Online-Bibliothek

Open Shortest Path First

OSPF (Open Shortest Path First) ist ein Verfahren aus der EDV-Netzwerktechnik. Es bezeichnet ein von der IETF entwickeltes Link-State Routing-Protokoll. Es ist im RFC 2328 (obsolet: RFC 1247 von 1991) festgelegt und basiert auf dem von Edsger W. Dijkstra entwickelten Algorithmus „Shortest Path First“.

Überblick

OSPF ist ein dynamisches Routing-Protokoll innerhalb eines autonomen Systems. Es hat das Routing Information Protocol (RIP) als Standard-Interior Gateway Protocol (IGP) abgelöst, insbesondere bei großen Netzen. OSPF verwendet die Kosten eines Pfades als Metrik und kann bei gleichen Kosten lastverteilt arbeiten. Kosten werden bei OSPF standardmäßig aus der verfügbaren Bandbreite berechnet. Zur Berechnung der Kosten wird folgende Formel verwendet: 10^8/Bandbreite. Die Kosten addieren sich für jedes ausgehende Interface eines OSPF Routers. Im Gegensatz zu RIP ist OSPF ein Link-State-Protokoll.

Neuere Trends bei Betreibern von IP-Netzen zeigen, dass dort vermehrt IS-IS im Zusammenhang mit MPLS eingesetzt wird, weil die IS-IS-Features ausreichen, das Protokoll weniger komplex als OSPF ist und im Vergleich besser skaliert. Trotzdem ist OSPF heute noch das vorwiegend verwendete Routing-Protokoll.

Arbeitsweise

Kernstück von OSPF ist die Nachbarschafts-Datenbank (Adjazenz-Datenbank)/LSD (Link State Database), die eine Liste aller benachbarten Router, zu denen eine bidirektionale Verbindung besteht, enthält. Sie spiegelt die Topologie des Netzes wider. Damit diese Datenbank aufgebaut oder bei Topologie-Änderungen aktualisiert wird, ist der Austausch von Routing-Informationen notwendig. Diese werden mittels Flooding übermittelt. Um den Umfang der auszutauschenden Informationen gering zu halten, wählen OSPF-Router einen designierten Router DR sowie einen Reserve-Router BDR (Backup Designated Router), die als Schnittstellen für den Austausch dienen. Der OSPF-Router, dessen Multi-Access-Schnittstelle die höchste Router-Priorität besitzt, wird DR. Haben zwei Router die gleiche Priorität, wird der Router mit der höheren Router-ID gewählt. Als Router-ID wird die IP-Adresse eines Loopback-Interfaces oder des Interfaces mit der numerisch höchsten IP-Adresse automatisch gewählt.

OSPF-Router tauschen Informationen über die erreichbaren Netzwerke mit sogenannten LSA-Nachrichten (Link State Advertisements) aus. Hierbei sind folgende LSA-Typen definiert:

• Router-LSA (Typ 1): Für jeden aktiven Link des Routers, der der zu betrachtenden Area angehört, wird ein Eintrag im Router-LSA erzeugt. In ihm wird neben der IP-Adresse des Links auch die Netzmaske des Links und der Netzwerktyp (Loopback, Point-to-Point, normales Netzwerk) eingetragen.
• Network-LSA (Typ 2): Der designierte Router (DR) eines Netzwerksegments erzeugt ein Network-LSA für dieses Netzwerk, das neben der Netzadresse und -maske auch eine Liste der anderen angrenzenden Router enthält.
• Summary-LSA (Typ 3/4): Informationen über Ziele außerhalb einer Area können von den ABR je nach Konfiguration als LSA-Typ 3 (wenn es sich um eine Netzwerk-Information handelt) oder LSA-Typ 4 (bei einer weitergeleiteten Router-Erreichbarkeit) in eine andere Area weitergegeben werden. LSAs vom Typ 3 werden auch verwendet, um Default-Routen in (Stub-)Areas zu propagieren.
• AS-External LSA (Typ 5): Router, die aus Sicht des OSPF das eigene autonome System abschließen, können für extern gelernte oder manuell konfigurierte Routen Typ-5-LSAs erzeugen. Diese enthalten Netzadresse und -maske des Zielnetzwerks sowie einen Verweis auf den ankündigenden Router. Eine gängige Anwendung von Typ-5-LSAs ist, Default-Routen in die Backbone-Area zu injizieren.
• NSSA-External-LSA (Typ 7): LSA-Typ7 wird am NSSA ASBR generiert. Type-5 LSAs sind in NSSA Areas nicht erlaubt, daher generiert der NSSA ASBR Type-7 LSAs dafür. Ein NSSA-External-LSA ist annähernd identisch mit einem AS-External-LSA. Im Gegensatz zu den AS-External-LSAs, die durch ein gesamtes OSPF-AS geflutet werden, werden NSSA-External-LSAs nur innerhalb der NSSA-Area geflutet, in der sie erzeugt wurden.

Merkmale

• OSPF garantiert ein schleifenfreies Routing im Gegensatz zu RIP (= verhindert Kreisrouting)
• Hello-Protokoll für die Überwachung der Nachbarn
• Es unterstützt VLSM sowie CIDR
• OSPF ist für große skalierbare Netze gut geeignet
• Das Area-Konzept vereinfacht die Kommunikation und Wartung

OSPF Open Shortest Path First header version 2

• Die Größe des Version-Felds beträgt 8 Bit.
• Die Größe des Typ-Felds beträgt 8 Bit.

Typ	Beschreibung	Referenz
1	Hello.	RFC 2328, RFC 2740
2	Database description.	RFC 2328, RFC 2740
3	Link state request.	RFC 2328, RFC 2740
4	Link state update.	RFC 2328, RFC 2740
5	Link state acknowledgment.	RFC 2328, RFC 2740

• Die Größe des Length-Feldes beträgt 16 Bit. Es enthält die Gesamtpaketlänge.
• Die Größe des Feldes Router ID beträgt 32 Bit.
• Die Größe des Feldes Area ID beträgt 32 Bit.
• Die Größe des Checksum-Feldes beträgt 16 Bit. Es enthält die Standard IP-Prüfsumme.
• Die Größe des Felds AuType (Authentifikations-Typ) beträgt 16 Bit.

Authentication type	Beschreibung	Referenz
0	None.	RFC 2328
1	Simple password authentication.	RFC 2328
2	Cryptographic authentication.	RFC 2328
3 – 65535	Reserved.

• Die Größe des Felds Authentication beträgt 64 Bit.

OSPF Open Shortest Path First header version 3

• Die Version 3 des OSPF ist für IPv6 vorgesehen und in RFC 2740 definiert.
• Die Instance ID (Instanzbezeichner) beträgt 8 Bit.
• Reserved (reserviert) beträgt 8 Bit.

Weblinks

• RFC 1247
• RFC 2328 OSPF Version 2, April 1998
• RFC 2740 OSPF Version 3, Dezember 1999
• irvtool – Ein RIP/OSPF Visualisierungstool (Java/GPL)
• OSPF-C++-Quellcode
• Freie Implementation gängiger Routingprotokolle, u. a. auch OSPF
• BGP und OSPF sicher implementiert