OSPF
ITpedia
Protokół OSPF opracowała grupa robocza IGP (Interior Gateway Protocol) należąca do IETF i został zdefiniowany w dokumencie RFC 1247.
OSPF jest protokołem otwartym, co oznacza, że jego specyfikacja jest ogólnie dostępna. Protokół OSPF jest protokołem routingującym klasy link-state, wykorzystującym algorytm SPF (Dijkstry).
Protokół OSPF (Open Shortest Path First) został zaprojektowany w celu zwiększenia efektywności przetwarzania w sieciach pracujących z protokołem IP. Jest udoskonaleniem protokołu RIP, ponieważ pozwala na wybór ścieżki na podstawie wieloparametrowego kryterium kosztu określanego jako routing najniższego kosztu (least-cost routing).
Routing typu link-state
Wybór trasy odbywa się na podstawie wielu czynników, na przykład takich jak szybkość i opóźnienie wprowadzane przez łącze, potrzeba ominięcia określonych obszarów lub różnorodne priorytety. Decyzję o wyborze trasy podejmuje się na podstawie algorytmu SPF, który uwzględnia:
- liczbę routerów, które musi przejść pakiet, by dotrzeć do miejsca przeznaczenia, zwaną liczbą skoków (hops),
- szybkość transmisji linii, łączących poszczególne systemy autonomiczne,
- opóźnienia spowodowane przeciążeniem sieci. Router może skierować pakiety trasą omijającą przeciążone fragmenty sieci,
- koszt trasy, którego miara jest określana przez administratora sieci, najczęściej oparta na rodzaju użytego medium transmisyjnego.
Protokół OSPF wysyła zgłoszenia LSA (Link-state advertisement) do wszystkich routerów znajdujących się w danym obszarze hierarchicznym. W zgłoszeniach LSA są zawarte między innymi informacje o przyłączonych interfejsach i użytych miarach. Po zgromadzeniu informacji o łączach (link-state) routery, stosując algorytm SPF, wyznaczają najkrótszą ścieżkę do każdego węzła.
Hierarchia routingu
W odróżnieniu od protokołu RIP protokół OSPF może działać w układzie hierarchicznym. Największą jednostką w hierarchii jest system autonomiczny AS (Autonomous System), który jest zbiorem sieci pod wspólną administracją, a które mają wspólną strategię routingu. OSPF jest protokołem routingu wewnętrznego systemów AS (wewnętrzna brama), może jednak przyjmować i wysyłać trasy do innych systemów AS.
System AS można podzielić na pewną liczbę obszarów (areas), które są grupami sąsiednich sieci i przyłączonych hostów. Poszczególne obszary sprzęgają routery graniczne obszaru (area border routers). Router graniczny utrzymuje oddzielną dla każdego obszaru bazę danych o topologii (topological database).
Baza danych o topologii jest obrazem sieci wyrażonym w powiązaniach między routerami. Zawiera zbiór zgłoszeń LSA pochodzących od wszystkich routerów w danym obszarze. Ponieważ routery w jednym obszarze otrzymują tę samą informacje, to ich bazy dot. topologii są identyczne.
Topologia obszaru jest niewidoczna dla urządzeń znajdujących się poza nim. Podział systemów AS na obszary przyczynia się do zmniejszenia ruchu związanego z routingiem.
Wydzielenie obszarów stworzyło dwa typy routingu OSPF: wewnętrzny, jeśli źródło i miejsce przeznaczenia znajdują się w tym samym obszarze, oraz zewnętrzny, jeśli znajdują się one w dwu różnych obszarach.
Za dystrybucję informacji pomiędzy obszarami jest odpowiedzialna sieć szkieletowa OSPF (OSPF backbone). Składa się ona ze wszystkich routerów granicznych, linii, które nie łączą routerów wewnątrz obszaru, oraz przyłączonych do nich routerów.
Szkielet jest również obszarem OSPF, stąd wynika, że routery szkieletu używają takich samych procedur i algorytmów do utrzymania informacji routingu w szkielecie, jak każdy inny router w obszarach sprzężonych ze szkieletem. Topologia szkieletu jest niewidoczna dla routerów wewnątrz obszarów, ponieważ nie należy do topologii obszarów.
Routery brzegowe systemów autonomicznych pracujące z protokołem OSPF dowiadują się o zewnętrznych trasach przez zewnętrzne protokoły bramowe, takie jak protokół EGP (Exterior Gateway Protocol) lub protokół BGP (Border Gateway Protocol) (zob. protokół BGP).
Dodatkowe właściwości protokołu OSPF
Wśród dodatkowych właściwości protokołu OSPF można wymienić: jednakowy koszt (equal cost), routing wielościeżkowy (multipath routing) i routing oparty na żądaniach TOS (type-of-service) wyższej warstwy. Routing oparty na żądaniach TOS wspomaga te protokoły warstwy wyższej, które mogą określić szczególne typy usług. Na przykład aplikacja może określić pewne dane jako pilne. Jeśli protokół OSPF dysponuje szybkimi łączami, to może ich użyć do przekazywania pilnych danych.
Protokół OSPF może posługiwać się jedną lub wieloma miarami. W przypadku użycia jednej miary jest ona przyjmowana arbitralnie i nie zachodzi potrzeba obsługi TOS. W przypadku użycia większej liczby miar TOS jest wspomagany oddzielnie każdą z nich i związanymi z nimi tablicami routingu. Ponieważ TOS protokołu IP zawiera trzy bity - opóźnienie (delay), przepustowość (throughput) i niezawodność (reliability) - to do dyspozycji jest osiem kombinacji. Jeśli przykładowo trzy bity TOS określają małe opóźnienie, niską przepustowość i wysoką niezawodność, to protokół OSPF wylicza trasy do wszystkich miejsc przeznaczenia opierając się na tym wyznaczniku TOS.
Do zgłoszenia każdego miejsca przeznaczenia są dołączane maski podsieci IP, dające możliwość użycia opcji zmiennej długości maski podsieci (variable-length subnet mask). Dysponując tą opcją, sieć IP można podzielić na wiele podsieci o różnych rozmiarach, dzięki czemu administrator może bardzo elastycznie konfigurować sieć.
