Was ist Open Shortest Path First (OSPF)?
What is OSPF?
OSPF ist ein typisches Link-State-Routing-Protokoll, das im Allgemeinen in der gleichen Routing-Domäne verwendet wird. In diesem Fall bezieht sich die Routing-Domäne auf ein Autonomes System (AS), d. h. auf eine Gruppe von Netzen, die über eine einheitliche Routing-Richtlinie oder ein einheitliches Protokoll Routing-Informationen miteinander austauschen. In diesem AS unterhalten alle OSPF-Router dieselbe Datenbank, die die Struktur dieses AS beschreibt und in der die Statusinformationen der entsprechenden Verbindungen in der Routing-Domäne gespeichert sind. Anhand dieser Datenbank berechnen die OSPF-Router ihre OSPF-Routing-Tabellen.
Als Link-State-Routing-Protokoll sendet OSPF die Link-State-Multicast-Daten LSA (Link State Advertisement) an alle Router in einem bestimmten Gebiet, was sich vom Distance-Vector-Routing-Protokoll unterscheidet. Router, die das Distanzvektor-Routing-Protokoll ausführen, geben einige oder alle Routing-Tabellen an ihre Nachbarn weiter.
Was die Sicherheit des Informationsaustauschs betrifft, so sieht OSPF vor, dass jeder Informationsaustausch zwischen Routern bei Bedarf authentifiziert werden kann, um sicherzustellen, dass nur vertrauenswürdige Router Routing-Informationen verbreiten können. OSPF unterstützt eine Vielzahl von Authentifizierungsmechanismen und ermöglicht die Anwendung unterschiedlicher Authentifizierungsmechanismen in verschiedenen Bereichen. Die Anwendung des OSPF-Link-State-Algorithmus in Broadcast-Netzen (z. B. Ethernet) ist so optimiert, dass die Hardware-Broadcast-Fähigkeit zur Übermittlung von Link-State-Nachrichten optimal genutzt wird. Normalerweise stellt ein Knoten im Topologiediagramm des Link-State-Algorithmus einen Router dar. Wenn alle k Router mit dem Ethernet verbunden sind, wird die Anzahl der Nachrichten über diese k Router bei der Übertragung des Verbindungsstatus k Quadrat erreichen. Daher kann bei OSPF ein Knoten ein Broadcast-Netzwerk im Topologiediagramm darstellen. Alle Router in jedem Broadcast-Netz senden Verbindungsstatusnachrichten, um den Verbindungsstatus der Router im Netz zu melden.
Prinzip der Funktionsweise
Vereinfacht ausgedrückt bedeutet OSPF, dass zwei benachbarte Router durch das Senden von Nachrichten zu Nachbarn werden, und dann senden sich die Nachbarn gegenseitig Verbindungsstatusinformationen, um eine Nachbarschaftsbeziehung aufzubauen. Danach berechnet jeder Router eine Route nach dem Algorithmus des kürzesten Weges und legt sie in der OSPF-Routing-Tabelle ab. Im Vergleich zu anderen Routen lassen sich OSPF-Routen besser in die globale Routing-Tabelle aufnehmen. Für den gesamten Prozess werden fünf Arten von Nachrichten, drei Stufen und vier Tabellen verwendet.
Fünf Arten von Nachrichten
Hallo-Nachricht: Eine Nachbarschaftsbeziehung wird aufgebaut und aufrechterhaltet.
DBD-Nachricht: Link-State-Header-Informationen werden gesendet.
LSR-Nachricht: Die erforderlichen Link-State-Header-Informationen, die von DBD ermittelt wurden, werden an die Nachbarn gesendet und vollständige Informationen werden angefordert.
LSU-Nachricht: Vollständige Informationen, die den Header-Informationen der LSR-Anforderung entsprechen, werden an die Nachbarn gesendet.
LSACK: Die LSU-Nachricht wird nach deren Empfang bestätigt.
Drei Stufen
Entdeckung des Nachbarn: Die Nachbarschaftsbeziehung wird durch das Senden der Hello-Nachricht hergestellt.
Routenankündigung: Die Nachbarn senden Verbindungsstatus-Informationen, um eine Adjazenz-Beziehung aufzubauen.
Berechnung: Berechnung der Routing-Tabelle nach dem Algorithmus des kürzesten Weges.
Vier Tabellen
Nachbarschaftstabelle: zeichnet hauptsächlich die Router auf, die die Nachbarschaftsbeziehung bilden.
Link-State-Datenbank: speichert Link-State-Informationen.
Routing-Tabelle: wird aus der Link-State-Datenbank gewonnen.
Globale Routing-Tabelle: OSPF-Routing wird mit anderen verglichen.