Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
https://wos-scopus.com
Научные направления
Поделиться:
Разделы: Информационные технологии, Образование, Телекоммуникации, Электроника
Размещена 27.03.2014. Последняя правка: 26.03.2014.

Реализация протокола OSPF в Junos OS на базе системы эмуляции GNS3

Ращупкин Евгений Олегович

Магистр

Сибгути

Студент

Колков Антон Александрович руководитель направления «Сети и системы передачи данных». Nvision Group


Аннотация:
В работе представлены возможности программы GNS3 в качестве доступной системы эмуляции сетевых процессов.


Abstract:
The paper presents the possibilities of the program GNS3 as accessible system emulation of network processes.


Ключевые слова:
Junos OS, эмуляция, OSPF, сетевые технологии

Keywords:
Junos OS, emulation, OSPF, network technologies


УДК 004.65

Введение

Современный рынок телекоммуникационного оборудования развивается огромными темпами, изобилие вендоров создает определенные требования к квалификации специалистов, возможность быстрого и гибкого освоения нового оборудования в наши дни является одним из требований рынка.  Виртуализация учебного процесса и возможность эмулировать реальные устройства с помощью простого компьютера помогают повысить практические навыки современных технических специалистов. Основываясь на доступности open source, в помощь сетевым инженерам был выпущен эмулятор GNS3.

Что такое GNS3?
GNS3  это программное обеспечение open sourse которое эмитирует сложные сети с наиболее возможным приближением к реальному исполнению. Все это возможно без использования реальных аппаратных средств, таких как роутеры и коммутаторы.
Программное обеспечение имеет интуитивно понятный графический  интерфейс для разработки и настройки виртуальных сетей, он работает на традиционном аппаратном обеспечении ПК и может быть использован на нескольких операционных системах, включая Windows, Linux и MacOS X[3].

Обзор протокола OSPF
OSPF- это внутренний шлюзовый протокол,  маршрутизирующий пакеты в одной автономной системе.  OSPF использует информацию о соединении для формирования решения о маршрутизации, вычисляя маршрут опирается на алгоритм кратчайшего пути (также известный как алгоритм Дейкстра).  Каждый маршрутизатор на котором запущен протокол наполняет зону OSPF информацией о состоянии канала, метрикой маршрутизации и выбранных интерфейсах. Маршрутизаторы используют информацию о состоянии канала для подсчета наименьшего пути к каждой сети и создания таблицы маршрутизации данного протокола[1].  
         Junos OS поддерживает OSPF версию 2 (OSPFv2) и OSPF версии 3 (OSPFv3) включая виртуальные соединения, stub зоны, и аутентификацию для OSPFv2.  Junos OS не поддерживает маршрутизацию по типам сервисов (ToS).  OSPF маршрутизирует IP пакеты базируясь исключительно на IP адресе назначения содержащимся в заголовке IP пакета. Быстро замечая изменение топологии, такие как недоступность интерфейсов маршрутизатора, вычисляет новые маршруты с минимальной загрузкой трафика и не содержащие петель. 
         В одной автономной системе возможно существование единственной области OSPF, в противном случае система может быть поделена на несколько областей.  В топологии сети с одной областью OSPF, каждый роутер поддерживает базу данных которая описывает топологию всей автономной системы. Информация о канале связи для каждого роутера распространяется повсюду в автономной системе. В топологии с несколькими областями OSPF, каждый роутер поддерживает базу данных которая описывает топологию этой области, и информация о состоянии канала связи для каждого маршрутизатора распространяется по всей области. Все маршрутизаторы поддерживают сводные топологии о других областях в одной автономной системе. В каждой области, маршрутизаторы OSPF имеют идентичные топологические базы данных. Когда  топология меняется, OSPF убеждается что содержимое топологических баз данных быстро сошлось. Все обмены протокола OSPFv2 могут быть аутентифицированы. OSPFv3 опирается на IPsec  чтобы обеспечить эту функциональность. Это значит,  что только доверенные маршрутизаторы могут участвовать в маршрутизации в рамках автономной системы. Существует возможность использования разных схем аутентификации.  Для каждой области настроена своя схема аутентификации, что позволяет делать некоторые зоны более защищенные.
         Внешняя информация (маршруты полученные по BGP) передаются прозрачно в пределах автономной системы.  Внешняя информация хранится отдельно от информации состояния каналов OSPF. Каждый внешний маршрут может быть помечен роутером, позволяя передачу добавочной информации между маршрутизаторами на границах автономных систем[2]. 

