hello od suseda (s RID suseda) |
| Two-Way | vidí vlastné RID v Hello suseda → obojsmerná komunikácia; na multiaccess sa volí DR a BDR |
| ExStart | rozhodne sa, kto posiela DBD prvý (vyššie Router ID) a počiatočné sekvenčné číslo |
| Exchange | výmena DBD paketov |
| Loading | LSR/LSU na doplnenie chýbajúcich informácií; spracovanie SPF |
| Full | LSDB plne synchronizované – konvergencia |
- Na point-to-point linke idú routery z Two-Way rovno do ExStart (bez volieb DR/BDR).
- Synchronizácia DB = 3 kroky: rozhodni prvý router → vymeň DBD → pošli LSR.
- LSU sa posielajú len pri zmene (inkrementálne) a každých 30 minút.
7. Prečo DR a BDR
- Na multiaccess sieti (Ethernet) by vzniklo príliš veľa adjacencií: n(n − 1)/2 → 5 routerov = 10, 20 routerov = 190.
- Plus nadmerné zaplavovanie LSA.
- Riešenie: DR (Designated Router) – zberné a distribučné miesto LSA; BDR – záloha; ostatné = DROTHER.
- DR sa používa len na šírenie LSA, nie na forwarding dát.
Krátka ústna odpoveď
OSPF je link-state smerovací protokol s metrikou cost. Routery si cez Hello pakety (224.0.0.5) vytvoria susedstvá, vymenia si LSA, zostavia identickú LSDB v rámci oblasti a Dijkstrovým SPF algoritmom vypočítajú najlepšie cesty. Používa tri databázy (neighbor, topology, routing) a päť typov paketov (Hello, DBD, LSR, LSU, LSAck). Prechádza stavmi Down → Init → Two-Way → ExStart → Exchange → Loading → Full. Na multiaccess sieťach sa volí DR a BDR, aby sa znížil počet adjacencií a zaplavovanie LSA. Oblasti (area 0 = backbone) zmenšujú LSDB a počet SPF výpočtov.
Kvíz – kľúčové otázky z kurzu
- Neighbor table ↔ Adjacency database; topology table ↔ LSDB; routing table ↔ Forwarding database; cost počíta Dijkstrov algoritmus.
- Paket so skráteným zoznamom LSDB → DBD; oznámenie novej informácie → LSU; žiadosť → LSR; potvrdenie → LSAck.
- Čo jednoznačne identifikuje router v Hello? → Router ID.
- Voľba DR/BDR prebieha v stave → Two-Way; výmena DBD → Exchange; konvergované LSDB → Full; žiadne Hello → Down.
- Poradie paketov pri konvergencii → Hello, DBD, LSR, LSU, LSAck.
- Hello 15 s na P2P → default Dead interval = 60 s (4×).
- Čo sa stane po výmene Hello a vytvorení adjacencie? → vymenia si skrátené zoznamy LSDB (DBD).
- Dead interval vyprší → OSPF odstráni suseda z LSDB.
- Funkcia DR → šírenie (dissemination) LSA.
- Dôvody pre multiarea → menej SPF výpočtov, menej pamäte a CPU.
Ďalej: ENSA 02 – Konfigurácia OSPFv2 · Späť: CCNA3 – ENSA