[OSPF] OSPF 동작 원리부터 실제 구현까지

 1. OSPF 소개

Open Shortest Path First (OSPF)는 현재 가장 널리 사용되는 내부 게이트웨이 프로토콜(IGP) 중 하나입니다. 

OSPF의 주요 특징은 다음과 같습니다:

- 공개 표준 프로토콜 (비독점)
- 링크 상태 라우팅 프로토콜
- Dijkstra의 SPF 알고리즘 사용
- 클래스리스 라우팅 프로토콜
- VLSM 및 경로 요약 지원
- 대규모 네트워크를 위한 영역 기반 계층 구조

 

 

2. OSPF의 기본 동작

2.1 라우터 ID 선택

OSPF 라우터는 다음 순서로 라우터 ID를 선택합니다:

1. 수동으로 설정된 라우터 ID
2. 가장 높은 IP 주소를 가진 루프백 인터페이스
3. 활성 물리적 인터페이스 중 가장 높은 IP 주소

 

 

 2.2 네이버 탐색 및 인접성 형성

1. Hello 패킷 전송 (멀티캐스트 주소 224.0.0.5 사용)
2. 네이버 요구사항 확인:
   - Hello 간격
   - Dead 간격
   - 영역 번호

3. 인접성 형성

 

 

 

2.3 데이터베이스 동기화

1. 데이터베이스 설명(DD) 패킷 교환

2. 마스터/슬레이브 관계 결정 (높은 라우터 ID가 마스터)

3. 링크 상태 요청(LSR) 전송
4. 링크 상태 업데이트(LSU) 수신

5. 링크 상태 확인(LSAck) 전송

 

 

 3. OSPF 패킷 유형

1. Hello: 네이버 탐색 및 관계 유지
2. Database Description (DBD 또는 DD): LSDB 목록 교환
3. Link-State Request (LSR): 특정 LSA 요청
4. Link-State Update (LSU): LSA 전송
5. Link-State Acknowledgement (LSAck): LSU 수신 확인

 

 

 

 

 4. OSPF 테이블

4.1 네이버 테이블
- 네이버 라우터 정보 저장
- 인접성 관계 표시

4.2 토폴로지 테이블 (LSDB)
- 모든 LSA 저장
- 네트워크 전체 토폴로지 정보 포함

4.3 라우팅 테이블
- SPF 알고리즘 실행 결과
- 최적 경로 정보 저장

 

 

 

5. OSPF 동작 과정 상세 설명

5.1 초기 상태
- R1과 R2는 OSPF를 활성화하고 라우터 ID 선택

5.2 Hello 패킷 교환
- R1과 R2는 224.0.0.5로 Hello 패킷 전송
- 네이버 관계 설정을 위한 파라미터 확인

5.3 데이터베이스 동기화
1. DD 패킷 교환
   - R1: "내 LSDB에는 R1의 Router LSA가 있어요."
   - R2: "내 LSDB에는 R2의 Router LSA가 있어요."

2. LSR 전송
   - R1: R2의 Router LSA 요청
   - R2: R1의 Router LSA 요청

3. LSU 전송
   - 각 라우터는 요청받은 LSA를 LSU에 담아 전송

4. LSAck 전송
   - LSU 수신 확인

5.4 라우팅 테이블 업데이트
- 각 라우터는 동기화된 LSDB를 기반으로 SPF 알고리즘 실행
- 최적 경로 계산 후 라우팅 테이블 업데이트

 

6. OSPF의 장점

1. 빠른 수렴: 변경 사항만 전파
2. 계층적 설계: 영역 기반 구조로 확장성 제공
3. 루프 방지: 완전한 토폴로지 정보로 루핑 방지
4. 효율적인 대역폭 사용: 변경 시에만 업데이트 전송

 

 

7. OSPF 구현 시 고려사항

1. 영역 설계: 백본 영역(Area 0)과 다른 영역의 적절한 구성
2. 인증 설정: MD5 인증 사용 권장
3. 타이머 조정: Hello 및 Dead 간격 최적화
4. 경로 요약: 영역 경계에서 효과적인 요약 구현
5. 로드 밸런싱: ECMP(Equal-Cost Multi-Path) 활용

 

 

OSPF는 복잡하지만 강력한 라우팅 프로토콜로, 대규모 엔터프라이즈 네트워크에서 효율적인 라우팅을 제공합니다. 이 프로토콜의 동작 원리를 이해하고 적절히 구현함으로써, 네트워크 관리자는 안정적이고 확장 가능한 네트워크 인프라를 구축할 수 있습니다.

 

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