OSPF Neighbours: From Down to Full; DR and BDRڕێدۆزە دراوسێکانی OSPF: لە Downـەوە بۆ Full؛ DR و BDR

Before two OSPF routers can share their maps, they must become neighbours. OSPF neighbours are two routers that both run OSPF and sit on the same link, in the same subnet. Like two people who must speak the same language to understand each other, they first introduce themselves with small hello packets, and only then copy their databases. This lesson follows two routers from the first hello to a full copy, and then looks at Ethernet segments with many routers. (Why OSPF needs neighbours at all: OSPF in three steps.)

پێش ئەوەی دوو ڕێدۆزی OSPF بتوانن نەخشەکانیان هاوبەش بکەن، دەبێت ببنە ڕێدۆزە دراوسێکان (Neighbour router). ڕێدۆزە دراوسێکانی OSPF دوو ڕێدۆزن کە هەردووکیان OSPF بەکار دەهێنن و لەسەر هەمان بەستەر و لە هەمان ژێرڕایەڵەدان (Subnet). وەک دوو مرۆڤ کە دەبێت بە هەمان زمان قسە بکەن تا لە یەکتر تێبگەن، سەرەتا بە پاکێتەکانی سڵاوی بچووک خۆیان دەناسێنن و پاشان بنکەدراوەکانیان (Database) کۆپی دەکەن. ئەم وانەیە دوو ڕێدۆز لە یەکەم Helloـەوە تا کۆپییەکی تەواو دەگرێتە بەر و پاشان سەیری بڕەکانی Ethernet دەکات کە ڕێدۆزی زۆریان لەسەرە. (بۆچی OSPF پێویستی بە دراوسێیە: OSPF بە سێ هەنگاو.)

Every router sends its own hellos on a timer, the hello interval: every 10 seconds on Ethernet and point-to-point links (30 seconds on older NBMA links). Hellos find neighbours and then show, again and again, that each neighbour is still alive. A hello is not answered; each router simply keeps sending its own. Each router also counts down a dead interval for every neighbour — by default four times the hello interval, so 40 seconds. Every hello from that neighbour resets the countdown. If the countdown reaches 0, the neighbour is declared Down and its routes are recalculated. Topology changes themselves are not sent in hellos: they travel as LSAs.

هەر ڕێدۆزێک پاکێتەکانی سڵاوی خۆی بە پێی کات دەنێرێت، واتە کاتی Hello: لەسەر Ethernet و بەستەری خاڵ بۆ خاڵ هەر ⁦10⁩ چرکە جارێک (لەسەر بەستەری کۆنی NBMA هەر ⁦30⁩ چرکە). پاکێتەکانی سڵاو دراوسێکان دەدۆزنەوە و پاشان جار لە دوای جار پیشانی دەدەن کە هەر دراوسێیەک هێشتا زیندووە. وەڵامی Hello نادرێتەوە؛ هەر ڕێدۆزێک تەنیا بەردەوام Helloـی خۆی دەنێرێت. هەروەها هەر ڕێدۆزێک بۆ هەر دراوسێیەک کاتی Dead دەژمێرێتەوە بۆ دواوە — بە بنەڕەت چوار ئەوەندەی کاتی Hello، واتە ⁦40⁩ چرکە. هەر Helloـیەک لەو دراوسێیەوە ژماردنەکە سەرلەنوێ دەست پێ دەکاتەوە. ئەگەر ژماردنەکە گەیشتە 0، دراوسێکە بە Down دادەنرێت و ڕێگەکانی دووپاتە حیساب دەکرێنەوە. خودی گۆڕانەکانی تۆپۆلۆجیی ڕایەڵە (Network topology) بە Hello نانێردرێن: وەک LSA دەڕۆن.

When a router starts OSPF it does not know the addresses of its neighbours yet, so it cannot send them a normal (unicast) packet. Instead it sends its hellos to a multicast address that every OSPF router listens to: 224.0.0.5, a class D address (class D). A second address, 224.0.0.6, reaches only the DR and the BDR (their job comes later in this lesson). OSPFv3 uses FF02::5 and FF02::6 in the same way. These packets are sent with TTL 1, so they never leave the link.

