ルーティング編<第5回>　OSPFのしくみを知る

Roads to Node管理人エイジ

2006.02.28

　RIPやIGRPのようなディスタンスベクタ型ルーティングプロトコルはコンバージェンスが遅いことや，ルーティングループのような「弱点」があるため，ある程度以上の規模のネットワークでは使われなくなっています。そのためRIPの後継として作られたルーティングプロトコルがOSPFです。中規模以上のネットワークにも対応できるのが利点です。現在の主流である技術を盛り込んだ，高性能ルーティングプロトコルであるOSFPのしくみを覚えましょう。

リンクステート型ルーティングプロトコル

　第2回で説明したルーティングプロトコルの種別のうち，OSPFはリンクステート型に当てはまります。リンクステート型はディスタンスベクタ型のように「自分のルーティングテーブルに，隣のルータのルーティングテーブルを追加していく」方式と違い，「すべてのルータから情報を集め，現在のネットワークの構成を知る」方式です。

　リンクステート型は，「現在のネットワーク構成」を知るために，「すべてのルータから情報を集め」ます。その情報はルータにデータベースとして保管され，そこからSPF（Shortest Path First）アルゴリズムを使ってSPFツリーと呼ばれる構成図を作成します。この構成図からルーティングテーブルを作成します（図1）。

　図1 リンクステート型ルーティングプロトコル

　このように，構成図を作成してからルーティングテーブルを作るため，リンクステート型ではルーティングループが発生しにくくなっています。

　OSPFではリンクステート型ルーティングを実行するため，複数のテーブルやツリーを構成します。作成されるテーブルは以下の呼び方をします。

トポロジテーブル･･･トポロジデータベース，リンクステートデータベースとも呼ぶ。ルータから集めた情報が記載されている
ネイバーテーブル･･･隣接関係を結んだOSPFルータの一覧表。この表にあるルータと情報を交換する
SPFツリー･･･トポロジテーブルの情報から生成されるツリー。このツリーを基にルーティングテーブルが作成される
ルーティングテーブル･･･ SPFツリーから生成される

　OSPFの特徴は次の通りです。

SPFツリーによりルーティングループが起こりにくい
イベントトリガアップデートによる高速なコンバージェンス
メトリックとして帯域幅を基本としたコストを使う
Helloを使ったネイバーの生存確認による障害の高速な検出
認証機能を持つ
エリアを使った階層ルーティングによる効率化

ネイバー

　OSPFではRIPやIGRPのディスタンスベクタ型と違い，情報を交換するルータを特定してから情報を交換します。また，定期的にパケットをやりとりし，相手ルータの生存を確認してネットワーク構成の変化を監視します。この相手ルータのことをネイバーと呼びます。ネイバーとはそのルータが持つインタフェースの情報（リンクステート）を交換します。この情報をやりとりすることをアドバタイズと呼び，交換する情報をリンクステートアドバタイズメント（LSA）と呼びます。

　OSPFを動作させたルータは，マルチキャスト（224.0.0.5：全OSPFルータあて）でOSPFパケットを送信します。これをHello（ハロー）パケットと呼びます。受け取ったOSPFルータはHelloを送り返した後，双方の持つリンク情報を交換します。双方が同一の情報を持った状態のことを隣接関係（アジェイセンシ：adjacency）と呼びます（図2）。

　図2 ネイバーとのやりとり

　図2でも出てきましたが，OSPFで使われるパケットにはそれぞれ呼び名と役割があります。

Hello ･･･ネイバーと隣接関係を結ぶために使う。また生存確認にも使う
DBD（Database Description）･･･データベースのやり取りに使う
LSR（LinkState Request）･･･アドバタイズの送信要求に使う
LSU（LinkState Update）･･･ LSAをまとめたもの。リンクステート情報を渡す
LSAck（LinkState Acknowledgement）･･･ LSUやDBDを受け取ったことを示す

　OSPFではルータを識別するために，ルータIDと呼ばれる番号を使用します。ルータIDは32ビットでIPアドレスと同様の表記をします。ルータIDは次の方法で決定されます。

router-idコマンドで入力された値
ループバックインタフェースの中で最も大きなIPアドレス
起動しているインタフェースの中で最も大きなIPアドレス

　例えば，FastEthernet0/0が192.168.1.1，Serial0が200.100.10.1のIPアドレスをもつルータで，router-idコマンドを使わず，ループバックインタフェースがない場合，200.100.10.1がルータIDになります。

　ループバックインタフェースは論理インタフェースの1つで，自分あてのインタフェースになります。ループバックインタフェースは1つでもインタフェースが稼働していれば，決してダウンしないインタフェースです。router-idコマンドがなく，ループバックインタフェースがない場合，ルータIDは「起動している」インタフェースの中から選ばれてしまいます。したがって障害時などでインタフェースがダウンすると，ルータIDが変更されてしまいます。ルータIDはOSPFで重要な値なので，変更が起こらないようにループバックインタフェースを使うことが多いです（図3，図4）。