OSPF چیست؟

در پروتکل های مسیریابی link state نقشه راه کاملی برای روترهای اجرا کننده این پروتکل فراهم می شود. روتری که از پروتکل link state بهره می برد احتمال  تصمیم گیری نادرست آن در رابطه با مسیریابی بسیار کم است به دلیل اینکه این روتر تصویر کاملی از شبکه در اختیار دارد.

عبارت link در این پروتکل ها نمایانگرِ interface روتر است و عبارت state چگونگی ارتباط آن با روترهای همسایه را نشان می دهد. چگونگی ارتباط شامل آدرس IP آن interface، mask، اطلاعات شبکه و غیره می شود.

روترهای link state اطلاعات دست اولی را از همه روترهای همتای خود خواهند داشت. هر روتر اطلاعاتی را درباره خودش، لینک هایی که مستقیما به آن متصل هستند و همچنین وضعیت این لینک ها ایجاد می کند. این اطلاعات از یک روتر به روتر دیگر عبور داده می شوند و هر روتر یک کپی از آن اطلاعات را در خود ذخیره میکند، اما تغییری در آن ایجاد نمی کند.

پروتکل های link state تحت عناوین shortest path first یا distributed database protocol  نیز شناخته می شوند. از جمله پروتکل های مسیریابی link state می توان به OSPF، IS-IS و NLSP اشاره نمود.

پروتکل OSPF

پروتکل OSPF از محبوبترین پروتکل ها در خانواده IGP به شمار می آید. هنگامی که پروتکل OSPF در شبکه config شود، به همسایه های روتر گوش می سپارد و داده های link state در دسترس را جمع آوری می کند تا نقشه توپولوژی ای از همه مسیرهای موجود در شبکه ایجاد نماید و سپس اطلاعات را در دیتابیس توپولوژی ،تحت عنوان LSDB ،ذخیره کند. با استفاده از اطلاعات جمع آوری شده، بهترین و کوتاه ترین مسیر ممکن به هر subnet یا network را از طریق الگوریتم SFP محاسبه می نماید.

هر روتری که در یک ناحیه OSPF  کانفیگ شده باشد، در فاصله های زمانی منظمی پیام های LSA را ارسال می کند. همه این اطلاعات در رابطه با وضعیت لینک ها در topological database ذخیره می شوند، سپس یک الگوریتم SPF بر روی داده های این پایگاه داده به کاربسته می شود.

این فرآیند یک SPf tree ایجاد می نماید که همه مسیرها به هر مقصد را به ترتیب اولویت لیست کرده است. سپس ترتیب مورد نظر در جدول مسیریابی ذخیره می شود و به روترها بهترین انتخاب برای مسیریابی به سمت مقصدهای شان داده می شود.

جداول موجود در پروتکل OSPF

پروتکل OSPF سه جدول زیر را برای ذخیره اطلاعات در روترها ایجاد می کند:

• Neighbor Table: همه همسایه های OSPF به همراه اطلاعات مسیریابی که تغییر خواهد نمود در این جدول قرار میگیرد.
• Topology Table: این جدول شامل نقشه راه شبکه و همه روترهای OSPF موجود و بهترین مسیرهای محاسبه شده و مسیرهای جایگزین می شود.
• Routing Table: بهترین مسیرهای اجرایی فعلی که برای انتقال ترافیک داده میان همسایه ها استفاده می شود در این جدول هستند.

مفهوم Cost در پروتکل OSPF

Cost  یا همان هزینه یک interface تاثیر مستقیمی در انتخاب مسیر در پروتکل OSPF دارد. Cost یک اینترفیس به طور معکوس با پهنای باند آن تناسب دارد. هر چه پهنای باند بیشتر باشد، نشان دهنده هزینه کمتری است. هزینه بیشتر و زمان تاخیر بیشتری در یک خط سریالِ 56k نسبت به یک خط اترنت 10M وجود دارد. فرمولی که برای محاسبه هزینه استفاده می شود، عبارت است از:

Cost = 100000000/bandwidth in bps

بسته های Link-State

انواع مختلفی از  بسته های Link state وجود دارد. این بسته ها به دلایل مختلفی همچون تعیین روابط با روترهای مجاور، محاسبه ی هزینه و یافتن بهترین مسیر برای یک مقصد خاص و … طراحی شده اند. در زیر بسته هایی که در پروتکل OSPF استفاده می شوند را مشاهده می کنید:

1. بسته Hello : بسته های Hello در طول دوره زمانی بر روی تمامیِ اینترفیس ها به منظور ایجاد و حفظ رابطه با روترهای همسایه ارسال می شود. از آدرس 224.0.0.5 برای ارسالِ multicast این بسته استفاده می شود.
2. بسته DataBase Descriptor) DBD): در پروتکل های مسیریابیِ link-state نیاز است که پایگاه داده ی همه ی روترها هماهنگ با یکدیگر باقی بمانند. به محض اینکه همسایگی شروع می شود این بسته ها برای هماهنگ سازی مبادله می شوند. به هنگامِ مبادله ی بسته های DBD ، یک رابطه ی master/slave میان روترهای همسایه ایجاد می شود. روتری که شماره ID بالاتری دارد به عنوان Master خواهد بود و شروع به مبادله ی بسته های DBD می کند.
3. بسته Link State Request: ممکن است روتر پس از مبادله ی بسته های DBD با روتر همسایه خود دریابد که بخش هایی از پایگاه داده اش منقضی شده است. بسته ی LSR را ارسال می کند تا به آن بخش هایی از پایگاه داده ی روتر همسایه که در وضعیت بروزتری از پایگاه داده خود قرار دارند، دست یابد. ممکن است نیاز به مبادله ی چندین بسته ی LSR شود.
4. بسته Link State Update: flood کردنِ LSA ها از طریق این بسته ها پیاده سازی می شود. هر LSA شامل اطلاعاتِ مسیریابی، معیارها و توپولوژی می شود تا بخشی از شبکه OSPF را توصیف نماید. هر روتر مجموعه ای از LSA ها را درونِ بسته ی LSU به روترهای همسایه خود اعلان می کند. علاوه بر این، روتر بسته ی LSU را در پاسخ به بسته ی LSR دریافت شده ارسال می کند.
5. بسته Link State Acknowledgment: پروتکل OSPF برای اطمینان حاصل نمودن از دریافتِ بسته های LSA ،نیاز به ارسال بسته های Acknowledgment از مقصد دارد. چندین بسته ی LSA می توانند از طریق تنها یک بسته ی LSAck اعلام وصول شوند.

