OSPF چیست و چگونه کار می‌کند؟

‌پروتکل OSPF (Open Shortest Path First) یکی از مهم‌ترین پروتکل‌های مسیریابی link-state در شبکه‌های IP است. این پروتکل با نگهداری یک نقشه کامل از توپولوژی شبکه، بهترین مسیر انتقال داده را به سرعت محاسبه می‌کند. OSPF برای شبکه‌های سازمانی و اینترنتی بزرگ ایده‌آل است و کارایی، سرعت همگرایی و بهینه‌سازی ترافیک را تضمین می‌کند. در این مقاله، با نحوه عملکرد، مزایا و کاربردهای عملی OSPF آشنا می‌شوید.

تاریخچه مختصری از پروتکل OSPF

توسعه پروتکل OSPF در سال ۱۹۸۷ توسط گروه ویژه مهندسی اینترنت (IETF) آغاز شد. گروه IGP در IETF در سال ۱۹۸۸ با هدف طراحی یک IGP بر اساس الگوریتم کوتاه‌ترین مسیر (SPF) تشکیل شد. این ابتکار عمل، پاسخی به ناکارآمدی روزافزون پروتکل اطلاعات مسیریابی (RIP) در مدیریت شبکه‌های بزرگ و ناهمگن در اواسط دهه ۱۹۸۰ بود. OSPF برای رفع محدودیت‌های RIP، مانند مقیاس‌پذیری ضعیف و زمان همگرایی کند آن، طراحی شد. نسخه فعلی OSPF، یعنی OSPF نسخه ۲، در سال ۱۹۹۱ رسمی شد. هر چند این پروتکل مدام در حال تغییر است تا با محیط اینترنت که به سرعت به روز می‌شود، همگام شود. 

ساختار پروتکل OSPF 

به طور کلی OSPF به گونه‌ای ساختار یافته است که مقیاس‌پذیری و مسیریابی کارآمدی را در یک Autonomous System (AS) ایجاد کند. ساختار این پروتکل شامل موارد زیر می‌شود:

• تکنولوژی Link-State: این بدان معناست که هر روتر یک پایگاه داده جامع را نگهداری می‌کند که کل توپولوژی شبکه را توصیف می‌کند. این پایگاه داده از Link-State Advertisements (LSAs) بین روترها ساخته شده است. این ویژگی به روترها اجازه می‌دهد تا یک دید جامع از ساختار شبکه داشته باشند. 
• Areas: برای این که میزان مقیاس‌پذیری افزایش یابد، یک شبکه OSPF می‌تواند به مجموعه‌های منطقی کوچک‌تری به نام «Area» تقسیم شود. هر Area (ناحیه یا منطقه) مجموعه‌ای از روترها و لینک‌های مخصوص به خود را شامل می‌شود. روترهای درون همان Area نیز یک پایگاه داده link-state برای آن دارند. این طراحی سلسله‌مراتبی موجب کاهش اندازه پایگاه داده‌ای می‌شود که هر روتر باید نگهداری کند. در نتیجه، از میزان حجم کاری کاسته می‌شود و شبکه روتر بهتر می‌تواند عمل کند.
• Backbone Area (Area 0): این Area نقطه مرکزی طراحی OSPF چند ناحیه‌ای است. دیگر Areaها باید به این Area متصل شوند. در واقع، این مورد یک Area ترانزیت برای ترافیک بین Areaهای دیگر است. 
• Area Border Routers (ABRs): این روترها یک یا چند Area را به Area 0 متصل می‌کنند. این روترها پایگاه‌های داده link-state جداگانه‌ای را برای هر منطقه‌ای که به آن متصل هستند، نگهداری می‌کنند. همچنین اطلاعات مسیریابی بین نواحی را خلاصه می‌کنند.
• روترهای داخلی: روترهایی که تمام رابط‌هایشان در یک ناحیه از OSPF قرار دارند.
• روترهای Autonomous System Boundary: این روترها شبکه OSPF را به سایر دامنه‌های مسیریابی (مثلاً ASهای دیگری که پروتکل‌های مسیریابی متفاوتی مانند EIGRP یا BGP را اجرا می‌کنند) متصل می‌کنند.
• الگوریتم Shortest Path First (SPF): روترها از الگوریتم دایجسترا برای محاسبه کوتاه‌ترین مسیر به همه مقصدها استفاده می‌کنند. آنها برای این کار از اطلاعات موجود در LSDB خود استفاده می‌کنند.
• Link-State Advertisement (LSA): بسته LSAها پیام‌های ارتباطی مهم و اساسی در OSPF هستند که بین روترها رد و بدل می‌شوند تا توپولوژی شبکه را توصیف کنند. LSAها حاوی اطلاعاتی در مورد لینک‌های روتر، Cost آن‌ها و تنظیمات IP می‌شوند. LSAها در سراسر یک منطقه از OSPF پخش می‌شوند و به هر روتر موجود در آن Area این امکان را می‌دهند که یک link-state database (LSDB) یکسان ایجاد کنند.
• Router ID (RID): (روترآی دی) RID یک شناسه ۳۲ بیتی است. این شناسه به عنوان یک شناسه منحصر به فرد برای روترهای شبکه OSPF عمل می‌کند و برای شناسایی منبع LSAها بسیار مهم است. اگر به صورت دستی پیکربندی نشود، روتر به طور خودکار بالاترین آدرس IP فعال را روی یک رابط loopback انتخاب می‌کند. اگر هیچ loopback وجود نداشته باشد، بالاترین آدرس IP فعال موجود در یک رابط فیزیکی انتخاب خواهد شد. RID حتماً باید منحصر به فرد باشد تا از تداخلی در مسیریابی ایجاد نشود. 

