OSPF

OSPF （Open Shortest Path First）は以下の特徴があります。

• リンクステートルーティングプロトコル
  リンクステート型のルーティングプロトコルのため、リンクステート情報を交換します。
  ディスタンスベクター型よりも高速なコンバージェンスを実現します。
  （ルートまたはメトリックに変更があった場合、トリガーアップデートによって変更情報を通知し、LSDB、ルーティングテーブルに反映させます。⇒高速）
  
• クラスレスルーティングプロトコル
  VLSM（variable length subnet mask）可変長サブネットマスクや不連続サブネットをサポートし、アドレスを効率的に使用できます。
  
• メトリックはコスト
  メトリックには、リンクの帯域幅をもとにしたコストを使用しています。
  
  
• エリアの概念による階層型ルーティング
  不安定なネットワークによる影響もエリア内のルータに抑えることができ、コンバージョンも高速になります。
  エリアの境界ではルート情報を１つに集約することができ、ルーティングテーブルのサイズも小さくなり、ルーティングのオーバーヘッドも減少します。
  
  

LSA

OSPFルータはルーティングテーブルではなく、LSA（Link State Advertisement：リンク状態広告）と呼ばれるリンクステート情報を交換します。

LSAはLSDB（ Link State Database ：トポロジテーブル）に格納されます。
各ルータはLSDBに格納されたLSAからネットワーク全体のトポロジ図を把握しています。

OSPFはネイバーを検出すると、LSAを交換し合いSPFアルゴリズムを用いて最適パスを計算します。

＜OSPFのパケット＞

Hello	ネイバー関係を確立、維持するためのパケット
DBD	DataBase Description。LSDBに含まれるLSAのリストをネイバーに提示し、同期するためのパケット
LSR	Link State Request。ネイバーにLSAを要求するためのパケット
LSU	Link State Update。ネイバーから要求されたLSAを送信するためのパケット
LSAck	Link State Acknowledgement。DBDやLSUの受信による確認応答

※OSPFルータがトポロジデータベースの構築および維持するために必要な情報
⇒Helloパケット、LSA

Helloパケット

Helloパケットは、224.0.0.5のマルチキャストアドレスで定期的に送信されます。

＜2台のOSPFルータ間でLSDBの同期を完了するまでの手順＞

1. DOWN状態…起動直後、Helloパケットをまだ受信していない状態
2. INIT状態…受信したHelloパケット内のネイバーリストに自身のルータIDがなく、双方向通信は確立していない状態
3. 2WAY状態…双方でHelloパケットを受信し、お互いに存在を認識した状態、双方向通信が確立
4. EXSTART状態…先にDBDパケットの送信を開始するルータ（マスター）と後からDBDを送信するルータ（スレーブ）を決定している状態
5. EXCHANGE状態…自身のLSDBで保持しているLSAのリスト（要求情報）を提示している状態です。
6. LOADING状態…自身のLSDBに存在しないLSA情報があれば、LSAパケットを送信して要求します。
7. FULL状態…必要なLSA情報を全て受け取り、LSDBが完全に同期された状態

OSPFの設定

基本的なOSPFの設定は、次の2つの手順になります。

1. OSPFプロセスの有効化
   
2. OSPFを有効にするインターフェイスとエリアの設定
   

＜①OSPFプロセスの有効化＞

OSPFを有効化するには、以下のコマンドを使用します。

(config)#router ospf < process-id >

＜②OSPFを有効にするインターフェイスの指定＞

インターフェイスでOSPFを有効化すると、OSPFパケットが送受信されます。また、そのインターフェイスのネットワークアドレスは、OSPFネットワークの一部としてアドバタイズされます。

• network コマンド
• ip ospf コマンド

インターフェイスでOSPFを有効化する

(config)#router ospf < process-id >
(config)interface < interface >
(config-if)#ip ospf < process-id > area < area-id >

DR、BD

OSPFでは、イーサネットのようなマルチアクセスネットワークでDRと、BDRが選出されます。

• DR (Designated Router)…LSAの交換を取りまとめる代表ルータ
  
• BDR(Backup Designated Router)…DRのバックアップとして動作するルータ
  
• DROTHER…プライオリティは0、0だとDR、BDRに選出されない
  

OSPFネットワークタイプ

OSPFではリンクの種類に応じて、次の5つのネットワークタイプが定義されています。

• ポイントツーポイント
• ブロードキャストマルチアクセス
• NBMA（ノンブロードキャストマルチアクセう）
• ポイントツーマルチポイント
• ポイントツーマルチアクセスノンブロードキャスト