کاتێک ڕێدۆزێک OSPF دەست پێ دەکات، هێشتا ناونیشانی دراوسێکانی نازانێت، بۆیە ناتوانێت پاکێتێکی ئاسایی (تاکپەخش (Unicast)) بۆیان بنێرێت. لە جیاتی ئەوە پاکێتەکانی سڵاوی بۆ ناونیشانێکی فرەپەخش (Multicast) دەنێرێت کە هەموو ڕێدۆزێکی OSPF گوێی لێ دەگرێت: ⁦224.0.0.5⁩، ناونیشانێکی پۆلی D (پۆلی D). ناونیشانی دووەم، ⁦224.0.0.6⁩، تەنیا دەگاتە DR و BDR (کاری ئەوان دواتر لەم وانەیەدا دێت). ⁦OSPFv3⁩ بە هەمان شێوە ⁦FF02::5⁩ و ⁦FF02::6⁩ بەکار دەهێنێت. ئەم پاکێتەکان بە ⁦TTL 1⁩ دەنێردرێن، بۆیە هەرگیز لە بەستەرەکە دەرناچن.

Every OSPF packet starts with a header that names the sender’s router ID and its area. A hello then adds the settings of the interface — network mask, hello and dead intervals, a stub-area flag — the router’s priority and the DR and BDR it knows, and, most importantly, the list of neighbours it has seen: the router IDs of every router it has received a hello from on that link. When a router finds its own router ID in a neighbour’s hello, it knows that the neighbour hears it too.

هەموو پاکێتێکی OSPF بە سەرێک دەست پێ دەکات کە ناسێنەری ڕێدۆزی نێرەر و ناوچەکەی (Area (OSPF)) تێدایە. پاشان Hello ڕێکخستنەکانی نێوبەستەکە (Interface (network)) زیاد دەکات — ماسکی ژێرڕایەڵە (Subnet mask)، کاتی Hello و کاتی Dead، نیشانەیەکی ناوچەی stub — پێشینەیی ڕێدۆزەکە و ئەو DR و BDRـەی دەیانناسێت و لە هەمووی گرنگتر، لیستی ئەو دراوسێیانەی بینیونی: ناسێنەرەکانی ڕێدۆزی هەموو ئەو ڕێدۆزانەی لەسەر ئەو بەستەرە Helloـیان لێ وەرگرتووە. کاتێک ڕێدۆزێک ناسێنەری ڕێدۆزی خۆی لە Helloـی دراوسێیەکدا دەبینێتەوە، دەزانێت ئەو دراوسێیە گوێی لەویش دەبێت.

Two routers become neighbours only if their hellos agree. These must be the same on both interfaces: the area ID, the subnet and mask, the hello and dead intervals, the authentication settings and the stub flag. The router IDs must be different. The interface must not be passive (passive interfaces), because a passive interface sends no hellos. A matching MTU is not checked in hellos, but without it the routers stop at ExStart or Exchange and never reach Full. The OSPF process ID (router ospf 1 on one router, router ospf 10 on the other) may differ: it is only a local number.

دوو ڕێدۆز تەنیا کاتێک دەبنە دراوسێ کە پاکێتەکانی سڵاویان یەک بگرنەوە. ئەمانە دەبێت لەسەر هەردوو نێوبەستەکە وەک یەک بن: IDـی ناوچە، ژێرڕایەڵە و ماسکی ژێرڕایەڵە، کاتی Hello و کاتی Dead، ڕێکخستنەکانی پشتڕاستکردنەوەی ناسنامە (Authentication) و نیشانەی stub. ناسێنەرەکانی ڕێدۆز دەبێت جیاواز بن. نێوبەستەکە نابێت نێوبەستەی ناچالاک (Passive interface) بێت (نێوبەستە ناچالاکەکان)، چونکە نێوبەستەی ناچالاک Hello نانێرێت. وەک یەکبوونی MTU لە Helloـدا ناپشکنرێت، بەڵام بەبێ ئەوە ڕێدۆزەکان لە ExStart یان Exchange دەوەستن و هەرگیز ناگەنە Full. ژمارەی پرۆسێسی (Process) OSPF (router ospf 1 لەسەر ڕێدۆزێک و router ospf 10 لەسەر ئەوی تر) دەکرێت جیاواز بێت: تەنیا ژمارەیەکی ناوخۆییە.