نقش OSPF در روترها

پروتکل OSPF چندین نقش حیاتی در روترها ایفا می‌کند تا مسیریابی به درستی انجام گردد. از جمله:

• کشف همسایگان در بخش‌های مختلف و متصل
• ایجاد مجاورت با این همسایه‌ها
• تبادل اطلاعات میان روترهای یک شبکه
• محاسبه کوتاه‌ترین مسیر
• مدیریت Areaها و مسیرهای بین‌منطقه‌ای
• توزیع مجدد مسیرهای پیدا شده

ویژگی‌های پروتکل OSPF

OSPF دارای چندین ویژگی کلیدی است که به اثربخشی آن در مسیریابی شبکه کمک می‌کند. این ویژگی‌ها عبارت‌اند از:

• Open Standard: پروتکل OSPF یک Open Standard است، به این معنی که مشخصات آن به صورت عمومی در دسترس است (به عنوان RFC منتشر می‌شود) و فروشندگان مختلف می‌توانند از آن استفاده کنند و با هم همکاری کنند.
• همگرایی سریع: OSPF برای همگرایی سریع طراحی شده است، به این معنی که به سرعت تغییرات ایجاد شده در توپولوژی شبکه (مثلاً خرابی لینک) را تشخیص می‌دهد و با این تغییرات سازگار می‌شود تا ساختار مسیریابی جدیدی را ایجاد کند. این گونه در کارها اختلالی ایجاد نخواهد شد.
• Cost Metric بر اساس پهنای باند: OSPF از معیاری به نام "cost" برای تعیین بهترین مسیر استفاده می‌کند که معمولاً بر اساس پهنای باند یک رابط است. این امر امکان انتخاب مسیر هوشمندانه‌تر را در مقایسه با پروتکل‌هایی که صرفاً بر تعداد گام‌ها متکی هستند، فراهم می‌کند.
• مسیرهای Loop-Free: الگوریتم‌های OSPF به گونه‌ای طراحی شده‌اند که مسیرهای بدون Loop را تضمین می‌کنند.
• پشتیبانی از ماسک‌های زیرشبکه با طول متغیر (VLSM) و مسیریابی بین دامنه‌ای بدون کلاس (CIDR): پروتکل OSPF برای پشتیبانی از طرح‌های آدرس‌دهی IP مدرن طراحی شده است. این ویژگی OSPF را برای استفاده کارآمدتر از آدرس‌ها و همچنین داشتن کارکرد بهتر در شبکه‌های امروزی مقیاس‌پذیر می‌کند.
• استفاده کارآمد از پهنای باند: OSPF در مقایسه با پروتکل‌های بردار - فاصله مانند RIP، در استفاده از پهنای باند شبکه کارآمدتر عمل می‌کنند، زیرا فقط زمانی که تغییرات رخ ‌دهند، به‌روزرسانی‌های مسیریابی ارسال می‌شوند. این به‌روزرسانی‌ها فقط شامل تغییرات افزایشی می‌شوند.
• متعادل‌سازی بار: یکی از ویژگی‌های OSPF امکان هماهنگ کردن چندین مسیر با یکدیگر و تعادل بار ترافیک در این مسیرها است.
• احراز هویت: OSPF از احراز هویت رمزنگاری پشتیبانی می‌کند و امنیت به‌روزرسانی‌های مسیریابی را افزایش می‌دهد.

