OSPF

 

 

 

 

OSPF(Open Shortest Path First), 아마 네트워크에서

가장 중요한 라우팅 프로토콜 중 하나일 것이다.

 

링크 스테이트 기반으로 동작하는 

대표적인 프로토콜이다.

 

https://netmaster618.tistory.com/29

디스턴스 벡터와 링크 스테이트

 

위 글에서 링크 스테이트에 대한

내용을 다뤘었다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OSPF의 특징

1. 규모가 큰 네트워크에 적합하다.

 

Area라는 개념을 사용해 대규모 네트워크에서도

효율적인 라우팅이 가능하다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. 컨버전스 타임이 짧다.

 

어떤 변화가 생길 때 바로 전달할 수 있기 때문에

훨씬 빠르며, RIP 같은 거리 벡터 프로토콜보다

네트워크 장애 복구 속도가 빠르다.

 

또한 멀티캐스트로 날아가기 때문에

훨씬 실용적이다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. VLSM을 지원한다.

 

RIP v1과는 다르게 VLSM을 지원한다.

 

여기서 VLSM은 서브넷을 필요한 크기에

맞게 나누는 기법을 말한다.

 

즉, 서브넷마다 적절한 크기의 서브넷 마스크를

적용해서 ip 주소를 효율적으로 사용하는 방법이다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. 로드 밸런싱이 가능하다.

 

비용이 동일한 여러 경로가 있으면

멀티패스 라우팅(ECMP)을 자동으로

적용하여 분산시킨다.

 

RIP, EIGRP도 멀티패스를 지원하지만

OSPF는 보다 정교한 경로 설정이

가능해서 많이 사용된다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. 표준 프로토콜이다.

 

특정 벤더에 종속되지 않고 모든 네트워크

장비에서 동일한 방식으로 사용할 수 있다.

 

네트워크 확장성과 유연성이 증가하고

서로 다른 네트워크 장비 간의

호환성을 유지한다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OSPF가 적용되는 토폴로지

1. 브로드 캐스트 멀티 액세스 토폴로지

(Broadcast Multi-access)

 

 

네트워크에 2개 이상의 라우터가 연결되는 경우로

하나의 메시지를 내보내면 이 네트워크상에

있는 모든 장치들이 정보를 받아볼 수 있는 구조이다.

 

예를 들자면 이더넷 세그먼트가 있겠다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. 포인트 투 포인트 토폴로지

(Point-to-Point)

 

네트워크에 한 쌍의 라우터만 존재하는

경우를 말한다.

 

예시로는 전용선이 있겠다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. NBMA 토폴로지

(Non Broadcast Multiple Access)

Cisco 네트워킹 교재를 참고한 그림

 

네트워크에 2개 이상의 라우터가 필요하다. 하지만

브로드 캐스트 멀티 액세스와는 다르게 

브로드 캐스트 능력은 가지고 있지 않다.

 

예시로는 X.25, 프레임 릴레이가 있겠다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OSPF 라우터의 교류

OSPF에서 라우터는 주위에 있는 OSPF 라우터들을

찾아서 자신의 데이터베이스 안에 저장한다.

이런 주위의 라우터들을 Neighbor(이웃)라고 한다.

 

이런 이웃을 찾기 위해 주위에 있는

라우터에게 헬로 패킷을 보낸다.

 

브로드 캐스트로 보내는 게 아닌 멀티 캐스트

주소 224.0.0.5를 이용해서 패킷을 보내고

헬로 패킷을 받은 다른 라우터들은 이웃 목록에

넣게 되는데 이 과정을 Init 과정이라고 한다.

 

이제 헬로 패킷을 받은 OSPF 라우터들이 

자신에게 헬로 패킷을 보낸 라우터에게

유니 캐스트로 자신들의 정보를 보내게 된다.

 

 

 

 

 

헬로 패킷의 정보

Router ID

Hello/dead intervals✨

Neighbors

Area-ID✨

Router priority

DR IP address

BDR IP address

Authentication password✨

Stub area flag✨

 

✨ 표시는 서로 간의 헬로 패킷에서 

최소한 표시된 것들끼리는 똑같아야

이웃이 될 수있다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Router ID

우선 이 라우터 ID는 그 라우터의 살아있는

인터페이스 중 가장 높은 ip 주소를 사용한다.

