Routing Protocol - OSPF

■ OSPF Routing Protocol

OSPF는 RIP의 여러 한계성을 극복하기 위해서 우수한 기능을 가진 IGP로서 Dijsktra의 Shortest Path First(SPF) 알고리즘을 기반으로 한 Link State Protocol이다. IP 프로토콜 번호 89번을 사용하느 OSPF 라우터는 내부 AS 토폴로지 정보를 관리하는 데이터베이스를 유지하며, 이 데이터베이스로부터 최단 거리를 구성하도록 라우팅 테이블을 생성한다. OSPF가 운영되는 라우터들은 구조적인 변화가 생기자마자 최소의 라우팅 프로토콜 트래픽만으로도 차선의 경로들을 재계산 한다. 

 

■ OSPF 특징

- 홉 수(Hop Count) 제한이 없음

- 대규모 네트워크에서 빠른 수렴

- Area의 개념 사용으로 트래픽의 영향을 제한

- VLSM과 Supernetting Mask를 지원

- Process ID 사용 : 각각의 프로세스를 독립적인 작업으로 인식

- Dynamic Protocol, IGP, Link-state, 인접 형성

- Hello packet(주기적 전달, 멀티캐스트-(224.0.0.5))

- Wildcard mask 사용 : 서브넷 마스크의 반대 개념, 유연성이 좋음(ACL에서도 사용)

 

■ OSPF 용어

1. Link State Advertisement(LSA)

라우터의 Local 상태를 광고하는데 사용하며 라우터의 인터페이스 상태 및 어떠한 인접들을 형성하는 상태에 관한 정보를 포함한다. 도메인에 있는 각 라우터에서 보낸 LSA의 정보는 라우터의 토폴로지 데이터베이스를 형성한는데 사용되고 이 정보로부터 각 목적지까지의 최단 거리를 계산한다.

 

2. Cost

Cost는 라우터에서 동일 목적지까지의 경로를 비교하는데 사용되는 메트릭이다. Cost가 적을수록, 더 우선권을 갖는 경로가 된다. OSPF는 링크의 대역폭을 근간으로 Cost를 계산한다.

- Metric 구성요소로 BW(대역폭) 사용
	=> 목적지까지의 모든 출력 인터페이스의 BW값 환산
	=> 100,000,000/대역폭(bps) serial(64), Fa(1)
	=> 계산 이후 1이상의 소수점은 절삭, 0이하 소수점은 절상

 

3. Adjacency

OSPF 라우터들은 라우팅 정보를 교환하기 위해서 이웃하는 라우터들 간에 인접(Adjacency)을 형성한다. 다중 접속 네트워크에서 각 라우터들은 DR과 인접을 형성하게 된다.

- 인접 형성 과정
	1. Down state : 서로 연결이 차단된 상태
	2. Init state : 한쪽에서 Hello packet 전송
	3. 2-way state : 다른 한쪽에서도 Hello packet 전송
	4. Exstart : 우선값(Priority), RID를 비교하여 DR, BDR선출
	5. Exchange : 서로간의 DB정보 교환
	6. Loading : DB정보의 프로세싱
	7. Full : 완전 인접상태 형성

 

4. Designated Router(DR)

다중 네트워크에서 인접의 수를 감소시키기 위해 사용된다. DR은 다중 엑세스 네트워크에서 모든 다른 라우터들과 인접된다. 라우터들은 DR에 LSA를 보내고, DR은 그 LSA들을 네트워크로 플러딩 할 책임이 있다.

DR 선출 조건
1. 가장 우선 순위(Priority)가 높은 값을 갖고 있는 라우터가 DR이 된다. (기본값 : 1)
2. 두번째 순위가 BDR이 된다.
3. 우선 순위가 동률이면 Router ID가 가장 큰 라우터가 DR이 된다.
4. 우선 순위가 0으로 세팅되면 DR/BDR이 되지 않겠다는 의미이다.
5. DR과 BDR이 선출된 후에, 우선 순위가 더 높은 라우터가 추가되어도 DR과 BDR은 바뀌지 않는다.

 

OSPF Header

■ LSA 종류

Type	패킷 이름	설명
1	Hello	네이버 라우터들과 인접 정보를 수집하고 유지
2	Database Description	OSPF 라우터의 Link-state 데이터베이스의 내용을 기술
3	Link-State Reqest	라우터의 link-state 데이터베이스의 특정 부분을 요청
4	Link-State Update	LSA를 네이버 라우터들에게 전송
5	Link-State Acknowledgement	네이버 라우터의 LSA를 수신했음을 확인

 

■ 영역 설계 규칙 (영역 번호는 32bit)

1. 단일 영역의 경우 아무 숫자나 사용 가능
2. 2개 영역의 경우 둘 중 하나는 반드시 0번(Backbone)으로 구성
3. 3개 이상의 영역 설정시 백본을 제외한 다른 영역은 최소 1대 이상을 백본 라우터로 지정

 

■ OSPF 네트워크 유형

1. point-to-point : DR/BDR 선출 X
2. broadcast : DR/BDR 선출        
3. point-to-multipoint  
4. NBMA(Non Broadcast Multiple Access)   

 

■ OSPF에서 사용하는 테이블 종류

1. routing table
2. neighbor table
=> DR/BDR 선출 정보 확인 가능
3. database table

 

■ OSPF에서의 테이블 Code종류

 - O : 동일 영역의 원격지 네트워크 정보
 - IA : 다른 영역의 원격지 네트워크 정보, ABR에 의해서 전달됨
 - E1 : 다른 AS나 다른 라우팅 프로토콜로 연결된 네트워크 정보, ASBR에 의해 전달됨.
   =>누적 경로비용 사용. 외부로 통하는 경로가 2개 이상인 경우 사용
 - E2 : 다른 AS나 다른 라우팅 프로토콜로 연결된 네트워크 정보, ASBR에 의해 전달됨.
   =>고정 경로비용 20 사용. 외부로 통하는 경로가 1개 이상인 경우 사용
 - N1 : NSSA에 해당되는 네트워크에서 사용. 누적 경로비용 사용
 - N2 : NSSA에 해당되는 네트워크에서 사용. 고정 경로비용 20 사용

 

■ OSPF에서의 라우터 명칭

OSPF에서의 라우터 명칭

 

- ABR(Area Border Router)

다중 Area에 접속된 라우터

 

- ASBR(Autonomous System Border Router)

다른 Automous System에 속하는 라우터들과 라우팅 정보를 교환하는 라우터

 

- Backbone Router

 

- Internal Router

 

■ 경로 재분배

서로 다른 라우팅 프로콜로 구성된 네트워크에서 경계 라우터인 ASBR의
역할을 수행하는 라우터에서 경로 재분배(Route Redistribution)를 해 줘야 
나머지 라우터가 학습할 수 있다.
경로 재분배는 동적 라우팅 프로토콜의 경우 사용하며, 정적 라우팅은 라우터간
정보교한이 없으므로 해당되지 않는다.