انواع Area در پروتکل OSPF

شبکه‌های OSPF را می‌توان به چندین نوع Area تقسیم کرد تا مقیاس‌پذیری بهبود یابد و اطلاعات مسیریابی به طور مؤثر مدیریت گردد. با توجه به نوع طبقه‌بندی 5 تا 6 نوع Area وجود دارد؛ اما معمولاً در OSPF از 5 نوع زیر استفاده می‌شود:

• Backbone Area (Area 0): پیش‌تر اشاره کردیم که این بخش ناحیه مرکزی یک شبکه OSPF است که با شناسه 0 یا 0.0.0.0 شناسایی می‌شود و همه نواحی دیگر باید به آن متصل شوند، چه مستقیم و چه از طریق یک لینک مجازی. پیش‌تر اشاره کردیم که این Area به صورت ترانزیت عمل می‌کند. در برخی زمینه‌ها به همه انواع LSA به جز نوع 4 و نوع 7 اجازه عبور می‌دهد.
• Standard Area (Normal Area): این Area هیچ محدودیت خاصی ندارد و می‌تواند انواع مسیرها را حمل کند. ​این Area مسیرهای خارجی را با ارسال دوطرفه آنها در سراسر Area Border Router (ABR) مدیریت می‌کند. این مورد ​معمولاً از LSA نوع ۱ تا ۵ پشتیبانی می‌کند.
• Stub Area: این Area برای کاهش اندازه پایگاه داده link-state طراحی شده تا از ورود مسیرهای خارجی (LSAهای نوع 5) به این ناحیه جلوگیری کند. ​به جای مسیرهای خارجی، یک مسیر پیش‌فرض توسط ABR تزریق می‌شود تا تمام ترافیک را به شبکه‌های خارجی هدایت کند. این Areaها LSA نوع ۴ یا ۵ را نمی‌پذیرند.
• Totally Stubby Area (Stub no-summary): این Area زیرمجموعه Stub Area است. این مورد محدودیت‌های بیشتری هم دارد. زیرا علاوه بر مسیرهای خارجی (LSAهای نوع 5) به مسیرهای summary (LSA های نوع 3) هم اجازه ورود نمیدهد. ​تنها راه برای خروج ترافیک از آن، از طریق یک مسیر پیش‌فرض تزریق شده توسط ABR است. این نوع Area از LSA های نوع 1، نوع 2 و یکی از LSAهای نوع 3 با یک مسیر پیش‌فرض پشتیبانی می‌کند. 
• Not-So-Stubby Area (NSSA): این مورد هم زیرمجموعه Stub Area است. NSSA از اتصالات خارجی پشتیبانی می‌کند و به مسیرهای خارجی اجازه ورود می‌دهد. ​برخلاف stub areaها، NSSAها می‌توانند یک روتر Autonomous System Boundary (ASBR) داشته باشند و اجازه دهند مسیرهای خارجی به عنوان LSAهای نوع 7 تزریق شوند. ​​این LSAهای نوع ۷ سپس توسط ABR به LSAهای نوع ۵ تبدیل می‌شوند و سپس به backbone ارسال می‌گردند. NSSAها از لینک‌های مجازی پشتیبانی نمی‌کنند.
• NSSA no-summary (Totally NSSA): این مورد شبیه به NSSA عمل می‌کند؛ اما ورود LSAهای نوع 3 را هم به Area محدود می‌کند. همچنین اندازه جدول مسیریابی را کاهش می‌دهد. 

انواع جدول در پروتکل OSPF

OSPF از سه جدول اصلی برای مدیریت اطلاعات شبکه و تصمیم‌گیری در مورد مسیریابی استفاده می‌کند:

جدول همسایه (Neighbor Table)

این جدول جزئیات مربوط به تمام همسایه‌های OSPF را که مستقیماً به هم متصل هستند و اطلاعات مسیریابی با آنها رد و بدل می‌شود، ذخیره می‌کند. جدول Neighbor شامل اطلاعاتی مانند شناسه روتر همسایه، آدرس IP و وضعیت فعلی آن می‌شود. 

