Network Basic (15편 : OSPF)

1) OSPF

- Link-state 라우팅 프로토콜

- Classless 라우팅 프로토콜 (VLSM, CIDR 지원)

- Metric은 cost 사용 (10^8/Bandwidth(bps))

- Multicast를 사용해서 정보를 전달한다.

⇒224.0.0.5 (DR이 DROTHER에게 전송할 때 사용)

⇒224.0.0.6 (DROTHER가 DR에게 전송할 때 사용)

- SPF(Shortest Path First)또는 Dijkstra 알고리즘을 이용해서 각 목적지까지의 최적 경로를 계산

 

# 장점

- OSPF는 area 단위로 구성 → 대규모 네트워크를 안정되게 운영할 수 있다.

- stub이라는 강력한 축약 기능이 있다. → 기존 라우팅 프로토콜과는 달리 ip주소가 연속되지 않아도 라우팅 테이블의 크기를 획기적으로 줄일 수가 있다.

- 표준 라우팅 프로토콜이다.

- 수렴 시간이 전반적으로 빠른 편이다.

 

# 단점

- 설정이 이전 라우팅 프로토콜에 비해서 조금 더 복잡하다. → 네트워크 종류에 따라서 동작하는 방식과 설정이 다르다.

- 네트워크 종류

ⓐ Broadcast Multi Access

ⓑ Point-to-point

ⓒ Non Broadcast Multi Access

- 라우팅 정보 계산 및 유지를 위해서 CPU, DRAM 같은 자원을 많이 사용한다.

 

2) OSPF Packet

- Hello Packet : 인접한 라우터 간 neighbor 관계를 형성하고 neighbor 관계를 유지하는 데 사용

- DBD Packet : OSPF의 네트워크 정보만 LSA들의 요약된 정보를 알려줄 때 사용

- LSR packet : neighbor에게서 수신한 DBD에 자신이 모르는 네트워크가 있을 때 상세 정보를 요청할 때 사용

- LSU packet : LSR을 받거나 자신이 알고 있는 네트워크 상태가 바뀌었을 때 해당 네트워크 정보 전송할 때 사용

- LSAck Packet : ospf packet을 정상적으로 수신했음을 알려줄 때 사용

 

3) OSPF 동작 방식

- OSPF를 설정한 Router끼리 Hello packet을 교환해서 Neighbor 혹은 adjancent Neighbor를 맺는다.

⇒ adjancent Neighbor ⇒ 라우팅 정보(LSA)를 교환하는 네이버

⇒ LSA(Link State Advertisement) ⇒ OSPF에서의 라우팅 정보

- adjancent 네이버인 Router간 라우팅 정보(LSA)를 서로 교환. 전송 받은 LSA를 Link-state DataBase에 저장.

- LSA를 모두 교환하고 SPF(Shortest Path First) 또는 Dijikjstra 알고리즘을 이용해서 각 목적지까지의 최적 경로를 계산 후 라우팅 테이블에 올린다.

- 그 후에도 주기적으로 Hello packet을 교한하면서 정상 동작을 확인

- 네트워크의 상태가 변하면 다시 위의 과정을 반복해서 Routing table을 생성

 

4) adjacent 네이버

- OSPF에서 라우팅 정보(LSA)를 서로 교환하는 Neighbor를 adjacent 네이버라고 한다.

① DR과 다른 Router

② BDR과 다른 Router

③ Point – to – point 네트워크로 연결된 두 Router

④ Point – to – Multipoint로 연결된 두 Router

⑤ Virtual-link로 연결된 두 Router

 

※ OSPF 네이버 상태

① down 상태 : OSPF가 설정되고 hello packet을 전송했지만 아직 상대방의 hello packet을 받지 못한 상태

② lnit 상태 : 근접 router에게 hello packet을 받았지만 상대 Router가 아직 내가 보낸 hello packet을 받지 못한 상태

③ Two-way 상태 : neighbor와 쌍방향 통신이 이뤄진 상태(Multi Access 네트워크이면 여기서 BR/BDR 선출)

④ Exstart 상태 : adjacent neighbor가 되는 첫 번째 단계. Master와 Slave Router를 선출

⑤ Exchange 상태 : 각 라우터가 자신의 link state database에 저장된 LSA의 header만을 DBD패킷에 담아 상대에게 전송

⑥ Loding 상태 : DBD 패킷 교환이 끝나고 자신에게 없는 정보를 LSR PACKER으로 요청한다. 요청받은 라우터는 LSU PACKET에 담아서 보내준다.

