interplanetary detour

Link State 계열 - OSPF

라우터에서 RIP 라우팅 프로토콜을 설정한다는 것은 해당 네트워크를 광고하겠다는 의미이지만,
OSPF 라우팅 프로토콜을 설정한다는 것은 해당 네트워크가 선언된 인터페이스로 광고를 Sending하는 것을 허용하겠다는 의미와 그 인터페이스의 상태 정보를 LSDB에 저장하겠다는 두 가지 의미를 가지고 있다.

특징

• 라우팅 테이블이 아닌 인터페이스 상태 정보를 전달한다.
• 자신에게 연결되어 있는 링크 정보를 서로 공유한다.
• Distance Vector와는 다르게 네트워크의 전체 경로(구조)를 파악할 수 있다. (SPF : Shortest Path First)
• 네트워크 변화에 즉시 업데이트한다.
• 수렴 시간이 빠르다.
• Classless Protocol로 VLSM을 지원한다. (Classful은 아예 없다)
• Auto-summary 기능이 없다.
• 계층적 구조로 대규모 네트워크에서 동작되기에 적합하며 확장성이 좋다.
• 설정이 복잡하지만, 관리자가 원하는 상세한 설정이 가능하다.

작동 프로세스

1. LSA (Link-State Advertisement) : 인접한 라우터 간에 Link-State 정보(interface subnet, type, state)를 전송한다.
2. Topology Database : Link-State 정보로 데이터베이스를 만든다. LSDB를 나타낸다.
3. 데이터베이스를 SPF Algorithm으로 가공해 SPF Tree 구조를 구축한다.
4. SPF Tree 구조를 기반으로 Routing Table이 만들어진다.

Metric

OSPF는 Bandwidth를 Metric값으로 가지며, Cost라고도 부른다.
Cost = 100,000,000 / Bandwidth [bps]

하나의 예시로 위 Topology에서 R1-E0/0에 OSPF를 올리려면

R1(config)#router ospf 1
R1(config-router)#network 192.168.16.1 0.0.0.0 area 0
network [광고를 뿌리는 것을 허용할 인터페이스의 IP 주소] 0.0.0.0 area [area number]

- ip주소, Wild Card (Mask 값의 1의 보수), area 이렇게 3가지를 지정해준다.

네트워크 상에 OSPF 라우팅 환경을 완전히 구축하려면 같은 방식으로 모든 L3 장비의 네트워크로 연결되는 인터페이스(포트)에 위와 같이 area를 잡아주면 된다.

Commands

show ip protocols : 라우팅 프로토콜 조회
show ip route : 라우팅 테이블 조회
show ip ospf : OSPF 상태 정보 조회
show ip ospf database : LSDB 조회
show ip ospf neighbor : 이 라우터의 Neighbor 라우터 조회
debug ip ospf : OSPF 디버깅 시작
un all : 디버깅 종료

라우터의 종류와 관계

라우터들은 Neighbor 검색을 위해 Hello Packet을 교환한다. 교환 시 특정 속성값들을 비교하며, 조건에 부합한다면 Router는 Neighbor Up 상태라고 선언한다. 관계의 종류에는

Full Adjacency : 모든 정보를 공유 (아주 가까운 친구와 같은 이웃)
Two-way : Hello Packet만 주고 받은 상태 (인사만 한 이웃)

이렇게 두 가지가 있는데,

Point-to-Point WAN 환경에서는 두 Neighbor가 모두 Full Adjacency를 형성한다.

LAN 환경에서는 한 Area 안에서 DR, BDR을 하나씩 지정하고 Full Adjacency 관계를 형성하며, 나머지 라우터와는 Two-way 관계를 가진다. DR이란 해당 Area를 대표해서 외부의 다른 Area와 데이터를 주고 받을 때 사용하게 되는 라우터이고 당연히 성능도 더 좋다. 데이터를 Recieve 하게 되는 경우 나머지 라우터들에게 224.0.0.6(Multicast)로 데이터를 뿌려 Update 시킨다. BDR은 이 DR이 불능이 되었을 때를 대비한 예비 DR이다.

Hello Packet을 주고 받는 주기인 Hello Time은 10초이며, 40초 동안 교환이 이루어지지 않을 경우 연결을 끊는 Dead Time이 있다.

ABR, ASBR

ABR은 Area Border Router의 약자이며, OSPF 라우터 중 여러 Area에 걸쳐 있는 라우터로써 일반적인 Area와 Backbone Area를 연결한다. 통상의 Area의 정보를 요약하고 그 정보를 Backbone Area로 보내는 역할을 수행한다. 위 Topology의 R2, R3가 ABR에 해당한다.

ASBR은 Automous System Boundary Router의 약자이며, 1개 이상의 다른 AS와 연결된다.
연결된 AS의 라우터들과 라우팅 정보를 교환하며, Recieve 받은 데이터는 자신의 AS에 있는 라우터들에게 광고(Advertisement)하게 된다.

Routing Concept

- 최적의 경로를 선택하여 데이터를 목적지까지 이송하는 모든 절차

- 라우터가 데이터를 Routing하기 위하여 알아야 하는 것

• 소스와 목적지 주소
• 입/출력 인터페이스 형태
• 가능성 있는 모든 경로(Route)들에 대한 정보 수집
• 가능성 있는 모든 경로 중에서 최적의 경로 선택
• 지속적인 네트워크 상태를 확인하고 유지하는 것

라우터가 목적지 정보를 학습하는 방법

• Connected : 자기에게 직접 연결되어 있는 인터페이스의 정보를 학습
• Static Routing : 관리자가 정적으로 직접 라우팅 테이블에 정보를 입력하는 것
• Dynamic Routing Protocol : 다양한 프로토콜을 통해 자동적으로 라우팅을 하는 동시에 라우팅 테이블을 만들어 나가는 것
• Redistribution

Routing Process

1. 수신한 패킷의 목적지 주소를 확인
2. 자신이 알고 있는 경로인지 확인(Routing Table과 대조)
3. 패킷이 나가야 하는 인터페이스를 확인하고 전달
4. 위의 절차를 목적지에 도착할 때까지 반복

Routing Table

모든 Router에는 Routing Table이 존재하며, 라우터는 이 Routing Table에 기억된 주소값과 목적지 IP를 비교해 경로를 찾는다. Routing Table을 구축하는 방법으로는 Dynamic Routing과 Static Routing 두 가지가 있다.

Routing Table 보는 명령어 : Router#show ip route

Static Routing

관리자가 임의로 Routing Table을 구성하는 방법이며, 프로토콜에 의해 경로가 자동적으로 변경될 수 없다.

경로를 직접 관리하기 때문에 변화가 없고 경로가 너무 많지 않은 네트워크에서 사용하기에 적합하다.

통신망의 끝단에 있고 네트워크로 연결되는 경로가 하나밖에 없는 Stub Network 또한 Static 방식으로 라우팅한다(Default Route).

Static Routing 명령어

Router(config)#ip route [목적지 네트워크 이름] {interface | next hop ip address}

Router(config)#ip route 10.10.10.0 255.255.255.0 e0/1

Router(config)#ip route 10.10.10.0 255.255.255.0 192.168.10.10

Default Route : Routing Table에 없는 주소에 대해서 적용한다. 심볼은 S* 이다.

Router(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 Fa1/1

전부 0인 IP와 마스크의 의미는 모든 네트워크의 범위를 갖고 있다는 것이다.

최적 경로로 선택한 인터페이스가 down 상태면 관련한 Routing Table 데이터들은 삭제되며,

up 상태가 될 시 다시 생성된다.