جدول توپولوژی (Topology Table)

از جدول توپولوژی با عنوان Link-State Database (LSDB) نیز یاد می‌شود. این جدول شامل یک نقشه جامع از کل شبکه است. این نقشه شامل تمام روترهای OSPF موجود، لینک‌ها و cost ‌های مرتبط با آنها، و همچنین بهترین مسیرهای محاسبه شده است. تمام روترهای یک area، LSDB یکسان خواهند داشت.

جدول مسیریابی (Routing Table)

این جدول شامل بهترین مسیرهای محاسبه‌شده‌ای است که برای ارسال ترافیک داده به مقاصد مختلف استفاده می‌شوند. این جدول شامل اطلاعاتی مانند Hop، متریک و نوع مسیر (مثلاً درون ناحیه‌ای یا بین‌ناحیه‌ای) بعدی می‌شود.

انواع بسته (Packet) در OSPF

OSPF از 5 نوع Packet اصلی برای اجرای عملیات خود استفاده می کند:

• Hello Packet: از این بسته برای پیدا کردن همسایه‌ها و ایجاد ارتباط دوطرفه استفاده می‌شود.
• Database Description (DBD) Packet: از این پکت برای تبادل خلاصه‌های پایگاه داده link-state در بین همسایه‌ها استفاده می‌شود. 
• Link State Request (LSR) Packet: این بسته توسط یک روتر برای درخواست‌کردن LSAهای خاص از یکی از همسایه‌ها، ارسال می‌شود.
• Link State Update (LSU) Packet: این بسته شامل یک یا چند LSA است و برای ارسال سریع و حجم بالای اطلاعات link-state در سراسر شبکه کاربرد دارد.
• Link State Acknowledgment (LSAck) Packet: از این مورد برای تأیید دریافت LSUها استفاده می‌شود.

OSPF چگونه کار می‌کند؟

OSPF با ایجاد روابط همسایگی، تبادل اعلان‌های وضعیت لینک (LSA) و ساخت نقشه توپولوژی شبکه عمل می‌کند. این فرایند شامل چندین مرحله کلیدی می‌شود:

1. شناسایی همسایه‌ها و لینک شدن با آنها: روترهایی که OSPF را اجرا می‌کنند، کار خود را با ارسال پیام‌های «Hello» در تمام لینک‌های فعال‌شده با OSPF با هدف کشف روترهای همسایه آغاز می‌کنند. این ارتباط اولیه برای تشکیل و حفظ روابط با سایر روترها بسیار مهم است. روترها اطمینان حاصل می‌کنند که رابط‌هایشان به شبکه‌های مشترک متصل هستند. همچنین اطلاعات اولیه را برای ایجاد مجاورت تبادل می‌کنند.
2. تبادل LSAها و ساخت جدول توپولوژی: پس از مرحله اول، روترهای OSPF به تبادل Link-State Advertisements (LSAs) می‌پردازند. LSAها حاوی اطلاعاتی در مورد Cost و تنظیمات IP هر لینک متصل مستقیم هستند. این LSAها در سراسر ناحیه OSPF پخش می‌شوند و به هر روتر اجازه می‌دهند یک پایگاه داده link-state (LSDB) یکسان بسازد. این مورد همان نقشه توپولوژیکی از یک شبکه است.
3. اجرای الگوریتم SPF: با استفاده از LSDB، هر روتر به طور مستقل الگوریتم Shortest Path First (SPF) را اجرا می‌کند که با نام الگوریتم Dijkstra نیز شناخته می‌شود. این الگوریتم با ساخت یک نقشه درخت‌مانند، کوتاه‌ترین مسیر به هر مقصد IP در شبکه را محاسبه می‌کند. همه روترهای یک منطقه این الگوریتم را به صورت موازی اجرا می‌کنند و نتایج را در پایگاه‌های داده توپولوژیکی خود ذخیره می‌کنند.
4. انتخاب بهترین مسیر و ساخت جدول مسیریابی: هر روتر بر اساس نقشه درخت‌مانندی که پیش‌تر به آن اشاره کردیم، بهترین مسیرها را به تمام مقاصد شناخته شده تعیین می‌کند. این مسیرهای بهینه در جدول مسیریابی روتر نصب می‌شوند. سپس از آنها برای ارسال پکت‌ها استفاده می‌شود.

