OSPF

링크 스테이트 라우팅

개념

링크 스테이트 라우팅은 네트워크 상의 모든 연결 상태를 각 라우터가 파악하여 이를 기반으로 최적의 라우팅 테이블을 구성하는 방식임. 이 방식은 데이터 패킷이 목적지까지 최적의 경로를 따라 전송되도록 함.

특징

표준화

• 지원: 다양한 제조사의 네트워크 장비에서 널리 지원
• 장점: 네트워크 장비 간 호환성 보장, 다양한 환경에서의 운용 가능

설정의 복잡성

• 지원 기능: 세밀한 네트워크 최적화와 정교한 라우팅 정책
• 요구 사항: 높은 수준의 이해도와 정밀한 설정 필요
• 관리자에 대한 영향: 네트워크 관리자는 복잡한 설정과 파라미터에 대한 깊은 이해가 요구됨.

네트워크 자원 소모

• 소모 자원: CPU, 메모리, 대역폭 등
• 업데이트 기능: 네트워크 상태 정보의 주기적 교환 및 즉각적인 라우팅 정보 업데이트
• 영향: 대규모 네트워크에서 자원 소모가 두드러짐.

동작순서

1. Hello 패킷 교환을 통한 이웃 관계 형성
   • OSPF가 설정된 라우터들은 Hello 패킷을 주고받아 서로를 발견하고 이웃 관계를 형성함. 특히, 라우팅 정보를 교환하는 라우터 간에는 '어드제이션트 네이버' 관계가 형성됨.
2. 라우팅 정보의 교환
   • 어드제이션트 라우터끼리는 자신들의 라우팅 정보를 교환함. 이 과정에서 각 라우터는 **Link State Advertisement (LSA)**를 자신의 링크 상태 데이터베이스에 저장함.
3. 최적 경로의 계산
   • LSA 교환이 완료되면, 각 라우터는 이 정보를 바탕으로 각 목적지까지의 최적 경로를 Shortest Path First (SPF) 알고리즘 또는 디익스트라 알고리즘을 사용하여 계산함.
4. 네트워크 상태의 모니터링
   • 라우터들은 주기적으로 Hello 패킷을 교환하여 서로의 상태를 확인하고, 네트워크의 안정성을 유지함.
5. 네트워크 변화에 대한 대응
   • 네트워크 상태에 변화가 생길 경우, 라우터는 위의 과정을 반복하여 라우팅 테이블을 업데이트하고, 최적의 경로를 재계산함.

OSPF Link State Advertisements (LSA) 상세 정보 및 요약

OSPF에서 사용되는 다양한 유형의 LSA(Link State Advertisements)는 네트워크의 상태와 라우팅 정보를 교환하는 데 필수적임. 각 LSA 유형은 특정 목적을 가지며, OSPF 프로토콜의 효율적인 운영에 중요한 역할을 함.

타입 1: Router LSA (내부 라우팅 정보)

• 용도: 같은 Area 내의 모든 라우터 정보 전달. 라우터 자체 정보와 직접 연결된 링크 상태를 설명함.
• 조회 명령어: #show ip ospf database router

타입 2: Network LSA (내부 라우팅 정보)

• 용도: Designated Router (DR)에 의해 생성, 같은 Area 내 모든 라우터에 네트워크 정보 전달. 라우터 간의 네트워크 링크 상태를 설명함.
• 조회 명령어: #show ip ospf database network

타입 3: Summary LSA (Area 간 라우팅 정보)

• 용도: ABR에 의해 생성, 다른 Area의 네트워크 정보를 현재 Area의 라우터에게 전달. Area 간 라우팅 정보 축약을 통해 전체 네트워크 라우팅 테이블 크기를 최소화하고, 라우팅 효율성을 증가시킴.
• 조회 명령어: #show ip ospf database summary

타입 4: ASBR-Summary LSA (ASBR 라우팅 정보)

• 용도: ABR에 의해 생성, 다른 Area의 ASBR 라우터 ID와 그 ASBR까지의 코스트 정보 전달. ASBR을 통한 네트워크 연결 정보를 제공함.
• 조회 명령어: #show ip ospf database asbr-summary

타입 5: External LSA (외부 라우팅 정보)