⑦ Full 상태 : adjacent neighbor 간 라우팅 정보 교환이 모두 끝난 상태

 

5) OSPF Packet

 

6) OSPF Table

- OSPF Neighbor Table

⇒ OSPF가 설정된 RouterRouter 간에 인접 관계를 성립한 Neighbor 정보 저장 주기적으로 Hello packet을 교환하여 Neighbor 관계 유지 여부 확인 EIGRP의 Neighbor Table과 비슷하다.

- OSPF DataBase Table

⇒ 라우팅 업데이트 정보를 관리하는 Table

 

7) 네트워크 타입

 

(1) Broadcast Multi Access

- 하나의 Broadcast 패킷을 전송할 경우 동일 네트워크상의 모든 장비에게 전달되는 네트워크를 Broadcast 네트워크, 하나의 인터페이스를 통해 다수의 장비와 연결된 네트워크를 Multi Access 네트워크라 한다. (ex. Ethernet)

- Broadcast나 Multicast 방식을 사용해 하나의 Packet만 전송해도 연결된 모든 장비에게 전송한다.

 

(2) Non Broadcast Multi Access (NBMA)

- Broadcast가 지원되지 않는 Multi Access 네트워크를 의미한다. (ex. ATM, X.25, Frame Relay)

- 대부분 내부에 Virtual Circuit (가상 회로) 방식을 사용

- NBMA에서는 Broadcast를 사용하여 전송할 경우 가상회로 하나당 하나씩 Broadcast packet을 전송해야 한다.

 

(3) Point-to-Point

- 하나의 interface와 연결된 장비가 하나뿐인 네트워크 (ex. HDLC, PPP, F/R의 sub interface 중 point-to-point)

 

 

8) DR/BDR

- Ethernet, NBMA 등의 Multi Access 네트워크에 접속된 Router가 1:1로 LSA를 교환할 경우 중복된 LSA와 ACK가 많이 발생한다.

 

 

 

 

- 중계 역할을 하는 DR(Designated Router)를 선출하고, DR에 문제가 발생한 경우를 대비해서 Backup용으로 BDR을 선출한다.

- DR, BDR은 Broadcast 및 Non Broadcast 네트워크에서만 사용, (Point-to-Point 네트워크에서는 사용하지 않는다.)

 

※ DR 선출 방법

① OSPF priority가 가장 높은 Router가 DR로 선출 (다음으로 높은 Router가 BDR로 선출된다.)

② OSPF priority가 동일한 경우 Router-ID가 높은 것이 DR, BDR로 선출

③ DR, BDR이 선출 되면 더 높은 순위의 라우터가 추가돼도 DR, BDR이 변경되지 않는다. (공부 잘하는 전학생이 와도 반장은 안바뀜)

④ DR이 다운될 경우 BDR이 DR이 되고 다시 BDR을 선출 (DR과 BDR이 아닌 Router를 DROTHER라고 한다.)

 

9) OSPF Area

- OSPF는 복수개의 Area로 나눠서 설정

- 규모가 작을 경우에는 하나의 Area만 사용해도 상관없다.

- Area가 하나일 경우는 아무 번호나 사용해도 상관없지만 Area가 두 개 이상일 경우 하나는 반드시 0으로 설정

 

※ Area

- Area 0는 Backbone Area. 다른 Area는 Area 0와 물리적으로 연결돼야 한다. (Area가 2개 이상이면 Area 0이 무조건 있어야 한다.)

- Area로 나눠서 구성하면 안정된 대규모 네트워크 운영 가능

- OSPF는 다른 Area의 라우팅 정보를 획기적으로 줄이는 Stub Area 기능이 있다.

 

10) OSPF Router의 종류

- Backbone Router : Backbone Area (Area 0)에 소속된 Router.

- Internal(내부) Router : 하나의 Area에만 소속된 Router.

- ABR (Area Border Router) : 두 개 이상의 Area에 소속된 Area 경계 Router.

- ASBR (AS boundary Router) : OSPF 네트워크와 다른 Routing protocol이 설정된 네트워크를 연결하는 AS경계 Router.