پارامترهای ایجاد همسایگی در OSPF 

ایجاد روابط Neighbor در پروتکل OSPF یک فرایند چندمرحله‌ای است. این برقراری رابطه، ارتباط دوطرفه و هماهنگی میان روترها را تضمین می‌کند. برای ایجاد مجاورت و همسایگی چندین پارامتر را باید در نظر گرفت. این پارامترها در بسته‌های Hello رد و بدل می‌شوند و باید با یکدیگر مطابقت داشته باشند. در صورت عدم تطابق رابطه همسایگی شکل نمی‌گیرد یا از بین می‌رود. این پارامترهای حیاتی عبارت‌اند از:

• Area ID: برای ایجاد رابطه همسایگی، هر دو روتر باید اتصالات خود را در یک Area از OSPF پیکربندی کنند. Area ID در بسته Hello وجود دارد و در صورت عدم تطابق، همسایگی ایجاد نخواهد شد.
• Intervalهای Hello و Dead: بسته Hello Interval تعداد دفعات ارسال بسته‌های Hello را مشخص می‌کند. Dead Interval نیز مشخص می‌کند که یک روتر قبل از اعلام خاموشی، چه مدت باید منتظر بماند تا از یک همسایه اطلاعات دریافت کند. این دو همانند یک تایمر هستند و باید بین همسایگان بالقوه تطابق داشته باشند. به صورت پیش‌فرض، این فاصله زمانی برای Hello Interval معمولاً 10 ثانیه است و برای Dead Interval حدوداً 40 ثانیه است. 
• Network Mask: برای اینکه روترهای یک بخش مشترک با هم مجاورت ایجاد کنند، روابط آنها باید به یک زیرشبکه IP تعلق داشته باشند. به این حالت Network Mask می‌گوییم. 
• نوع و کلید احراز هویت: اگر احراز هویت OSPF فعال باشد، نوع احراز هویت (مثلاً MD5) و هرگونه کلید یا رمز عبور مرتبط، باید بین روترهای همسایه مطابقت داشته باشد. این امر از ورود روترهای غیرمجاز به عملیات جلوگیری می‌کند.
• فلگ Stub Area: اگر یک Area به عنوان stub area (یا هر نوع ناحیه خاص دیگری مانند NSSA) پیکربندی شده باشد، همه روترهای درون آن Area باید تنظیمات Stub Area یکسانی داشته باشند. عدم تطابق نوع Area از ایجاد روابط همسایگی جلوگیری می‌کند. 
• Router Priority: از این پارامتر در شبکه‌هایی که چندین دسترسی دارند، برای انتخاب روتر DR و روتر BDR استفاده می‌شود.
• MTU Size: روترها با وجود مقادیر متفاوت Maximum Transmission Unit هم می‌توانند همسایه شوند؛ اما این عدم تطابق از تبادل آپدیت‌های مربوط به مسیریابی جلوگیری می‌کند. در نتیجه، منجر به مشکلات عملیاتی خواهد شد. به همین دلیل هم برای عملکرد بدون خطای OSPF توصیه می‌شود که مقادیر MTU ثابت باشند.

مراحل ایجاد همسایگی در OSPF

برای ایجاد روابط همسایگی در پروتکل Open Shortest Path First روترها باید از یک سری مراحل مشخص عبور کنند. این مراحل عبارت‌اند از:

1. فعال کردن Local OSPF Process در هر روتر
2. اختصاص یک شناسه منحصر به فرد روتر (RID)
3. مشخص کردن رابط‌های فعال شده با OSPF
4. ارسال بسته‌های Hello برای کشف همسایگان و برقراری ارتباط
5. انتخاب بهترین State برای حفظ روابط همسایگی و همگام‌سازی پایگاه‌های داده

انواع State ‌در OSPF

همان طور که پیش‌تر توضیح دادیم، روترهای OSPF برای ایجاد و حفظ روابط همسایگی و همگام‌سازی پایگاه‌های داده باید بهترین حالت (State) را انتخاب کنند. به همین دلیل در طول فرایند همسایگی، روترها چندین بار تغییر وضعیت می‌دهند. این وضعیت‌ها عبارت‌اند از:

