Протокол OSPF


Протокол OSPF (Open Shortest Path First) разрабатывался как механизм, посредством которого маршрутизаторы могут обмениваться информацией о содержимом таблиц маршрутизации в большой межсетевой среде. Протокол OSPF является протоколом маршрутизации с объявлением состояния канала связи. В основе функционирования протокола OSPF лежит алгоритм "первоочередного обнаружения кратчайшего пути" (Shortest Path First, SPF), который используется для вычисления маршрутов в таблице маршрутизации. Используя алгоритм SPF, маршрутизатор вычисляет кратчайший (т. е. обладающий наименьшей стоимостью) путь ко всем подсетям в межсетевой среде. В маршрутах, рассчитанных при помощи алгоритма SPF, всегда отсутствуют циклы.
В отличие от протокола RIP, протокол OSPF поддерживает "карту" корпоративной сети. Эта карта модифицируется каждый раз, когда происходит какое-либо изменение в структуре сети. Эта карта, называемая базой данных состоянии связей (link state database), синхронизирована для всех OSPF-маршрутизаторов и используется, чтобы вычислить маршруты в таблице маршрутизации. Изменения в структуре сети приводят к немедленному распространению сведений об этих изменениях на все маршрутизаторы, которые, в свою очередь, обновляют собственный экземпляр базы данных состояния связей. Обновление базы данных состояний связей приводит к повторному пересчету таблицы маршрутизации.
Начиная свою работу, каждый маршрутизатор извещает другие маршрутизаторы о своем существовании, отправляя специальное сообщение во все доступные подсети. Другие маршрутизаторы получают это сообщение и обновляют свой экземпляр базы данных о состоянии связей. Фактически указанная база данных и формируется на основании этих сообщений.
Поскольку размер базы данных состояний связей растет, требования к объему памяти и время на вычисление маршрута увеличиваются. Чтобы решить эту проблему, OSPF рассматривает межсетевую среду как совокупность областей (под областью в данном случае понимается совокупность непрерывных сетей), соединенных друг с другом через некоторую базовую область (backbone area). Все маршрутизаторы, принадлежащие к одной области, обладают идентичными репликами базы данных состояния связей.
С целью идентификации областей каждой из них выделяется специальный идентификатор (area ID), представляющий собой 32-разрядное число. Этот идентификатор записывается так же как и IP-адрес — в десятично-точечном формате (т. е. в виде четырех однобайтовых чисел, разделенных точками). Идентификатор области никак не связан с IP-адресацией. Администратор может присваивать идентификаторы областям по своему усмотрению, не оглядываясь на используемые в сети IP-адреса. При этом одна область OSPF может включать в свой состав неограниченное количество подсетей (размер области ограничивается исключительно размером базы данных состояния связей).
Каждый маршрутизатор хранит базу данных состояний связей только для тех областей, которые подсоединены к маршрутизатору непосредственно. Маршрутизаторы, соединяющие базовую область с другими областями, называются пограничными маршрутизаторами областей (Area Border Router, ABR). Пограничные маршрутизаторы накапливают изменения, полученные от остальных маршрутизаторов области, и передают их разом маршрутизаторам, расположенным в других областях.
На рис. 15.1 показан пример разделения сети на области в случае использования протокола OSPF.



Рис. 15.1. Сеть с использованием протокола OSPF

Самое большое преимущество протокола OSPF заключается в том, что он является высокопроизводительным протоколом и приводит к незначительным издержкам даже в очень больших межсетевых конфигурациях. В качестве недостатка протокола OSPF можно отметить определенную сложность его развертывания и конфигурирования.
По сравнению с протоколом RIP протокол маршрутизации OSPF обладает следующими преимуществами:

  •  алгоритм, лежащий в основе протокола OSPF, позволяет избежать петель маршрутизации;
  •  в процессе своего функционирования протокол OSPF генерирует значительно меньший сетевой трафик, чем протокол RIP. Как следствие, переход с RIP на OSPF позволит снизить нагрузку на сеть;
  •  протокол OSPF для рассылки служебных сообщений использует только групповое вещание (в отличие от протокола R1P версии 1);
  •  протокол OSPF предусматривает возможность разбиения корпоративной сети на области. Области могут, с одной стороны, рассматриваться как домены маршрутизации, с другой стороны, облегчают процесс администрирования подсистемы маршрутизации;
  •  протокол OSPF не имеет ограничений на количество переходов между маршрутизаторами, что позволяет его использовать в корпоративных сетях любого масштаба;
  •  реконфигурация таблиц маршрутизации, вызванная изменениями в структуре сети, происходит за очень короткий период (значительно быстрее, нежели в случае использования протокола RIP).

Реализация протокола OSPF, предложенная в рамках Windows Server 2003, обладает следующими функциональными возможностями:

  •  фильтр маршрутов для управления взаимодействием с другими протоколами маршрутизации;
  •  динамическая реконфигурация всех установок OSPF;
  •  сосуществование с RIP;
  •  динамическое добавление и удаление сетевых интерфейсов маршрутизатора.

Маршрутизируемая OSPF-среда лучше всего подходит для крупных межсетевых сред (насчитывающих более 50 подсетей) с динамически изменяемой структурой, имеющих несколько путей доставки пакетов, передаваемых между любыми двумя конечными точками межсетевой среды.
Ниже перечислены сетевые конфигурации, для которых необходима маршрутизируемая OSPF-среда:

  •  корпоративная или сеть университетского городка (campus);
  •  международная корпоративная или университетская межсетевая среда.

Протокол маршрутизации OSPF на 64-разрядных версиях операционных систем семейства Windows Server 2003 не поддерживается.