Понимание терминологии и принципов работы протокола OSPF

Здесь описываются основные характеристики протокола маршрутизации OSPF, включая описание link-state протоколов маршрутизации, зонной структуры, соседства в link-state протоколах, вычисление метрики и структуры данных.

Link-state протоколы маршрутизации

Необходимость преодолеть ограничения дистанционно-векторных протоколов привела к разработке протоколов маршрутизации link-state (состояния канала).

Link-state протоколы имеют следующие характеристики:

• Быстрая реакция на изменения в сети.
• Рассылка обновлений после изменения топологии.

Файл:Link state pr operation.png

Рис. 1. Работа link-state протокола.

• Периодическая рассылка обновлений (link-state refresh) через длительный интервал времени (30 мин. по умолчанию).

Link-state протоколы генерируют обновления маршрутизации только после изменений в топологии сети. Когда канал меняет состояние, устройство, которое обнаружило измнение, создаёт LSA-анонс (link-state advertisement - объявление состояния канала), относящийся к этому каналу (рис. 1). Обмен LSA между соседними маршрутизаторами информирует их о состоянии маршрутизаторов и соединений в сети. Каждый маршрутизатор хранит LSA, пересылает его соседям (в пределах зоны) и обновляет свою таблицу состояний каналов (link-state database - LSDB). LSA передаются всем соседним маршрутизаторам используя multicast-адрес 224.0.0.5. Когда маршрутизатор принимает LSA, он обновляет LSDB. LSDB используется для расчета лучшего маршрута по алгоритму Dijkstra, также известного как SPF (Shortest Path First), формируя SPF-дерево. Лучший маршрут, выбранный из SPF-дерева помещается в таблицу маршрутизации.

В одной зоне все маршрутизаторы содержат идентичные таблицы LSDB. Принцип LSDB похож на карту в торговом центре. 
На одном этаже все карты одинаковые, но отличаются только указателем "вы находитесь здесь".

OSPF и IS-IS относятся к link-state протоколам.

Маршрутизаторы с запущенным link-state протоколом собирают ото всех соседей в сети (или в зоне) маршрутную информацию и затем, независимо друг от друга, вычисляют наилучшие маршруты ко всем получателям использую алгоритм Дейкстры. Неверная инфомрация от какого-либо маршрутизатора имеет меньше шансов вызвать путаницу, т.к. у каждого маршрутизатора свой собственный взгляд на сеть.

Высокие требования к ресурсам памяти для поддержки таблиц соседей, топологии и маршрутизации являются единственным недостатком link-state протоколов.

Каждый OSPF-маршрутизатор должен иметь следующую информацию для принятия решения по выбору маршрута:

• Информация о соседних маршрутизаторах. Если маршрутизатор потеряет контакт с соседом, в течении нескольких секунд он сбросит все маршруты, проходящие через этого соседа и произведет их пересчет. Информация о соседях хранится в таблице соседей (neighbor table), также называемой базой данных смежности (adjacency database).
• Информация о всех маршрутизаторах области. Маршрутизатор распознает другие маршрутизаторы в области через LSA, которые распространяются в сети. LSA сохраняются в таблице топологии (LSDB).
• Информация о лучшем маршруте к сети назначения. Каждый маршрутизатор независимо рассчитывает лучший маршрут, используя алгоритм SPF. Все возможные маршруты хранятся в таблице LSDB. Лучший маршрут затем включается в таблицу маршрутизации, иногда называемую базой данных пересылки (forwarding database).

Внимание!
OSPF neighbor table = adjacency database
OSPF topology table = OSPF topology database = LSDB
Routing table = Forwarding database

В отличии от маршрутизаторов, использующих дистанционно-векторные протоколы маршрутизации и полагающихся на решения соседей, link-state маршрутизаторы могут независимо друг от друга принимать решение, основанное на видении всей картины сети.