• Down: حالت اولیه‌ای که هنوز هیچ اطلاعات OSPF بین روترها رد و بدل نشده است.
• Init: در این وضعیت، روتر بسته‌های "Hello " را ارسال کرده و بسته‌های " Hello" را از همسایه دریافت کرده، اما ارتباط دوطرفه هنوز برقرار نشده است. وقتی روتر، Router ID خود را در بسته " Hello" همسایه ببیند، یعنی آن همسایه Hello خود را دریافت کرده است.
• Two-Way: در این حالت، ارتباط دوطرفه بین دو روتر برقرار شده است. هر روتر، Router ID خود را در بسته " Hello " همسایه می‌بیند که نشان‌دهنده شناخت متقابل است. در این مرحله، انتخاب Designated Router (DR) و Backup Designated Router (BDR) ممکن است در بخش‌های دسترسی چندگانه شبکه رخ دهد.
• ExStart: روترهای حالت Two-Way به ExStart منتقل می‌شوند تا مشخص شود کدام روتر برای تبادل بسته‌های Database Description (DBD) نقش اصلی و کدام نقش فرعی را ایفا کند. در این حالت ترتیب اولیه بسته‌های Database Description (DBD) مشخص می‌گردد.
• Exchange: در این حالت، روترها بسته‌های DBD را مبادله می‌کنند. این بسته‌ها حاوی خلاصه‌ای از ورودی‌های پایگاه داده link-state هستند.
• Loading: پس از تبادل DBDها، روترها در صورت شناسایی LSAهای مفقود یا قدیمی در پایگاه داده خود در مقایسه با همسایه‌هایشان، به حالت بارگذاری (Loading) می‌روند. سپس بسته‌های Link State Request (LSR) را برای درخواست LSAهای مفقود ارسال می‌کنند.
• Full: این آخرین حالت یا وضعیت است که نشان می‌دهد روترها link-state پایگاه داده خود را به طور کامل همگام‌سازی کرده‌اند و اکنون همگام و موازی در نظر گرفته می‌شوند. در این حالت یک نقشه توپولوژیکی کامل و یکسان از شبکه در area ایجاد شده است.

نقش انواع روترهای OSPF

روترهای مختلفی در پروتکل OSPF وجود دارند. OSPF انواع مختلف روتر را بر اساس عملکرد و موقعیت آنها در سلسله‌مراتب شبکه تعریف می‌کند. نقش انواع روترهای OSPF عبارت‌اند از:

• روتر Internal: یک روتر Internal یا داخلی تمام رابط‌های خود را به یک Area از OSPF متصل می‌کند. این روتر از یک پایگاه داده link-state برای آن Area نگهداری می‌کند. همچنین، معمولاً LSAهای نوع ۱ تولید می‌کند.
• روتر Area Border Router (ABR): یک ABR دو یا چند Area از OSPF را با حداقل یک رابط در Area 0 متصل می‌کند. ABRها پایگاه‌های داده link-state جداگانه‌ای را برای هر منطقه متصل نگه می‌دارند، اطلاعات مسیریابی را خلاصه می‌کنند و LSAهای نوع 3 و 4 را بین مناطق ارسال می‌کنند.
• روتر Autonomous System Boundary Router (ASBR): یک ASBR مسیرها را از یک پروتکل مسیریابی خارجی (مانند BGP یا EIGRP) یا استاتیک به دامنه OSPF توزیع مجدد می‌کند. این ASBR ،LSAهای نوع 5 (یا LSA های نوع 7 در NSSA) را تولید می‌کند.
• روتر Backbone: به هر روتری که حداقل یک رابط مستقیم در OSPF backbone area (Area 0) دارد، روتر Backbone گفته می‌شود. همه ABRها از این نوع روتر هستند؛ زیرا باید به Area 0 متصل شوند. 
• روتر Designated: از روتر DR برای به حداقل رساندن حجم LSA و مدیریت مجاورت‌ها در بخش‌هایی از شبکه که دسترسی چندگانه وجود دارد (مانند اترنت)، استفاده می‌شود. این روترها LSAهای نوع 2 را تولید می‌کنند. در هر بخش فقط یک DR و یک BDR وجود دارد.
• روتر Backup Designated Router (BDR): این روتر همیشه آماده به کار است و در صورت از کار افتادن DR، نقش آن را برعهده می‌گیرد. در صورت انتخاب، با تمام روترهای آن Area همسایگی برقرار می‌کند. 

نکته: در برخی موارد یک روتر می‌تواند چندین نقش را به طور هم‌زمان ایفا کند. 

مراحل پیکربندی OSPF در روتر سیسکو

در این بخش مراحل پیکربندی OSPF در روتر سیسکو را می‌آوریم.

1. فعال‌سازی OSPF و تعیین شماره فرایند

ابتدا وارد Global configuration mode شوید.