While a link is down, two routers cannot be OSPF neighbours over it. When it comes up, they climb a ladder of neighbour states, the same names you see in show ip ospf neighbor. The first three are about finding each other, the next three about copying the database, and the last means the job is done.

تا بەستەرێک کوژاوە بێت، دوو ڕێدۆز ناتوانن لەسەری ببنە ڕێدۆزە دراوسێکانی OSPF. کاتێک کارا دەبێت، بە پەیژەیەکی دۆخەکانی دراوسێی OSPF (OSPF neighbour states)دا سەردەکەون، هەمان ئەو ناوانەی لە show ip ospf neighborـدا دەیانبینیت. سێ یەکەمیان بۆ دۆزینەوەی یەکترن، سێ دواتریان بۆ کۆپیکردنی بنکەدراوە و دوایینیان واتە کارەکە تەواو بووە.

Follow R1 (router ID 1.1.1.1) and R2 (2.2.2.2) when their link comes up. Down: neither has heard anything; a router that was switched off has also lost everything it knew about its neighbours. R1’s first hello lists no neighbours (seen: none). R2 now knows R1 exists, but does not see its own ID in that hello: R2 puts R1 in Init. R2’s hello lists 1.1.1.1 as seen. R1 finds its own ID there, checks the parameters, finds no problem and moves to 2-Way. R1’s next hello lists 2.2.2.2, so R2 moves to 2-Way too. Now they are neighbours — but not yet finished.

⁦R1⁩ (ناسێنەری ڕێدۆز ⁦1.1.1.1⁩) و ⁦R2 (2.2.2.2)⁩ بگرە بەر کاتێک بەستەرەکەیان کارا دەبێت. Down: هیچیان هیچیان نەبیستووە؛ ڕێدۆزێک کە کوژێنرابێتەوە هەموو ئەوەشی لەدەست داوە کە لەبارەی دراوسێکانی دەیزانی. یەکەم Helloـی ⁦R1⁩ هیچ دراوسێیەک ناژمێرێت (بینراوەکان: هیچ). ئێستا ⁦R2⁩ دەزانێت ⁦R1⁩ هەیە، بەڵام IDـی خۆی لەو Helloـیەدا نابینێت: ⁦R2⁩، ⁦R1⁩ دەخاتە Init. Helloـی ⁦R2 1.1.1.1⁩ وەک بینراو دەنووسێت. ⁦R1 ID⁩ـی خۆی لەوێ دەبینێتەوە، ڕێکخستنەکان دەپشکنێت، هیچ کێشەیەک نابینێت و دەچێتە ⁦2-Way⁩. Helloـی داهاتووی ⁦R1 2.2.2.2⁩ دەنووسێت، بۆیە ⁦R2⁩یش دەچێتە ⁦2-Way⁩. ئێستا دراوسێن — بەڵام هێشتا تەواو نەبوون.

2-Way means the routers are ready to exchange their LSDBs. The exchange takes several messages and states. In ExStart they agree who leads: the router with the higher router ID (here R2). In Exchange they do not send whole LSAs, only lists of the LSAs they have — like checklists — in DBD (database description) packets. Each router compares the list with its own LSDB. In Loading it asks only for what it is missing with an LSR (link-state request); the neighbour sends the full LSAs in an LSU, and the receiver confirms with an LSAck. When nothing is missing, both are Full. RIP, by contrast, sends its whole table every time, which loads the network.