• 용도: ASBR에 의해 생성, OSPF 영역 외부 라우팅 정보 OSPF 내부 라우터에게 전달. 다른 자치 시스템(AS) 또는 라우팅 도메인으로부터의 경로 정보를 공유함.
• 조회 명령어: #show ip ospf database external

타입 7: NSSA External LSA (NSSA 외부 라우팅 정보)

• 용도: NSSA (Not So Stubby Area) 내에서 생성되며, 외부 라우팅 정보를 NSSA 내부에만 전파함. ABR을 통해 Type 5로 변환되어 OSPF 네트워크 내부로 가져옴.
• 조회 명령어: #show ip ospf database nssa-external

타입 8: BGP 연동 정보 (OSPFv3)

• 용도: 주로 IPv6 라우팅 환경에서 사용되며, OSPF와 BGP 간의 라우팅 정보 효율적 교환 및 연결성을 개선함. BGP 경로 상세 정보를 전달함.
• 조회 명령어: 특정 명령어는 구현에 따라 다르며, 일반적으로 #show ip ospf database 명령어의 확장 형태로 제공됨.

LSA 유형 설명 용도 조회 명령어

타입 1: Router LSA	같은 Area 내의 모든 라우터 정보 전달	라우터 자체 정보와 직접 연결된 링크 상태 설명	#show ip ospf database router
타입 2: Network LSA	Designated Router (DR)에 의해 생성	같은 Area 내 모든 라우터에 네트워크 정보 전달	#show ip ospf database network
타입 3: Summary LSA	ABR에 의해 생성	다른 Area의 네트워크 정보를 현재 Area의 라우터에게 전달	#show ip ospf database summary
타입 4: ASBR-Summary LSA	ABR에 의해 생성	다른 Area의 ASBR 라우터 ID와 그 ASBR까지의 코스트 정보 전달	#show ip ospf database asbr-summary
타입 5: External LSA	ASBR에 의해 생성	OSPF 영역 외부 라우팅 정보 OSPF 내부 라우터에게 전달	#show ip ospf database external
타입 7: NSSA External LSA	NSSA 내에서 생성	외부 라우팅 정보를 NSSA 내부에만 전파, ABR을 통해 Type 5로 변환	#show ip ospf database nssa-external
타입 8: BGP 연동 정보 (OSPFv3)	주로 IPv6 라우팅 환경에서 사용	OSPF와 BGP 간의 라우팅 정보 효율적 교환 및 연결성 개선	특정 명령어는 구현에 따라 다름

OSPF 특수 영역 타입

OSPF 네트워크 설계에는 네트워크 복잡성 및 라우팅 테이블 크기를 최적화하기 위한 두 가지 중요한 영역 타입, Stub Area와 **NSSA(Not So Stubby Area)**가 있음.

Stub Area

정의 및 목적

• 정의: 다른 Area의 라우팅 정보와 외부 라우팅 정보를 차단하는 영역. 모든 외부 목적지에 대한 기본 경로(Default route)만을 유지함.
• 목적: 라우팅 테이블의 크기 감소와 라우팅 업데이트 메시지의 양 감소를 통해 네트워크 오버헤드를 줄이는 것.
• 적용 상황: 외부 인터넷 경로가 불필요하거나 특정 Area에서 외부 라우팅 정보 변화에 대한 즉각적인 업데이트가 필요 없는 경우 사용됨.

NSSA (Not So Stubby Area)

정의 및 목적

• 정의: Stub Area와 유사하지만, 외부 라우팅 정보를 OSPF 네트워크 내로 가져올 수 있는 기능을 가진 특수 영역. NSSA는 이 정보를 다른 영역으로 전파하지 않음.
• 목적: 특정 Area에서 필요한 외부 라우팅 정보를 제공하면서도, 이 정보를 네트워크 전체에 전파하지 않아 네트워크의 라우팅 효율성을 유지하고 라우팅 테이블의 크기를 관리하는 것.
• LSA Type 7 사용: NSSA 내부에서만 유효한 외부 라우팅 정보를 전파하기 위해 사용됨. ABR을 통해 다른 영역으로 전달될 때, 이 정보는 LSA Type 5로 변환됨.