 Алгоритм маршрутизации OSPF
OSPF использует алгоритм выбора самого короткого пути (SPF, shortest-path-first, "кратчайший маршрут открывается первым"), также называемый алгоритмом Дейкстры. Определяя маршрут к месту назначения, все маршрутизаторы в области параллельно используют этот алгоритм, храня результаты в их отдельных топологических базах данных. Устройства маршрутизации с интерфейсами в различных областях используют несколько запущенных копий данного алгоритма. Эта секция представляет собой краткий итог того, как алгоритм SPF работает[4].
Когда маршрутизатор начинает работу, он инициализирует OSPF и ждет признаков от протоколов низшего уровня, что интерфейсы роутера функциональны. Затем маршрутизатор использует OSPF протокол приветствия, чтобы обнаружить соседей, посылая пакеты-приветствия (hello) своим соседям и получая их привет-пакеты (hallo).
В широковещательных и не широковещательных сетях с коллективным доступом (физические сети, которые поддерживают присоединение более чем двух маршрутизаторов), OSPF протокол приветствия выбирает определенный роутер для сети. Это устройство выбора направления ответственно за отправку уведомлений о состоянии канала (link-stateadvertisements LSAs), описывающих сеть, которая уменьшает объем сетевого траффика и размер топологических баз данных маршрутизатора.
Затем устройство маршрутизации  пытается сформировать соседство с некоторыми из его недавно обнаруженных соседей. (В сетях коллективного доступа только определенный маршрутизатор и запасной определенный маршрутизатор формируют соседство с другими устройствами маршрутизации.) Соседства определяют распределение пакетов протокола маршрутизации. Пакеты протокола маршрутизации посылаются и принимаются только устройствами в состоянии соседства, и обновления топологических баз данных посылаются только между соседями. Когда соседство было установлено, пары соседних маршрутизаторов синхронизируют свои топологические базы данных.
Устройство направления посылает пакеты LSA, чтобы периодически информировать о состоянии и когда его состояние меняется. Эти пакеты включают информацию о соседях маршрутизатора, которая позволяет обнаружить неработающие роутеры.
Используя надежный алгоритм, маршрутизатор производит считывание LSAs всюду по области, что гарантирует наличие у всех устройств направления в области точно такой же топологической базы данных. Каждое устройство маршрутизации использует информацию в своей топологической базе данных, чтобы вычислить дерево кратчайшего пути. Маршрутизатор затем использует это дерево для направления траффика сети.[5]
Описание алгоритма SPF объясняет, как алгоритм работает в единственной области (маршрутизация внутри области). Внутренние маршрутизаторы могут направлять траффик за пределами области (направление меж областей), пограничные роутеры должны инжектировать дополнительную информацию о направлении в область. Поскольку маршрутизаторы границы области связаны с магистральной линией, у них есть доступ, чтобы закончить топологические данные об этой линии. Пограничные маршрутизаторы области используют эту информацию, чтобы вычислить пути ко всем местам назначения за пределами их области и затем оповестить об этих путях внутренние маршрутизаторы области.
Конфигурирование OSPF маршрутов
         Результатом успешной работы протокола OSPF будет команда ping lo0 JUNOS3 от лица JUNOS1 и обратно. Выберем схему для построения OSPF маршрутизации (Рисунок 1)

Рисунок 1. OSPF Area

При первоначальной конфигурации маршрутизатора используется login: root без пароля. Затем после появления режима root@%  пишем команду cli, попав в операционный режим маршрутизатора переходим командой configure в режим конфигурации.

При первоначальной загрузке роутера необходимо указать имя маршрутизатора командой:

set system host-name Имя_роутера

И пароль для root:

set system root-authentication plain-text-password

Изменения конфигурации подтверждаются командой commit.


                                                                                                    Рисунок 2. Пароль и имя маршрутизатора

       Одной из главных составляющих работы маршрутизатора является правильная конфигурация интерфейсов.

Все существующие интерфейсы можно посмотреть командой

run show interfaces terse

 


Рисунок 3. Show interfaces terse

Выбираем интерфейсы что будут в OSPF Area, также данной командой можно посмотреть состояние интерфейсов например em0: Admin-up, Link-up. Это значит, что интерфейс логически находится во включенном состоянии и существует физическое подключение(Link-up).

