Protokół OSPF Open Shortest Path First

Routing typu link-state liczba 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.

Link-state advertisement 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.

Open Shortest Path First (OSPF) Założenia projektantów protokołu (IETF): separacja routerów od innych komputerów obsługa sieci rozgłoszeniowych (Ethernet, FDDI) obsługa sieci bez rozgłoszeń (X.25, ATM) podział wielkich sieci na mniejsze Separacja routerów i innych komputerów łącze z sąsiednim routerem identyfikowane przez adres tego routera, inne komputery adresowane przez numer sieci

Open Shortest Path First (OSPF) Obsługa sieci rozgłoszeniowych wybór jednego routera do pełnienia roli reprezentanta zmniejsza liczbę rozgłaszanych ścieżek oraz liczbę wpisów w bazie topologii sieci Designated Router A D E B A D E B

Open Shortest Path First (OSPF) Obsługa sieci rozgłoszeniowych pakiety LSA (link state advertisement) rozsyłane są na adres multicastowy 224.0.0.6 przeznaczony dla wybranych routerów (all-designated-routers) jeśli pakiet zawiera nowe informacje, wybrany router rozsyła je do innych tego typu urządzeń dołączonych do tej samej sieci (używając adresu 224.0.0.5) Obsługa sieci bez rozgłoszeń (X.25, ATM) w przypadku łącz stosunkowo drogich za redukcją wykorzystania łącz przemawiają nie tylko względy efektywności obliczeniowej, ale również względy finansowe różnica polega na niewykorzystywaniu adresów rozgłoszeniowych, w zamian wiele połączeń punkt-punkt

OSPF — sieci rozgłoszeniowe Token Ring Designated router 224.0.0.5 Designated router traktuje routery jako sąsiadów Inne routery widzą jako sąsiada tylko designated router

OSPF — designated router Jeden z routerów uruchamia funkcjonalność designated router Wybór przy wymianie pakietów HELLO Zwiększenie niezawodności poprzez wybranie zapasowego designated router aktywuje się po awarii routera podstawowego Metryka Od designated do normalnego == 0 Od normalnego do designated — wynika z sieci

Open Shortest Path First (OSPF) Podział wielkich sieci na mniejsze liczba połączeń może rosnąć nawet z kwadratem liczby routerów czas obliczeń ścieżki jest jednym z newralgicznych wskaźników dla efektywności sieci wielkość pamięci routera jest ograniczona Kryteria wyboru ścieżki OSPF pozwala wybrać ścieżkę według określonego kryterium, bądź zbioru kryteriów spośród następujących: minimalny koszt, stopień pewności dotarcia pakietu do celu, maksymalna przepustowość ścieżki, minimalne opóźnienie

Wykrywanie sąsiadów R1 R2 R3 R6 R5 R4 a b c d e f g h i (8) (13) (12) (33) (21) (17) (11) R3 wysyła przez wszystkie swoje interfejsy pakiet HELLO (‘Hello, to ja R3’) R3 otrzymuje od swoich sąsiadów pakiety HELLO Pakiety HELLO muszą być potwierdzone

Potwierdzenie pakietów HELLO R1 może wysyłać pakiety, ale nie może ich otrzymywać (np. uszkodzona karta sieciowa) R1 wysyła HELLO do R2 R2 wysyła HELLO do R1 R1 nie potwierdza HELLO od R2 — dla R2 trasa jest bezużyteczna Pakiet HELLO zawiera listę sąsiadów

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).

Hierarchia routingu

Hierarchia routingu 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.

Hierarchia routingu 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)

Dodatkowe właściwości protokołu OSPF jednakowy koszt (equal cost) routing wielościeżkowy (multipath routing) 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.

Dodatkowe właściwości protokołu OSPF 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) niezawodność