روترهای همسایه

روترهایی که در ناحیه ای یکسان با یکدیگر مشترک اند، روترهای همسایه یکدیگر در آن ناحیه به شمار می آیند. روترهای همسایه از طریق پروتکل Hello انتخاب می شوند. بسته های Hello به صورت دوره ای با استفاده از آدرس multicast از هر اینترفیس به بیرون فرستاده می شوند. روترها به محض اینکه خود را در لیستِ بسته ی Hello از همسایه خود مشاهده کنند، تبدیل به روترهای همسایه خواهند شد. به این ترتیب ارتباطی دو طرفه تضمین می شود. مذاکرات میان روترهای همسایه تنها بر روی primary address انجام می شود.

در صورتِ موافقت بر روی موارد زیر، دو روتر با یکدیگر همسایه خواهند شد:

• Area-id: دو روتر ناحیه ی مشترکی داشته باشند؛ یک اینترفیس از آنها در ناحیه ای یکسان قرار داشته باشد. البته اینترفیس ها باید متعلق به subnet یکسان باشند و آدرس mask مشابهی داشته باشند.

• Authentication: پروتکل OSPF اجازه خواهد داد که بر روی ناحیه ای مشخص تنظیمات رمز عبور اعمال شود. روترهایی که قصد دارند با یکدیگر همسایه شوند، باید رمز عبور یکسانی را برای ناحیه ای مشخص مبادله کنند.

• فاصله های زمانی بین Hello و Dead: پروتکل OSPF بسته های Hello را بر روی یک ناحیه رد و بدل می کند. این روشی است که برای زنده نگاه داشتن ارتباط میان روترها استفاده می شود تا از حضور همسایه خود در همان ناحیه آگاهی یابد و همچنین یک روتر برگزیده شده (DR) را انتخاب نماید. Hello interval فاصله ی زمانیِ (به ثانیه) میان بسته های hello را مشخص می کند که یک روتر بر روی اینترفیس OSPF خود می فرستد. Dead interval مدت زمانی سپری شده پیش از اعلام از دست دادن روتر موجود در OSPF است که در آن بسته های Hello توسط همسایه دیده نشده اند. در پروتکل OSPF ، این فواصل زمانی باید دقیقا میان دو همسایه یکسان تعریف شده باشد. اگر هر یک از این فاصله های زمانی متفاوت باشد، این روترها در ناحیه ای مشخص به عنوان روترهای همسایه به شمار نخواهند آمد. دستوراتی که برای تنظیم این تایمرها استفاده می شوند: ip ospf hello-interval seconds و ip ospf dead-interval seconds

• Stub area flag: روترها برای اینکه با یکدیگر همسایه باشند باید بر روی stub area flag درون بسته های Hello به توافق برسند. تعریف stub area بر فرآیند انتخاب همسایه تاثیر می گذارد (پروتکل OSPF اجازه خواهد داد که نواحی معینی به عنوان stub area تنظیم شوند. به شبکه های خارجی اجازه داده نخواهد شد که درون ناحیه stub بسته ها را Flood کنند. مسیریابی از این ناحیه به خارج از آن مبتنی بر یک مسیر پیش فرض است. تنظیم ناحیه Stub سایز پایگاه داده مرتبط با توپولوژیِ درون یک ناحیه را کاهش می دهد).

انتخاب DR

انتخاب DR و BDR از طریق پروتکل hello انجام می شود. بسته های Hello از طریق بسته های multicast در هر ناحیه مبادله می شوند. روتری که بیشترین OSPF priority را در یک ناحیه دارد به عنوان روتر DR در آن ناحیه انتخاب می شود. فرآیند مشابهی نیز برای انتخاب روتر BDR تکرار می شود. در صورت تساویِ اولویت ها در روترها، روتری که بیشترین RID را دارد، پیروز خواهد شد. اولویت OSPF برای اینترفیس به صورت پیش فرض برابر با 1 است.

مقدار priority برابر با 0 ، نشان دهنده ی آن است که آن اینترفیس به عنوان DR یا BDR انتخاب نشده است.

پروتکل OSPF ، پروتکلی متن باز با عملکرد بالا را در اختیار شما می گذارد که به چندین با vendor های گوناگون اجازه برقراری ارتباط از طریق پروتکل TCP/IP را می دهد. پروتکل OSPF پروتکل مسیریابیِ قوی و سریعی است که در صورتی که به درستی کانفیگ شود، با قدرت در شبکه های بزرگ عمل می نماید.

OSPF یکی از سرفصل های دوره CCNA است که می توانید سرفصل های این دوره را از لینک زیر ببنیدید یا آنلاین ثبت نام کنید.