⁦2-Way⁩ واتە ڕێدۆزەکان ئامادەن LSDBـەکانیان ئاڵوگۆڕ بکەن. ئاڵوگۆڕەکە چەند پەیام و دۆخێک دەخایەنێت. لە ExStartـدا ڕێک دەکەون کێ بەڕێوەی دەبات: ئەو ڕێدۆزەی ناسێنەری ڕێدۆزی گەورەترە (لێرەدا ⁦R2⁩). لە Exchangeـدا LSAـی تەواو نانێرن، تەنیا لیستی ئەو LSAـانەی هەیانە — وەک لیستی پشکنین — لە ناو پاکێتەکانی DBD ⁦(database description)⁩. هەر ڕێدۆزێک لیستەکە لەگەڵ LSDBـی خۆی بەراورد دەکات. لە Loadingـدا تەنیا داوای ئەوە دەکات کە نییەتی، بە LSR ⁦(link-state request)⁩؛ دراوسێکە LSAـە تەواوەکان لە ناو LSUـدا دەنێرێت و وەرگر بە LSAck دڵنیای دەکاتەوە. کاتێک هیچ کەم نەما، هەردووکیان Fullـن. لە بەرانبەردا RIP هەموو جارێک هەموو خشتەکەی دەنێرێت، کە بار دەخاتە سەر ڕایەڵەکە (Network).

A favourite exam question asks for the difference between the 2-Way state and the Full state. In 2-Way (sometimes called «جووتەڕێ», a two-way road), both routers have recognised each other, but they have not exchanged their databases yet. In Full, they have recognised each other and exchanged their databases: both LSDBs are the same, the routers are fully adjacent. “Full” means complete — both routers now have each other’s complete information. 2-Way is therefore not the last step; but on an Ethernet segment, two routers that are neither DR nor BDR normally stay in 2-Way with each other, as you will see below.

پرسیارێکی خۆشەویستی تاقیکردنەوە داوای جیاوازیی نێوان دۆخی ⁦2-Way⁩ و دۆخی Full دەکات. لە ⁦2-Way⁩ـدا (کە هەندێک جار «جووتەڕێ»ی پێ دەڵێن، وەک ڕێگەیەکی دوو ئاڕاستە)، هەردوو ڕێدۆزەکە یەکتریان ناسیوە، بەڵام هێشتا بنکەدراوەکانیان ئاڵوگۆڕ نەکردووە. لە Fullـدا یەکتریان ناسیوە و بنکەدراوەکانیان ئاڵوگۆڕ کردووە: هەردوو LSDB وەک یەکن و ڕێدۆزەکان دراوسێی تەواون. «Full» واتە تەواو — ئێستا هەردوو ڕێدۆزەکە زانیاریی تەواوی یەکتریان لایە. کەواتە ⁦2-Way⁩ دوایین هەنگاو نییە؛ بەڵام لەسەر بڕێکی Ethernet، دوو ڕێدۆز کە نە DRن نە BDR بە ئاسایی لەگەڵ یەکتر لە ⁦2-Way⁩ـدا دەمێننەوە، وەک لە خوارەوە دەیبینیت.

On a point-to-point link there are only two routers, so there is one neighbourship. On a shared Ethernet segment (a multi-access link) there may be five or ten routers. If every router became Full with every other, n routers would need $\frac{n(n-1)}{2}$ adjacencies, as in a full mesh (counting mesh links), and every change would be flooded many times over the same wire. So OSPF elects one router on the segment as the designated router (DR) and a second as the backup designated router (BDR). Every other router — a DROTHER — becomes Full only with the DR and the BDR: $2n-3$ adjacencies instead. The database exchange happens between the DR and each of the other routers.