حال باید دستور مربوط به OSPF را وارد کنید. توجه داشته باشید که هر روتر شماره فرایند اختصاصی خود را دارد که از نوع Local است و روی دیگر روترها اثر ندارد. دستور فعال‌سازی OSPF به شکل زیر است:

Router(config)# router ospf

به جای باید شماره اختصاصی روتر را قرار دهید. 

مثال:

Router(config)# router ospf 1

2. اعلان شبکه‌ها 

هر شبکه‌ای که در OSPF اجرا می‌شود، باید آدرس، Wildcard Mask و شماره Area مخصوص به خود را داشته باشد. از دستور زیر برای اعلان شبکه‌های متصل به روتر استفاده می‌گردد:

Router(config-router)# network area

به جای باید آدرس شبکه، به جای باید ماسک معکوس و به جای باید شماره Area را قرار دهید. مثال:

Router(config-router)# network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0

3. تأیید همسایه‌های OSPF

حال روتر باید همسایه‌ها را شناسایی کند. از دستور زیر برای مشاهده فهرست همسایگان شناسایی شده استفاده می‌شود:

Router# show ip ospf neighbor

4. تأیید وضعیت OSPF

با استفاده از دستور زیر می‌توانید وضعیت کلی پروتکل OSPF، ID روتر و وضعیت Areaهای آن را بررسی کنید:

Router# show ip ospf

5. تنظیم شناسه روتر

این پروتکل به صورت خودکار Router ID را انتخاب می‌کند. در صورت تنظیم دستی می‌توانید از دستور زیر استفاده کنید:

Router(config-router)# router-id

به جای باید آدرس مدنظر خود را قرار دهید. مثال:

Router(config-router)# router-id 1.1.1.1

6. تنظیم Cost در OSPF

Cost هر رابط OSPF با توجه به پهنای باند آن رابط مشخص می‌گردد. هر چه میزان cost کمتر باشد، اولویت بالاتر می‌رود. برای تنظیم Cost رابط از دستور زیر استفاده می‌کنیم:

Router(config-if)# ip ospf cost

به جای باید Cost مدنظر خود را قرار دهید. مثال:

Router(config-if)# ip ospf cost 10

7. پیکربندی Multi-area OSPF

برای این که کارایی را ارتقا بخشیم، می‌توانیم شبکه‌ها را به چندین Area تقسیم کنیم. برای پیکربندی این پروتکل در چندین Area از دستور زیر استفاده می‌کنیم:

Router(config-router)# network area

مثال:

Router(config-router)# network 10.1.1.0 0.0.0.255 area 1

Router(config-router)# network 10.2.2.0 0.0.0.255 area 2

همان طور که مشاهده می‌کنید، دستور برای هر بخش به صورت جداگانه اجرا شده است.

8. پیکربندی ABR و ASBR

اگر از این دو روتر استفاده می‌کنید، باید تنظیمات خاص آن‌ها را در این مرحله اجرا کنید. برای وارد کردن اطلاعات مسیریابی خارجی در این پروتکل، از دستور زیر استفاده کنید:

Router(config-router)# redistribute metric subnets

مثال:

Router(config-router)# redistribute eigrp 100 metric 10 subnets

9. پیکربندی Passive Interface

زمانی از رابط Passive استفاده می‌کنیم که نمی‌خواهیم این پروتکل را روی یک رابط خاص اجرا کنیم. اما همچنان می‌خواهیم اطلاعات آن شبکه در OSPF اعلام گردد. برای تنظیم این رابط به شکل Passive از دستور زیر استفاده می‌کنیم:

Router(config-router)# passive-interface

مثال:

Router(config-router)# passive-interface gigabitEthernet 0/0

دستورهای کاربردی مدیریت OSPF

در این بخش چند دستور کاربردی را جهت مدیریت و تنظیم این پروتکل می‌آوریم.

برای نمایش اطلاعات OSPF می‌توانید از دستور زیر استفاده کنید:

Router# show ip ospf

برای نمایش جدول مسیریابی OSPF از دستور زیر استفاده می‌کنیم:

Router# show ip route ospf

برای نمایش بسته‌های LSA دستور زیر کاربرد دارد:

Router# show ip ospf database

جهت نمایش وضعیت همسایه‌های OSPF از دستور زیر استفاده می‌کنیم:

Router# show ip ospf neighbor

برای یادگیری کلی OSPF می‌توانید به مقاله «آموزش OSPF» مراجعه کنید.

