OSPF

OSFPでは、ネットワークを「エリア」と呼ばれる領域に分け、エリア毎に経路情報が管理されます。
OSPFネットワークの核となるバックボーンエリアを中心として、用途に応じて適切なエリアが配置されます。

OSPFエリアには以下の4種類が存在します。

OSPFエリアに所属している機器は「OSPFルーター」と呼ばれ、一意に設定される「ルーターID」によって識別されます。
OSPFルーターは、配置される場所によって以下のように3種類に分類されます。

OSPFでは、リンクステート広告 (LSA)と呼ばれる情報をお互いにやりとりすることでエリア内外のトポロジを把握します。そして、受信したLSAと自身の持つLSAと合わせてリンクステートデータベース (LSDB)を作成することで、リンク状態を管理します。同じエリアに所属するOSPFルーターは、どれも同じLSDBを保持しつつ常に同期処理が行われるため、経路情報に変更があった場合でも変更点が他のOSPFルーターのLSDBに同期されることで障害を検知し、代替経路を使用した通信の復旧を行うことができます。

OSPFでは、同じエリアに所属するOSPFルーターの探索や経路情報のやりとりを行うために以下のメッセージを使用します。

上記メッセージを使用してLSAの取得を行うまでの処理の流れは以下のようになります。

OSPFでは、マルチキャストがサポートされたネットワークにおいて、そのエリアに所属するOSPFルーターの中から指定ルーター (DR)とバックアップ指定ルーター (BDR)が選出されます。指定ルーターは、経路情報に変更があった場合にそれをエリア内のOSPFルーターに広告する役目を担います。その他の機器による経路情報の変更通知を無くすことで不要なLSAの交換を削減できます。指定ルーターがダウンした場合には、バックアップ指定ルーターが指定ルーターへと遷移します。
指定ルーターとバックアップ指定ルーターのどちらにも選出されなかったOSPFルーターがLSAのやりとりを行うのは、指定ルーターとバックアップ指定ルーターのみとなります。

例えば、図3の構成においてエリア1で任意のネットワークダウンなどにより経路情報に変更があった場合、SWX (3)は経路情報の変更をバックボーンエリアに広告するため、指定ルーターであるSWX (1)とバックアップ指定ルーターであるSWX (2)にLSUを送信します。LSUを受け取った指定ルーターは、それをエリア内の他のOSPFルーターに広告します。このとき、バックアップ指定ルーターはLSUを広告しません。

あるOSPFエリア内に配置されたOSPFルーター同士において、Helloメッセージによってお互いにOSPFルーターであることを確認している関係を「近接関係にある」といいます。また、LSAを直接やりとりする関係を「隣接関係にある」といいます。OSPFルーターは、これらの関係によって近接ルーター (Neighbor)と隣接ルーター (Adjacency)に分類することができます。

リンクステート広告 (LSA)には、使用される状況や広告のタイプに応じて以下の6種類があります。

OSPFでは、すべてのエリアはバックボーンエリアに直接接続している必要があります。しかし、物理構成上バックボーンエリアに直接接続することができないネットワークも存在します。そのようなときは仮想リンクを使うことによって論理的にバックボーンエリアに接続することができます。
例えば、最初に構築されたOSPFネットワークに対して後からネットワークを追加する場合には、必ずしもバックボーンエリアに直接接続させる必要はなく、最寄の標準エリアに接続させて仮想リンクを用いることでバックボーンエリアと論理的に接続する方法を用いることができます。

図4は、バックボーンエリアと標準エリア1によって構成されていたOSPFネットワークに対して、標準エリア2と標準エリア3を追加した場合の例となります。バックボーンエリアと標準エリア2は、標準エリア1を経由するSummary-LSAによって経路情報をやりとりすることで、バックボーンエリアから見たときに標準エリア2は直接接続しているポイント to ポイントのネットワークのように扱われます。
標準エリア2と標準エリア3の間では、バックボーンエリアを経由して経路情報がやりとりされますが、実際の通信は必ずしもバックボーンエリアを経由しません。各リンクのコストを算出することによってバックボーンエリアを経由しない経路が最短であると導出された場合には、標準エリア2と標準エリア3の間の通信は標準エリア1のみを経由する通信になります。