لەسەر بەستەرێکی خاڵ بۆ خاڵ تەنیا دوو ڕێدۆز هەن، بۆیە یەک دراوسێیەتی هەیە. لەسەر بڕێکی Ethernetـی هاوبەش (بەستەرێکی فرەدەستڕاگەیشتن) لەوانەیە پێنج یان دە ڕێدۆز هەبن. ئەگەر هەموو ڕێدۆزێک لەگەڵ هەموو ئەوانی تر Full ببوایە، n ڕێدۆز پێویستیان بە $\frac{n(n-1)}{2}$ دراوسێیەتی دەبوو، وەک ڕایەڵەی چنراوی (Mesh topology) تەواو (ژماردنی بەستەرەکانی ڕایەڵەی چنراو). هەروەها هەر گۆڕانێک چەندین جار بە سەر هەمان وایەردا بڵاو دەکرایەوە. بۆیە OSPF یەک ڕێدۆز لەسەر بڕەکە وەک ڕێدۆزی دیاریکراو ⁦(DR)⁩ و یەکێکی تر وەک ڕێدۆزی جێگر ⁦(BDR)⁩ هەڵدەبژێرێت. هەموو ڕێدۆزێکی تر — DROTHER — تەنیا لەگەڵ DR و BDR دەبێتە Full: لە جیاتی ئەوە $2n-3$ دراوسێیەتی. ئاڵوگۆڕی بنکەدراوە لە نێوان DR و هەریەکێک لە ڕێدۆزەکانی تردا ڕوو دەدات.

The DR is the meeting point of the segment. When a DROTHER has news, it sends its LSU to 224.0.0.6, an address only the DR and the BDR listen to. The DR then floods it to 224.0.0.5, so every OSPF router on the segment gets it, and it describes the segment in a network LSA (type 2, LSA types). The BDR — the deputy — listens to everything the DR hears and keeps Full adjacencies with every router too, so if the DR fails, the BDR takes over at once, without a new database exchange. Point-to-point links (serial links, or Ethernet set with ip ospf network point-to-point) have no DR and no BDR.

DR خاڵی کۆبوونەوەی بڕەکەیە. کاتێک DROTHERـێک هەواڵی هەیە، LSUـەکەی بۆ ⁦224.0.0.6⁩ دەنێرێت، ناونیشانێک کە تەنیا DR و BDR گوێی لێ دەگرن. پاشان DR بۆ ⁦224.0.0.5⁩ بڵاوی دەکاتەوە، بۆیە هەموو ڕێدۆزێکی OSPF لەسەر بڕەکە وەریدەگرێت و بڕەکە لە LSAـێکی network (جۆری 2، جۆرەکانی LSA) وەسف دەکات. BDR — جێگرەکە — گوێ لە هەموو ئەوە دەگرێت کە DR دەیبیستێت و ئەویش لەگەڵ هەموو ڕێدۆزێک دراوسێیەتیی Fullـی هەیە، بۆیە ئەگەر DR تێک بچێت، BDR دەستبەجێ جێگەی دەگرێتەوە، بەبێ ئاڵوگۆڕێکی نوێی بنکەدراوە. بەستەری خاڵ بۆ خاڵ (بەستەری زنجیرەیی، یان Ethernet بە ip ospf network point-to-point) نە DRـی هەیە نە BDR.

Each router’s interface has an OSPF priority from 0 to 255 (default 1). On the segment, the router with the highest priority becomes DR and the second highest becomes BDR. If the priorities are equal, the highest router ID wins. A router with priority 0 can never be DR or BDR. The election happens once, when the segment comes up (routers wait 40 seconds, the wait timer, to hear everyone). After that there is no pre-emption: a better router that joins later does not take over. The DR keeps its job until it fails; then the BDR becomes DR at once and a new BDR is elected.

بۆ نێوبەستەی هەر ڕێدۆزێک ژمارەیەکی پێشینەیی OSPF دادەنرێت، لە 0 تا ⁦255⁩ (بنەڕەت ⁦1⁩). لەسەر بڕەکە، ئەو ڕێدۆزەی بەرزترین پێشینەیی هەیە دەبێتە DR و دووەمیان دەبێتە BDR. ئەگەر پێشینەییەکان یەکسان بن، بەرزترین ناسێنەری ڕێدۆز دەباتەوە. ڕێدۆزێک بە پێشینەیی 0 هەرگیز نابێتە DR یان BDR. هەڵبژاردنەکە یەک جار ڕوو دەدات، کاتێک بڕەکە کارا دەبێت (ڕێدۆزەکان ⁦40⁩ چرکە، تایمەری (Timer) Wait، چاوەڕێ دەکەن تا گوێیان لە هەمووان بێت). دوای ئەوە شوێنگرتنەوە نییە ⁦(no pre-emption)⁩: ڕێدۆزێکی باشتر کە دواتر دێت جێگەکە ناگرێتەوە. DR تا تێک دەچێت کارەکەی دەهێڵێتەوە؛ ئەو کات BDR دەستبەجێ دەبێتە DR و BDRـێکی نوێ هەڵدەبژێردرێت.