■OSPFのネットワークタイプの設定（インターフェイスコンフィグレーションモード）
(config)#interface [ インターフェイス ]
(config-if)#ip ospf network [ broadcast | point-to point ]

5つのNBMAモード	ネイバー検出	DR/BDR選出	適切なトポロジー	ip ospf network –	Hello/Dead
NBMA	手動	有	フルメッシュ	non-broadcast	30/120
ブロードキャスト	自動	有	フルメッシュ	broadcast	10/40
ポイントツーポイント	自動	無	スター ( サブInterface使用 )	point-to-point	10/40
ポイントツーマルチポイント	自動	無	スター	point-to-multipoint	30
ポイントツーマルチポイント （Non Broadcast )	手動	無	スター	point-to-multipoint nonbroadcast	30

マルチエリアのOSPF

OSPFルータのタイプ	説明
内部ルータ	内部ルータは、全てのインターフェースを同じエリアに接続しているルータ。
バックボーンルータ	バックボーンルータは、1つ以上のインターフェースをバックボーンエリアに接続しているルータ。
ABR ( Area Border Router)	エリア境界ルータ。ABRは、異なるエリアを接続しているルータ。ABRではエリアごとの LSDB を 　保持しており、エリア間のルーティングを行う。ABRでは異なるエリアのリンクステート情報を集約 　して内部ルータに通知するので内部ルータのLSDBのサイズは縮小できる。集約ルートはABRで設定。
ASBR ( AS Boundary Router )	AS境界ルータ。ASBRは、1つ以上のインターフェースが外部ASのルータと接続しているルータ。 　外部ASのルータとは、例えばRIPを稼働しているルータなどの非OSPFネットワークにいるルータ。 　ASBRにルート再配送をすることにより、OSPFネットワークと非OSPFネットワークとが通信できる。

OSPFのメトリック

宛先ネットワークまでの各インターフェイスのコストの合計値になります。

デフォルトのコスト ＝ 基準帯域幅100（Mbps） ÷ インターフェイスの帯域幅（Mbps）

【負荷分散】
同じ宛先の最小メトリックのルートが複数ある場合、その複数ルートを使ってパケット送信します。

OSPFのコマンド

モード	プロント	説明
ユーザモード	>	Pingなどの一部のコマンドしか使用できないモード
特権EXECモード	#	設定などの情報を確認できるモード
グローバル コンフィグレーションモード	(config)#	デバイス本体に関する設定を行うモード
ライン コンフィグレーションモード	(config-line)#	アクセス回線に関係する設定を行うモード
インターフェイス コンフィグレーションモード	(config-if)#	インターフェイスに関係する設定を行うモード
ルータ コンフィグレーションモード	(config-router)#	ルーティングプロトコルの設定を行うモード

■OSPFの有効化（ルータコンフィグレーションモード）
(config)#router ospf [ プロセスID ]
(config-router)#network [ アドレス ] [ ワイルドカードマスク ] area [ エリアID ]

プロセスID	1~65535の中から任意の番号を指定。（OSPFの内部処理のために使用される番号なので、他のルータと一致させる必要はない）
アドレス	OSPFを有効にしたいインターフェイスのネットワークアドレス、またはIPアドレスを指定
ワイルドカードマスク	アドレスを読み取るためのワイルドカードマスク
エリアID	所属させるエリアIDを指定（シングルエリアOSPFの場合は0を指定）

■OSPFの有効化（インターフェイスコンフィグレーションモード）
(config)#interface [ インターフェイス ]
(config-if)#ip ospf [ プロセスID ] area [ エリアID ]

■LSDBの情報を確認する
#show ip ospf database

■OSPFルートの検証
show ip routeコマンドを使用してルーティングテーブルを確認します。最後にospfを付加すると、OSPFルートのみ確認できます。
#show ip route [ ospf ]

