پروتکل OSPF چیست؟ و چگونه کار می کند

زمان مطالعه: ۳ دقیقه

پروتکل OSPF (Open Shortest Path First) یکی از اعضای خانواده پروتکل های مسیریابی IP است و یک پروتکل Interior Gateway Protocol (IGP) برای شبکه IP است که برای توزیع اطلاعات مسیریابی IP در سراسر یک Autonomous System (AS) در یک شبکه IP استفاده می شود.

پروتکل OSPF یک پروتکل مسیریابی link-state است، به این معنی که روترها اطلاعات توپولوژی را با نزدیکترین همسایگان خود مبادله می کنند. اطلاعات توپولوژی در سراسر AS تبلیغ می شود، به طوری که هر روتر درون AS یک تصویر کامل از توپولوژی AS دارد. این تصویر سپس برای محاسبه مسیرهای انتهایی به انتها از طریق AS، به طور معمول با استفاده از نوع الگوریتم Dijkstra استفاده می شود. بنابراین، در یک پروتکل مسیریابی link-state، آدرس هاپ بعدی که داده ها به آن ارسال می شوند با انتخاب بهترین مسیر انتهایی به مقصد نهایی تعیین می شود.

مزیت اصلی پروتکل های مسیریابی link state مانند OSPF این است که دانش کامل توپولوژی به روترها اجازه می دهد تا مسیرهایی را که معیارهای خاصی را برآورده می کنند محاسبه کنند. این می تواند برای اهداف مهندسی ترافیک (traffic engineering) مفید باشد، جایی که مسیرها می توانند برای برآوردن کیفیت مورد نیاز خدمات محدود شوند. معایب اصلی پروتکل مسیریابی link state این است که مقیاس خوبی ندارد زیرا روترهای بیشتری به دامنه مسیریابی اضافه می شوند. افزایش تعداد روترها اندازه و فرکانس به روزرسانی های توپولوژی را افزایش می دهد، و همچنین مدت زمان لازم برای محاسبه مسیرهای انتهایی به انتها. این عدم مقیاس پذیری به این معنی است که پروتکل مسیریابی link state برای مسیریابی در سراسر اینترنت نامناسب است، به همین دلیل IGP ها فقط ترافیک را در یک AS واحد هدایت می کنند.

هر روتر OSPF اطلاعات مربوط به وضعیت محلی خود (اینترفیس های قابل استفاده و همسایگان قابل دسترسی و هزینه استفاده از هر اینترفیس) را با استفاده از پیام Link State Advertisement (LSA) به سایر روترها توزیع می کند. هر روتر از پیامهای دریافتی برای ایجاد یک پایگاه داده یکسان که توپولوژی AS را توصیف می کند، استفاده می کند.

از این پایگاه داده، هر روتر جدول مسیریابی خود را با استفاده از الگوریتم Shortest Path First (SPF) یا Dijkstra محاسبه می کند. این جدول مسیریابی شامل همه مقاصدی است که پروتکل مسیریابی در مورد آنها می داند، مرتبط با آدرس IP هاپ بعدی و اینترفیس خروجی.

این پروتکل هنگام تغییر توپولوژی شبکه، با استفاده از الگوریتم Dijkstra ، مجدداً محاسبه می شود و ترافیک پروتکل مسیریابی که ایجاد می کند را به حداقل می رساند.
این پروتکل امکان استفاده از چندین مسیر با هزینه مساوی را فراهم می کند.
این یک سلسله مراتب چند سطحی (دو سطح برای OSPF) به نام “مسیریابی منطقه (area routing)” را ارائه می دهد، به طوری که اطلاعات مربوط به توپولوژی در یک ناحیه مشخص از AS از روترهای خارج از این منطقه پنهان می شود. این یک سطح اضافی از حفاظت از مسیریابی و کاهش ترافیک پروتکل مسیریابی را امکان پذیر می کند.
همه مبادلات پروتکل را می توان احراز هویت کرد به طوری که فقط روترهای مورد اعتماد می توانند در مبادلات مسیریابی AS شرکت کنند.

OSPF نسخه ۳ (OSPFv3)

OSPF نسخه ۲ (OSPFv2) با IPv4 استفاده می شود. OSPFv3 برای سازگاری با فضای آدرس ۱۲۸ بیتی IPv6 به روز شده است. با این حال ، این تنها تفاوت بین OSPFv2 و OSPFv3 نیست. سایر تغییرات در OSPFv3 ، همانطور که در RFC 2740 تعریف شده است ، عبارتند از: