FITELnet-F1000でサポートしているOSPFv2の機能についてまとめます。
OSPFv2とはIPv4経路のダイナミックルーティングを行うためのプロトコルです。
OSPF（Open Shortest Path First）は、TCP/IPのIGP（Interior Gateway Protocol）として使用される、LINK stateアルゴリズムをもつ、ダイナミックルーティングプロトコルです。
LINK stateとは、その名のとおり、「リンクの状態」の意味で、各ルータがネットワーク全体の「リンクの状態」をすべて学習し、その内容にしたがって中継動作を行います。「LINK stateアルゴリズム」は、RIPに代表される「distance-vectorアルゴリズム」とよく比較されます。LINK stateアルゴリズムが、ネットワーク全体の「リンクの状態」を保持し経路を決定しているのに対し、distance-vectorアルゴリズムは、目的経路までの距離（ホップ数）と方向（NextHop）により経路を決定します。
OSPFでは、論理的なグループとして、【エリア】という概念を適用します。以下のネットワーク形態で説明します。
OSPFネットワーク図
ルータaと、ルータbは、異なるASを接続するBGP（E-BGP）で接続されています。OSPFでは、ルータbのように、ASの境界として存在するルータを、「AS境界ルータ」といいます。また、ルータaからBGPで通知された経路情報を「AS-Externalルート」といいます。
図に示しているとおり、AS内に、論理的なグループである【エリア0】と【エリア1】があります。エリアの運用に関しては、ネットワーク上の指針はなく、管理区分等で分類してかまいません。図のルータhは、エリア0に属するインタフェースと、エリア1に属するインタフェースを有しています。このようなルータを、「エリア境界ルータ」といいます。
エリアの使用方法では、「エリア境界ルータは、必ずエリア0に属していなくてはいけない」という注意事項があります。
エリア0は、特別に「バックボーンエリア」とも呼ばれます。
ルータc、ルータdなどのように、すべてのインタフェースが同じエリアに属しているルータを、「インターナルルータ」といいます。
ここまでで、「リンクステートアルゴリズム」や「リンクステートを通知」というように説明してきましたが、【リンク】とは何なのでしょうか？
link 自体は、「つながり」という意味で表されますが、OSPFでは、大きく分けて以下のリンクがあります。
・ルータリンク
・ネットワークリンク
・サマリーリンク
・AS-Externalリンク
OSPFではそれぞれの「つながり」をデータベースとして管理し、その変化によって最適経路の変更を行います。
ルータリンクは、OSPFをサポートする各ルータが生成し、エリア内に通知します。ルータリンクは、そのルータがどのようなネットワークに属しているかの情報が付与されています。図 1におけるルータcでは、「ネットワークＡとネットワークＢに属している」というルータリンクが生成され、エリア内に通知されます。
ルータリンクは、エリア毎に独立して管理されます。例えば、エリア境界ルータであるルータhの生成するルータリンクは、「ネットワークＥとネットワークＦに属している」とはなりません。エリア0側には「ネットワークＥに属している」／エリア1側には「ネットワークＦに属している」という情報を通知します。
ネットワークリンクは、ネットワークセグメントの代表のルータが生成し、エリア内に通知します。ネットワークリンクには、そのネットワークにどのようなルータが属しているかの情報が付与されています。図 1におけるネットワークＤの代表ルータがルータｆだった場合、ルータｆが、「ネットワークＤにはルータｅとルータｆとルータgが属している」というネットワークリンクを生成し、エリア0内に通知します。
ネットワークリンクも、ルータリンク同様、エリア毎に独立して管理されます。例えば、ネットワークＥの代表ルータがルータｈだった場合、「ネットワークＥにはルータｇとルータｈが属している」というネットワークリンクを生成しますが、このネットワークはエリア0のネットワークであるため、エリア0側には通知しますが、エリア1側には通知しません。
OSPFv2では、ネットワークリンクの情報によってネットワークアドレス（プレフィックス）が判別できます。
サマリーリンク（NETWORK）は、エリア境界ルータが、それぞれのエリアに関するサマリーリンクを生成し、他のエリアに対して通知します。サマリーリンクには、そのエリアに属するネットワークの情報が付与されています。図 1におけるエリア境界ルータhでは、エリア1に対して「ネットワークＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ」の情報が通知されます。また、エリア0に対しては「ネットワークＦ、Ｇ・・・」の情報が通知されます。
サマリーリンク（ASBR）は、エリア境界ルータが、それぞれのエリアに属するサマリーリンク（ASBR）を生成し、すべてのエリアに通知します。サマリーリンク（ASBR）には、エリア境界ルータのルータIDの情報が付与されます。図 1におけるエリア境界ルータhでは、エリア1に対して、「AS境界ルータはB」の情報を通知します。
ASBR：AS Boundary Router（AS境界ルータ）