 

예를 들어서 

이더넷0 150.100.1.1 255.255.255.0

이더넷1 150.200.1.1 255.255.255.0

시리얼0 203.240.100.1 255.255.255.0

 

이렇게 있다면 가장 높은 주소인

203.240.100.1이 라우터 ID가 되는 것이다.

 

하지만 이 인터페이스가 불안정하다면

Loopback 인터페이스를 사용하면 된다.

 

Loopback 인터페이스는 주소의 높낮이에

상관없이 무조건 이 주소가 라우터 ID가 된다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DR, BDR

DR과 BDR은 브로드 캐스트 멀티 액세스 네트워크에서

라우터 간 링크 스테이트 정보를 효과적으로

교환하는 역할을 한다.

 

DR(Designated Router)은 네트워크 내의 변화를

수집하고 이를 모든 OSPF 라우터에게

전달하는 역할을 한다.

 

BDR(Backup Designated Router)은

DR을 감시하는 역할을 하고 DR이 다운되면

BDR이 DR이 되어 역할을 수행한다.

 

 

 

 

DR과 BDR이 선정되는 과정은 이렇다.

 

우선 Priority가 높은 라우터 순서대로

DR, BDR이 선정되고 만약 Priority가

같다면 라우터 ID를 비교하여 더 큰 라우터 ID를

가진 라우터가 선정된다.

(Priority의 디폴트 값은 1)

 

만약 DR의 Priority가 3, BDR의 Priority가 2라고

할 때 Priority가 4인 라우터가 추가되었다고 해도

이 새로운 라우터가 DR이 되는 것이 아니다.

 

DR이 다운되어도 바로 DR이 되지 않고

BDR이 DR이 되고 이 새로운 라우터가 

BDR이 되는 것이다.

 

라우터들을 전부 껐다가 켠다면

새로운 라우터가 DR이 되긴 할 것이다.

 

그리고 어느 특정 라우터를 DR, BDR로

선정하지 않으려면 방금 설명했던

Priority를 0으로 설정해 주면 된다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OSPF에서 링크 감지 흐름

1	라우터가 처음 켜지거나 새로 OSPF 라우팅으로 구성되면 그 라우터는 멀티 캐스트 주소를 이용해서 헬로 패킷을 보냄.
2	헬로 패킷을 이용해서 새로운 라우터는 DR과 BDR의 주소를 알게 됨.
3	새 라우터는 자신이 가지고 있는 링크 정보를 LSA에 담아 모든 DR에 전송. 이때 멀티 캐스트 224.0.0.6을 사용하며 모든 DR, BDR에 전송. DR에 LSA가 도착하면 BDR은 자신의 타이머를 세팅하고 DR이 새로운 라우터에게서 받은 정보를 다른 OSPF 라우터들에게 재전송하는지 기다리게 됨.
4	DR은 새로 받은 LSA 정보를 멀티 캐스트 주소 224.0.0.5를 이용해서 다른 모든 OSPF 라우터들에게 전송함. 전송 후 DR은 모든 라우터들로부터 ack를 받음으로써 자기가 보낸 정보가 잘 도착했는지 확인.
5	만약 DR이 BDR의 타이머가 끝날 때까지 LSA 정보를 다른 OSPF 라우터들에게 전송하지 않으면 BDR이 DR이 되고 헬로 패킷을 통해서 BDR을 새로 선출하게 됨.
6	만약 링크가 끊어지면 해당 라우터는 그 정보를 즉시 DR에게 알리고 DR은 그 LSA 정보를 다시 모든 OSPF 라우터들에게 전송. 또 새로운 정보를 받은 라우터들은 그 LSA를 다시 가까운 네트워크로 플로딩해서 네트워크에 대한 정보를 업데이트 함.

 

위에서 LSA(Link-State Advertisement)란 OSPF에서

네트워크 토폴로지 정보를 전달하는 

기본 단위(데이터 패킷)이다.

 

여기서 LSA 정보를 업데이트하는 것을 

LSU(Link-State Update)라고 한다.

 

 

 

 

그리고 멀티 캐스트 주소가 224.0.0.5와

224.0.0.6 두 개가 나오는데

 

224.0.0.5는 DR이 모든 라우터들에게 네트워크

정보를 전달할 때 사용하는 것이고

 

224.0.0.6은 새로운 라우터가 DR과 BDR에게

네트워크 정보를 요청할 때 사용하는 것이다.