OSPF 경로 분류

OSPF는 다양한 경로 유형을 통해 네트워크의 효율적인 데이터 전송을 보장함. 각 경로 유형은 특정 조건 및 위치를 기반으로 구분됨, 이를 통해 OSPF는 네트워크 내 최적의 경로를 제공함.

Area 내부 경로

• O (내부 경로): 같은 Area 내에서 라우팅되는 기본 경로 유형임. 이는 내부 통신을 위한 가장 기본적인 라우팅 메커니즘을 제공함.

Area 간 경로

• IA (Inter-Area 경로): 다른 Area로 라우팅되는 경로. 이 경로는 Area 간 통신을 가능하게 하며, 내부 경로보다 낮은 우선 순위를 가짐.

도메인 외부 경로

외부 경로의 유형

• O E1 (변동 코스트 외부 경로): 외부 네트워크로부터 배워진 경로로, 내부 및 외부 코스트를 모두 고려함. 이는 동적 환경에서 유용하게 사용됨.
• O N1 (NSSA 변동 코스트 외부 경로): NSSA 영역 내에서만 사용되는 변동 코스트 외부 경로. 이는 NSSA 내 특정 서비스를 제공하는 데 적합함.
• O E2 (고정 코스트 외부 경로): 고정된 코스트 값을 가지며, 외부 도메인으로부터 배워진 경로.
• 단순하고 일관된 코스트 평가가 필요한 경우에 적합함.
• O N2 (NSSA 고정 코스트 외부 경로): 고정 코스트 값을 가지는 NSSA 영역의 외부 경로.
• NSSA 영역 내에서 안정적인 라우팅을 제공함.

OSPF의 주요 기능

• 효율적인 라우팅: 각 라우터가 전체 네트워크 맵을 기반으로 독립적으로 라우팅 결정을 내림.
• 빠른 수렴: 네트워크 상태 변화 시 빠른 수렴을 통해 네트워크 안정성을 유지함.
• 계층적 구조: 영역 기반의 계층적 구조를 사용하여 대규모 네트워크를 효율적으로 관리함.

OSPF 식별자: 프로세스 ID와 라우터 ID

프로세스 ID

목적

프로세스 ID는 하나의 라우터에서 여러 OSPF 프로세스를 구분하기 위해 사용됨. 이는 특정 OSPF 인스턴스를 식별하는 데 필수적이며, 내부적으로만 의미를 가짐.

사용 방법

• 설정 명령어: router ospf [프로세스 ID]
• 특징: 숫자로 표현되며, 네트워크 내 유니크할 필요는 없음. 각 라우터는 자체적으로 프로세스 ID를 할당 받음.

라우터 ID

목적 및 중요성

라우터 ID는 OSPF 네트워크 내에서 각 라우터를 고유하게 식별함. 이는 메시지 교환 과정에서 중요한 역할을 하며, 네트워크 내에서 유일해야 함.

설정 권장사항

• 권장 설정: 변동 되지 않는 IP 주소 사용
• 설정 명령어: router-id [IP 주소]
• 선택 기준: 라우터 내 가장 높은 IP 주소를 자동 할당 또는 수동 설정

메트릭과의 관계

라우터 ID는 라우팅 테이블에서 경로를 생성한 라우터를 식별하며, 라우팅 결정에 중요한 역할을 함. 이는 네트워크의 다양한 라우팅 경로 중 최적의 경로 선택에 기여함.

OSPF 패킷 타입

Type 이름 역할

1	Hello	네이버 관계 구성 및 유지
2	Database Description (DBD)	DB 내용 요약
3	Link State Request (LSR)	DB 상세 정보 요청
4	Link State Update (LSU)	DB 업데이트
5	Link State Acknowledgment	LSA 수신 확인을 위한 Acknowledgment 전송

OSPF 패킷 타입은 OSPF의 기본 동작 메커니즘과 밀접한 관련이 있음. 패킷들은 OSPF 프로토콜의 다양한 기능을 실행하는 데 필수. 예를 들어, Hello 패킷은 OSPF가 라우터 간에 이웃 관계를 형성하고 유지하는 데 사용되며, LSR, LSU, 그리고 Acknowledgment 패킷은 라우터들이 링크 상태 정보를 교환하고, 동기화하며, 네트워크의 변화에 대응하게 함.