         Перейдем к конфигурированию интерфейсов loopback (lo0) и Ethernet (em0). Конфигурация происходит в режиме:

 [edit]

root@Router_1# edit interfaces


                                                                                                                Рисунок 4. Edit interfaces

Результат можно посмотреть командой Show.

Конфигурирование OSPF Area. В режиме:

[edit interfaces]

root@Router_1# top edit protocols ospf
Для выхода из режим edit interfaces используем команду top.

Рисунок 5 - top edit protocols ospf

Аналогичная процедура проводится на всех маршрутизаторах. Результатом успешной работы протокола OSPF будет команда ping lo0 JUNOS3 от лица JUNOS1 и обратно. Ниже приведем конфигурацию всех устройств и результат команды ping. Команда: show configuration из операционного режима.

Рисунок 6. Router_1 Configuration

Рисунок 7. Router_2 Configuration



Рисунок 8. Router_3 Configuration


Рисунок 9. Router_1 ping 192.168.1.3

 Рисунок 10. Router_3 ping 192.168.1.1

В результате работы были получены практические навыки конфигурирования устройств маршрутизации с применением симулятора GNS3.

Библиографический список:

1.Протокол OSPF[Электронный ресурс]. URL:http://www.juniper.net/techpubs/en_US/junos11.4/topics/concept/ospf-routing-overview.html (Дата обращения: 22.03.2014).
2.Маршрутизация в IP сетях[Электронный ресурс]http://www.juniper.net/techpubs/en_US/junos11.4/topics/concept/ospf-routing-understanding-ospf-areas-overview.html (Дата обращения: 22.03.2014).
3.Системы эмуляции [Электронный ресурс]http://www.gns3.net/html (Дата обращения: 23.03.2014).
4.Обзор технологий маршрутизации [Электронный ресурс] http://www.cisco.com/cisco/web/support/RU/9/92/92027_1.html html (Дата обращения: 23.03.2014).
5.Таненбаум Э., Уэзеролл Д. Компьютерные сети. 5-е издание. Питер 960 с.




Рецензии:

27.03.2014, 19:22 Колесникова Галина Ивановна
Рецензия: Статья по структуре написана в соответствии с требованиями предъявляемыми к работам, публикуемым в рецензируемых изданиях. С этой точки зрения ее можно рекомендовать к публикации. Однако собственно содержательный компонент находится вне моей компетенции и требует экспертизы представителей иных специальностей.

27.03.2014, 20:26 Клинков Георгий Тодоров
Рецензия: Статья рекондуется к публикаций.Основания.... 1.Реализация протокола OSPF в Junos OS позволяет удачно реализовать симулационных моделей разного обезпечения. 2.Время операциональной маршрутизаций в основном в стандартах допустимых отклонений. 3.Унификация на оснований индивидуальных потребностях...

28.03.2014, 8:54 Назарова Ольга Петровна
Рецензия: "В результате работы были получены практические навыки" - это статья, а соответственно: 1. новизна?, вывод - уточнить, 2. Такие подробнейшие результаты действий (рис.)-зачем? Дайте перечисление команд и на одной команде покажите. Если же хотите показать подробно, то хотя бы "обрежьте" ненужные области Доработать.

28.03.2014 10:10 Ответ на рецензию автора Ращупкин Евгений Олегович:
Пункты "новизна" и "вывод" опишу подробней, отображение команд требуется для усвоения и наглядности, иначе понять материал будет сложно в процессе конфигурирования. Недочеты устраню.

28.03.2014, 21:28 Лушников Александр Александрович
Рецензия: Актуальность, структура, оформление возражений не вызывают. После доработки уже указанных предыдущим рецензентом положений статья рекомендуется к публикации.

3.08.2014, 13:13 Попова Галина Валентиновна
Рецензия: На наш взгляд, для того, чтобы статья соответствовала направлению "Образование", необходимо соотнести статью именно с этим уровнем педагогики (методика, аргументация ее универсальности, эффективности и т.п.). Соответственно, если автор делает заключение о приобретенных навыках (обучении), необходимы сравнение и анализ, причем в сопоставлении с имеющимися, аналогичными (если таковые автору известны) по педагогическому воздействию именно в педагогической науке. В представленном виде в раздел "Образование" статья может еще раз быть отрецензирована (если автор не снимет этот раздел), и только после этого еще раз проанализирована на предмет рекомендации к публикации в разделе "Образование".



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх