OSPF

• 1 プロトコル概要
• 2 用語の定義
• 3 経路数と推奨ネイバー数
• 4. 機能概要
  • 4-1. OSPFエリア
  • 4-2. OSPFメッセージ
  • 4-3. 指定ルーター (DR)とバックアップ指定ルーター (BDR)
  • 4-4. 近隣ルーターと隣接ルーター
  • 4-5. リンクステート広告 (LSA)
  • 4-6. 仮想リンク
• 5 注意事項
• 6 関連文書

1 プロトコル概要

OSPF (Open Shortest Path First) は、IGP (インテリアゲートウェイプロトコル)の一種で、グラフ理論をベースとしたリンク状態型の動的ルーティングプロトコルです。
本製品では、以下のOSPFプロトコルに対応しています。

• OSPFv2 (RFC2328)
  
  同じ IGPである RIP (Routing Information Protocol) のようなディスタンスベクタ型ルーティングプロトコルに存在する規模的な制約を解決するために、IPv4ネットワーク向けに設計されました。
  RIPと比べると以下のような特徴があります。

- 経路が変更されたときに、その伝播が速い。
- 機器の故障などによる障害の検知が速い。
- ネットワーク全体を複数のエリアに分割して管理できる。
- OSPF以外のプロトコルによる経路(外部経路)の取り扱いが規定されている。
- プロトコルが複雑で、必要とされるCPUパワー・メモリが多い。

• OSPFv3 (RFC5340)
  
  OSPFv2の仕様を踏襲し、IPv6ネットワーク向けに設計されたプロトコルです。
  IPv6に対応したインテリアゲートウェイプロトコルである RIPng と比較すると、以下のような特徴があります。

- 経路情報が変更されたときに、経路が安定するまでの時間が短い。
- ネットワーク全体を複数のエリアに分割して管理できる。
- OSPFv3以外のプロトコルによって取得した経路(外部経路)の取り扱いが規定されている。
- プロトコルが複雑で、必要とされるCPUパワー・メモリが多い。

OSPFv3の基本的概念やアルゴリズムは、OSPFv2とほぼ同様です。
ただし、IPv4とIPv6のプロトコル体系の違いや一部概念の変更に伴い、いくつかの相違点があります。
主な相違点は以下のとおりです。

- 仮想リンクを使用する場合を除き、データベースの同期にリンクローカルアドレスを利用する。
- OSPFパケットの認証はOSPFv3の仕様から削除された。
- 同一リンクに複数のOSPFv3ルーティングドメインを設定できるようにするため、インターフェースにインスタンスIDを付与する。

本ページでは、OSPFの概要を説明します。
実際にOSPFネットワークを構築するためのコマンド説明・設定ガイド・設定例については関連文書をご覧ください。

2 用語の定義

3 経路数と推奨ネイバー数

OSPFv2, OSPFv3で扱うことのできる経路数と推奨ネイバー数は以下のとおりです。

4. 機能概要

4-1. OSPFエリア

OSFPでは、ネットワークを「エリア」と呼ばれる領域に分け、エリア毎に経路情報が管理されます。
OSPFネットワークの核となるバックボーンエリアを中心として、用途に応じて適切なエリアが配置されます。

OSPFエリアには以下の4種類が存在します。

OSPFエリアに所属している機器は「OSPFルーター」と呼ばれ、一意に設定される「ルーターID」によって識別されます。
OSPFルーターは、配置される場所によって以下のように3種類に分類されます。

4-2. OSPFメッセージ

OSPFでは、リンクステート広告 (LSA)と呼ばれる情報をお互いにやりとりすることでエリア内外のトポロジを把握します。そして、受信したLSAと自身の持つLSAと合わせてリンクステートデータベース (LSDB)を作成することで、リンク状態を管理します。同じエリアに所属するOSPFルーターは、どれも同じLSDBを保持しつつ常に同期処理が行われるため、経路情報に変更があった場合でも変更点が他のOSPFルーターのLSDBに同期されることで障害を検知し、代替経路を使用した通信の復旧を行うことができます。

OSPFでは、同じエリアに所属するOSPFルーターの探索や経路情報のやりとりを行うために以下のメッセージを使用します。

上記メッセージを使用してLSAの取得を行うまでの処理の流れは以下のようになります。

4-3. 指定ルーター (DR)とバックアップ指定ルーター (BDR)

OSPFでは、マルチキャストがサポートされたネットワークにおいて、そのエリアに所属するOSPFルーターの中から指定ルーター (DR)とバックアップ指定ルーター (BDR)が選出されます。指定ルーターは、経路情報に変更があった場合にそれをエリア内のOSPFルーターに広告する役目を担います。その他の機器による経路情報の変更通知を無くすことで不要なLSAの交換を削減できます。指定ルーターがダウンした場合には、バックアップ指定ルーターが指定ルーターへと遷移します。
指定ルーターとバックアップ指定ルーターのどちらにも選出されなかったOSPFルーターがLSAのやりとりを行うのは、指定ルーターとバックアップ指定ルーターのみとなります。

例えば、図2の構成においてエリア1で任意のネットワークダウンなどにより経路情報に変更があった場合、SWX3200 (3)は経路情報の変更をバックボーンエリアに広告するため、指定ルーターであるSWX3200 (1)とバックアップ指定ルーターであるSWX3200 (2)にLSUを送信します。LSUを受け取った指定ルーターは、それをエリア内の他のOSPFルーターに広告します。このとき、バックアップ指定ルーターはLSUを広告しません。

4-4. 近隣ルーターと隣接ルーター

あるOSPFエリア内に配置されたOSPFルーター同士において、Helloメッセージによってお互いにOSPFルーターであることを確認している関係を「近接関係にある」といいます。また、LSAを直接やりとりする関係を「隣接関係にある」といいます。OSPFルーターは、これらの関係によって近接ルーター (Neighbor)と隣接ルーター (Adjacency)に分類することができます。

4-5. リンクステート広告 (LSA)

リンクステート広告 (LSA)には、使用される状況や広告のタイプに応じて以下の6種類があります。

4-6. 仮想リンク

OSPFでは、すべてのエリアはバックボーンエリアに直接接続している必要があります。しかし、物理構成上バックボーンエリアに直接接続することができないネットワークも存在します。そのようなときは仮想リンクを使うことによって論理的にバックボーンエリアに接続することができます。
例えば、最初に構築されたOSPFネットワークに対して後からネットワークを追加する場合には、必ずしもバックボーンエリアに直接接続させる必要はなく、最寄の標準エリアに接続させて仮想リンクを用いることでバックボーンエリアと論理的に接続する方法を用いることができます。

図4は、バックボーンエリアと標準エリア1によって構成されていたOSPFネットワークに対して、標準エリア2と標準エリア3を追加した場合の例となります。バックボーンエリアと標準エリア2は、標準エリア1を経由するSummary-LSAによって経路情報をやりとりすることで、バックボーンエリアから見たときに標準エリア2は直接接続しているポイント to ポイントのネットワークのように扱われます。
標準エリア2と標準エリア3の間では、バックボーンエリアを経由して経路情報がやりとりされますが、実際の通信は必ずしもバックボーンエリアを経由しません。各リンクのコストを算出することによってバックボーンエリアを経由しない経路が最短であると導出された場合には、標準エリア2と標準エリア3の間の通信は標準エリア1のみを経由する通信になります。

5 注意事項

特になし

6 関連文書

• OSPF 設定ガイド
• OSPFv2 設定例