OSPF Summarization چیست؟

OSPF summarization (خلاصه‌سازی OSPF) تکنیکی است که برای فشرده‌سازی چندین مسیر خاص در یک route advertisement استفاده می‌شود. این فرایند موجب کاهش قابل توجه اندازه جداول مسیریابی در areaهای مختلف می‌شود. 

از میزان اعلان‌های Link State Advertisements (LSAs) هم می‌کاهد و از انتشار خرابی‌های لینک‌های منفرد نیز جلوگیری می‌کند. به این ترتیب از میزان بروز خطا کاسته می‌شود. این عمل معمولاً روی روترهای ABR و ASBR اجرا می‌شود. برای کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه می‌توانید به مقاله «» مراجعه کنید. 

منظور از OSPF Authentication چیست؟ 

​احراز هویت OSPF (OSPF Authentication) یک ویژگی امنیتی است که برای محافظت از یکپارچگی و اصالت به‌روزرسانی‌های مسیریابی OSPF طراحی شده است. این ویژگی تضمین می‌کند که فقط روترهای قابل اعتماد می‌توانند در دامنه مسیریابی OSPF شرکت و اطلاعات مسیریابی را تبادل کنند. این گونه از تزریق اطلاعات مسیریابی نادرست توسط روترهای غیرمجاز یا مخرب جلوگیری می‌شود. 2 نوع احراز هویت OSPF وجود دارد:

• احراز هویت Plain-Text: نوع ساده 
• احراز هویت MD5: نوع امن‌تر

کاربردهای OSPF 

پروتکل OSPF در بخش‌های مختلفی کاربرد دارد، از جمله:

• شبکه‌های دانشگاهی
• شبکه‌های بزرگ سازمانی
• ارائه‌دهندگان خدمات اینترنت (ISP)
• سیستم‌های ارتباطی بی‌سیم و سیار
• مراکز داده
• شبکه‌های مبتنی بر نرم‌افزار (SDN)
• اپلیکیشن‌های Real-time
• مهندسی ترافیک
• شبکه‌های مش وایرلس
• ابزارهای مدیریت و نظارت بر شبکه

مزایای پروتکل OSPF

پروتکل OSPF مزایای متعددی را ارائه می‌دهد. از جمله:

• مسیریابی بودن Loop
• سرعت بالای همگرایی 
• مقیاس‌پذیری
• پشتیبانی از VLSM و CIDR
• استفاده کم از CPU و حافظه در شبکه‌های پایدار
• توپولوژی دقیق شبکه

معایب پروتکل OSPF

علی‌رغم مزایای فراوان، این پروتکل محدودیت‌ها و معایبی هم دارد. از جمله:

• استفاده زیاد از منابع در هنگام پیاده‌سازی الگوریتم SPF و نگهداری چندین کپی از پایگاه داده link-state
• پیچیدگی مدیریت و پیکربندی
• محدودیت‌های طراحی سلسله‌مراتبی
• تأخیر در همگرایی در صورت وجود چندین خرابی
• دشوار بودن عیب‌یابی
• تعادل بار ناکارآمد در برخی سناریوها
• آسیب‌پذیری‌ در برابر برخی حملات
• محدودیت‌ در فیلتر کردن دلخواه پیشوندها

چه دستگاه‌هایی از پروتکل OSPF پشتیبانی می‌کنند؟

این پروتکل در دستگاه‌های مختلفی پشتیبانی می‌شود. از جمله:

• انواع روترها به ویژه روترهای مخصوص شبکه‌های بزرگ
• سوئیچ‌های لایه ۳
• فایروال‌ها و لوازم امنیتی به ویژه UTMها و فایروال‌های نسل بعدی
• دستگاه‌های SD-WAN
• روترهای خانگی
• سیستم‌های مبتنی بر لینوکس/یونیکس
• سیستم‌های Embedded

سخن نهایی

در این مقاله به بررسی کامل پروتکل OSPF پرداختیم. این پروتکل کاربردهای زیادی در شبکه دارد و بسیاری از سازمان‌ها و... ترجیح می‌دهند از این نوع مسیریابی برای اتصال روترهای شبکه خود استفاده کنند. از آنجایی که OSPF برای مدیریت شبکه‌های گسترده نیز کاربرد دارد، انتخاب این پروتکل می‌تواند تصمیم آگاهانه‌ای برای گروه‌های بزرگ باشد.