OSPF Protocol (Open Shortest Path First Protocol)

OSPF 프로토콜이란?

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• 최단 경로 우선 프로토콜이다.
• 인터넷 프로토콜 네트워크를 위한 링크 스테이트 라우팅 프로토콜이다.
• 링크 스테이트 라우팅 프로토콜은 SPF algorithm을 사용하여 네트워크를 경유하는 최적 경로를 계산 한다.

 

 

Link-State Protocols

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• 네트워크 변화에 빠르게 대응 한다.
• 네트워크 토폴로지에 변화가 생기면 업데이트 정보를 즉시 전송한다.
• 30분 마다 정기적으로 Link State refresh로 업데이트 정보를 주기적으로 전송한다.
• 라우터 자체가 링크라고 생각하면 안 된다. 라우터가 연결 되어 있는 네트워크를 링크라고 한다.

 

 

Link-State Data Structure

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1. Neighbor table

• 해당 Neighbor에 adjacency database를 유지한다.
• Neighbor Router의 List를 유지한다

         *OSPF Neighbor : OSPF가 활성화 된 interface를 통해 맺어진 관계

         *Adjacency OSPF Neighbor : OSPF Database를 동기화 시키는 관계 

 

2. Topology table

• 일반적으로 LSDB(Link-State Datebase)를 나타낸다. 
• 모든 Router에 대한 정보와 해당 Router에 직접 연결된 Area 또는 Network 정보를 유지한다.
• Area에 모든 Router는 동일한 LSDB를 갖는다.

 *대형망의 경우 많은 수의 Router가 모든 LSA정보를 교환 한 후 LSDB에 등록할 경우 Database가 

  너무 커진다는 문제점이 발생한다. 이 외에도 CPU에 부담이 많이 되기 때문에 Area 개념이 사용 된다.

 

3. Routing table

• 일반적인 이름은 Forwarding database
• 목적지에 대한 최적의 경로정보를 가지고 있다

 

Link-State Data Structure : Network Hierarchy

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Link-state Routing protocol은 OSPF에 의한 계층화 된 Network 구조를 갖는다.

계층화는 2개의 Level로 구성 된다.

 

 Transit area(운반영역)

•   다른 OSPF Area 사이를 연결
•   Backbone 영역이라고 하는 OSPF Area 0은 Transit area로 정의 됨

 Regular area(일반영역)

•   사용자와 자원을 연결하는 기능
•  일반 영역간 직접 traffic 전송을 허용하지 않는다.
•   Stub, Totally Stub, NSSA와 같은 하위 유형이 있다.
• 이 사이의 정보들은 Backbone area를 통해서만 다른 계층으로의 전송이 가능하다

AS란 ?
 - 동일한 관리자에 의해 여러 내부 라우팅 프로토콜(IGP)을
    동일한 정책으로 관리하는 인터넷 상의 라우터들과서브네트워크들의 집합
 - 통상적으로 학교, 기업, 사내전산망, 크게 보면 ISP 등을 말한다.
 - 하나의 관리 통제 하에 있는 개념적인 영역이라고 볼 수 있다.

AS에 의해 네트워크를 분리하는 이유는 크게 네가지다.

• 라우팅 정책의 독립성
• 보안 유지
• 고장 및 오류의 국지화
• 라우팅 traffic 양의 최소화

 

Area Terminology

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OSPF area 특징

• A와 B는 Backbone Router이다.
• Backbone Router들은 Area 0 으로 설정한다.
• Router C, D, E는 ABR(Area Border Router) 라우터이다.
• ABR은 Area 0 에서 다른 Area로 직접 연결 된다. (물리적인 연결이 필수적이다)
• ABR Router는 Gateway의 역할을 함과 동시에 Summary 기능을 수행한다.
• Area 경계에서 상세한 LSA Flooding 을 방지한다.
• 계층적인 네트워크 설계가 필요하다.

 

OSPF Adjacencies

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OSPF Adjacencies

• Router들은 Neighbor 검색을 위해 Hello 패킷을 교환 한다
• Router는 Hello 패킷 교환시 특정 속성 값을 비교하며, 교환이 완료 되면 Router는 Neighbor UP 상태라고 선언

Formimg OSPF Adjacencies

 1. Point-to-Point WAN links

   - 두 Neighbor는 Full adjacency를 형성한다.

       *adjacency : Neighbor만 맺음

       *Full adjacency : Neighbor UP 상태(정보 교환 완료)

 2. LAN links

  -  DR과 BDR을 구성하고 DR/BDR과 other router와는 Full adjacency를 형성

   - Other Router들 간의 Two-way 상태를 유지함

3. Routing Update와 topology 정보는 adjacent Router간에만 교환 한다.

4. Full adjacency가 형성 되면 LSAs 교환을 통해 LSDB를 동기화 한다.

5. LSAs는 area 또는 network 전체에 Flooding 되며, 신뢰성을 보장한다.

 

OSPF Metric Calculation

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Forming OSPF Adjacencies & OSPF Calculation

Link-state Routing Protocol은 SPF algorithm을 사용하여 network를 경유하는 최적 경로를 계산함

Area에 모든 Router는 동일한 Link-state Database를 갖는다

Area 각각의 Router들은 직접 Topology Tree를 생성한다

최적의 경로는 목적지 까지의 전체 cost 중 가장 낮은 값을 경로로 사용한다

최적의 경로는 가장 작은 cost의 합으로 계산 된다.

최적의 경로는 Forwarding database(Routing Table)에 놓인다.

 

 

OSPF Metric

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OSPF Metric

OSPF Metric은 cost라고도 불린다

Metric은 기본적으로 Interface당 결정되지만 변경 가능

Interface에 설정된 Bandwidth에 반비례 하여 결정 된다

cost = 100,000,000 / bandwidth [b/s] (10^8)

Link Type	Default Cost
64-kb/s serial link	1562
T1 (1.544-Mb/s serial link)	64
E1 (2.048-Mb/s serial link)	48
Ethernet 10Mbps	10
Fast Ethernet 100Mbps (기준점)	1
ATM	1