＜OSPFを確認するコマンド＞

■ルータID、タイマー、接続しているエリア、SPFアルゴリズムの実行回数、LSA情報など表示
#show ip ospf

■ネイバーを確認
#show ip ospf neighbor

■OSPFが動作するインターフェイスの情報を確認
コスト、OSPFプライオリティ、Hello/Deadインターバル*、インターフェイスのアドレス、DR/BDRのルータIDとIPアドレス、エリアID*などを確認できます。

#show ip ospf interface [ brief ]

（※brief‥OSPFが有効なインターフェイスの要約情報を表示）
*ネイバー確立

Router1# show ip ospf interface xxxx
xxxx is up, line protocol is up 
  Internet Address xx.xx.xx.xx/xx, Area x 
  Process ID 1, Router ID xxx.xxx.xx.x, Network Type BROADCAST, Cost: 10
  Transmit Delay is 1 sec, State BDR, Priority 1 
  Designated Router (ID) xxx.xx.xx.xx, Interface address 10.10.10.2
  Backup Designated router (ID) xxx.xxx.xx.xx, Interface address 10.10.10.1
  Timer intervals configured, Hello 10, Dead 40, Wait 40, Retransmit 5
    Hello due in 00:00:06
  Index 1/1, flood queue length 0
  Next 0x0(0)/0x0(0)
  Last flood scan length is 2, maximum is 2
  Last flood scan time is 0 msec, maximum is 4 msec
  Neighbor Count is 1, Adjacent neighbor count is 1 
    Adjacent with neighbor 172.16.10.1  (Designated Router)
  Suppress hello for 0 neighbor(s)

#show ip ospf	ルータID、タイマー、接続しているエリア、 SPFアルゴリズムの実行回数、LSA情報
#show ip ospf neighbor
#show ip ospf interface [ brief ]	コスト、OSPFプライオリティ、Hello/Deadインターバル、インターフェイスのアドレス、DR/BDRのルータIDとIPアドレス、エリアID （※brief‥OSPFが有効なインターフェイスの要約情報を表示）

■MTU不一致の検出を停止
MTU不一致によるネイバー関係の問題を解決

ip ospf mtu-ignore

■基準帯域幅の設定
デフォルトは100Mbs
(config)#router ospf [ プロセスID ]
(config-router)#auto-cost reference-bandwidth [ 基準帯域幅 ]

■インターフェイスの帯域幅の設定
コストを算出する際に参照する帯域幅を変更
(config)#interface [ インターフェイス ]
(config-if)#bandwidth [ 帯域幅 ]

基準帯域幅（Mbps）	1〜4292967の中から指定
インターフェイスの帯域幅（kbps）	1〜1000000の中から指定
OSPFのコスト	基準帯域幅÷インターフェイスの帯域幅 ※必ず整数値で小数点以下は切り捨て

■ハロータイムを設定するコマンド

switch(config)#spanning-tree vlan { VLAN番号 } { タイマーの種類 } { 秒 }
タイマーの種類…hello-time 、max-age 、foward-time いずれか指定

パッシブインターフェイス

パッシブインターフェイスを設定すると、特定のインターフェイス上でOSPFルーティングアップデートの送受信を制御できます。

パッシブインタフェイスが有効になると、OSPFのパケットの送信は停止されます。Helloパケットも送信されなくなりネイバー関係が確立されることもありません。

■パッシブインターフェイスの設定
設定すると、特定のインターフェイス上でOSPFパケットの送信が停止されます。不要なトラフィックを抑えることができます。
(config-router)#passive-interface { <interface-id> | default }
（※brief‥OSPFが有効なインターフェイスの要約情報を表示）

OSPFデフォルトルートの配布

OSPFでデフォルトルートをアドバタイズ（通知）するには、default-information originateコマンドを使用します。

※デフォルトルートは、ルーティングテーブルに登録されていないネットワーク宛のパケットを転送する際に使用します。

OSPFデフォルトルートの配布
(config-router)#default-information originate [ always ]

・always…自身のルーティングテーブルにデフォルトルートが存在しない状態でも、常にOSPFデフォルトルートを生成する（オプション）

OSPFv3

OSPFv3はOSPFv2に変更を加えたIPv6対応版です。

• Ipv6ヘッダ内のネクストヘッダは89
• 新しく2つのLSAを定義
• IPsecによって、より安全な認証を行う

■OSPFルートが学習しているか確認
show ipv6 route