Instead of leaving the DR to the router IDs, choose it: give the router you want a high priority and keep weak routers out with priority 0. The priority is set on the interface that faces the segment. Because there is no pre-emption, the new values count only at the next election — after the DR fails, or after you reset OSPF on the routers of the segment.

لە جیاتی ئەوەی DR بۆ ناسێنەرەکانی ڕێدۆز بەجێ بهێڵیت، خۆت هەڵیبژێرە: پێشینەییەکی بەرز بدە بەو ڕێدۆزەی دەتەوێت و ڕێدۆزە لاوازەکان بە پێشینەیی 0 دەرەوە ڕابگرە. پێشینەیی لەسەر ئەو نێوبەستەیە دادەنرێت کە ڕووی لە بڕەکەیە. چونکە شوێنگرتنەوە نییە، بەها نوێیەکان تەنیا لە هەڵبژاردنی داهاتوودا حیساب دەکرێن — دوای تێکچوونی DR، یان دوای ڕیسێتکردنی OSPF لەسەر ڕێدۆزەکانی بڕەکە.

Four routers share the segment 192.168.1.0/24, all with priority 1. R4 (4.4.4.4) has the highest router ID and is the DR; R3 is the BDR; R1 and R2 are DROTHERs. This is what R1 sees:

چوار ڕێدۆز بڕی ⁦192.168.1.0/24⁩ هاوبەش دەکەن، هەموویان بە پێشینەیی ⁦1. R4 (4.4.4.4)⁩ بەرزترین ناسێنەری ڕێدۆزی هەیە و DRـە؛ ⁦R3 BDR⁩ـە؛ ⁦R1⁩ و ⁦R2 DROTHER⁩ـن. ئەمە ئەوەیە کە ⁦R1⁩ دەیبینێت:

On a point-to-point link there is no DR, so the state shows as FULL/ -. On the DR itself, the DROTHERs appear as FULL/DROTHER, because the DR is Full with everyone.

لەسەر بەستەرێکی خاڵ بۆ خاڵ DR نییە، بۆیە دۆخەکە وەک FULL/ - دەردەکەوێت. لەسەر خودی DR، DROTHERـەکان وەک FULL/DROTHER دەردەکەون، چونکە DR لەگەڵ هەمووان Fullـە.

show ip ospf interface shows one interface from OSPF’s point of view: its area, its cost, its role on the segment, the DR and BDR, the timers and how many neighbours are Full. On R1:

show ip ospf interface یەک نێوبەستە لە ڕوانگەی OSPFـەوە پیشان دەدات: ناوچەکەی، تێچووەکەی، ڕۆڵی لەسەر بڕەکە، DR و BDR، تایمەرەکان و چەند دراوسێ Fullـن. لەسەر ⁦R1⁩:

On IOS XE routers the output has a few more lines (for example “Attached via Network Statement” and a topology table); the fields above are the same.

لەسەر ڕێدۆزەکانی IOS XE دەرچوونەکە چەند دێڕێکی زیاتری هەیە (بۆ نموونە «Attached via Network Statement» و خشتەیەکی topology)؛ خانەکانی سەرەوە وەک خۆیانن.

When show ip ospf neighbor shows the wrong thing, the state where a neighbour stops tells you where to look:

کاتێک show ip ospf neighbor شتێکی هەڵە پیشان دەدات، ئەو دۆخەی دراوسێیەک تێیدا دەوەستێت پێت دەڵێت لە کوێ بگەڕێیت:

Next: switch OSPF on with wildcard masks, network statements and passive interfaces — Configuring OSPF.

دواتر: OSPF هەڵبکە بە ماسکە پێچەوانەکان، فەرمانی (Command) network و نێوبەستە ناچالاکەکان — ڕێکخستنی OSPF.