AS-Externalリンクは、AS境界ルータが生成し、AS内に通知します。AS-Externalリンクには、AS-Externalルート情報が付与されます。OSPF以外の手段で学習した経路情報が対象となります。
OSPFに対応した各ルータは、OSPFを動作させるインタフェースに対して、マルチキャストアドレス宛（OSPFv2：224.0.0.5）で、Helloパケットを定期的に送信します。そのインタフェースに他のOSPFルータが存在した場合（Helloを受信した場合）は、両者で指定ルータ（Designated Router）および、バックアップ指定ルータ（Backup Designated Router）を決定します（3台以上のルータが存在した場合でも、上位2ルータのみを決定します）。この時点で、両者のルータは、Adjacency（隣接）となります。
前節の、ネットワークリンク／Intra-Area-Prefixリンクの箇所で、「これらのリンクはネットワークセグメントの代表のルータが生成する」と説明しましたが、この代表のルータとは、指定ルータのことです。
Adjacencyを確立したルータは、自身の持つリンクステートデータベースを、相手に広告すると同時に、上記のマルチキャストアドレス宛に広告します。この動作を、ネットワーク全体のOSPFルータが行うことにより、全ルータのリンクステートデータベースが統一されます。
上図の、ルータcのリンクステートデータベースを考えてみましょう。
まず、ルータcは、ネットワークＡとネットワークＢに属していますので、それぞれのセグメントに対してHelloを定期的に送信します。ネットワークＡにはルータb、ネットワークＢにはルータdとルータfが存在し、それらルータとAdjacencyが確立されます。
各ルータは、ルータリンクを構築し、通知します。各ルータのルータリンクは、以下のようになっています。
ルータ 属しているネットワーク ルータb AA ルータc BB ルータd CB ルータf D
エリア0内の他のネットワークでも、それぞれのルータで同様な処理が行われ、それぞれのルータリンクが通知されてきます。通知された結果、ルータcがもつルータリンクは、以下のようになります。
ルータ 属しているネットワーク ルータb A ルータc AB ルータd BCCB ルータe CD ルータf BD ルータｇ DE ルータh E
ネットワークＡおよびネットワークＢで、ルータcが指定ルータとなったとすると、ルータcは、ネットワークリンク（OSPFv3の場合はInter-Area-Prefixリンクも）を構築します。ルータcが構築するネットワークＡおよびネットワークＢのネットワークリンクは、以下のようになります。
ルータ 属しているネットワーク A bc B cdf
エリア0の他のネットワークでも、それぞれのセグメントで同様な処理が行われます。それぞれのセグメントに関するネットワークリンクが通知されてきます。通知された結果、ルータcがもつネットワークリンクは、以下のようになります。
ルータ 属しているネットワーク A bc B cdf C de D dfg E gh
このようにして、ネットワークリンクにより、エリア内の全ネットワークへの状況が把握できます。この情報は、エリア内のすべてのルータが共通の情報をもつことになります。
エリア外の情報は、図のルータhで構築され、サマリーリンク／Inter-Area-Routerリンクにより、エリア0側に通知されてきます。通知されたエリア外のリンクは、以下のようになります。
ネットワーク エリア境界ルータ Ｆ、Ｇ・・・・ ルータh
エリア1側には、以下のようなリンクが通知されます。
ネットワーク エリア境界ルータ Ａ、Ｂ，Ｃ、Ｄ、Ｅ ルータh
AS外の情報は、図のルータbで構築され、AS-Externalリンクにより通知されてきます。通知されたAS外のリンクは、以下のようになります。
AS-Externalルート AS境界ルータ ルータAから受信した経路情報 ルータb
ルータのリンクステートに変更があった場合は、どうなるでしょうか？
OSPFのルータは、リンクステートデータベースが構築できてしまってからは、マルチキャストアドレス宛のHelloパケット以外は送信しません。つまり、Adjacencyの状態を確認しているだけです。この状態で、リンクステートデータベースに追加や削除が発生した場合、そのルータは、自身の持つ変更後のリンクステート情報を、すべてのAdjacencyに広告します。その情報を受信した各ルータは、自身の持つリンクステートデータベースの再構築をおこない、Adjacencyに通知します。この動作がネットワーク全体で行われ、リンクステートの変更が通知されます。
OSPFv2を運用するためには、まず以下の内容を整理します。
・このルータのルータIDをどうするか？
ルータIDは、エリア内でユニークである必要があります。ルータIDは、通常、ループバックインタフェースのIPアドレスを利用します。
・このルータのネットワークリンクをどうするか？
このネットワークの情報を、OSPFで通知するのかをピックアップして、設定します。
以下に、設定例を示します。以下の例では、上記OSPFv2の設定ポイントとして、
・ルータIDは、10.0.0.80 とする
・ネットワークリンクは、Looback1、lan 1の情報とし、いずれもエリア0とする。
としています。
(config)#interface loopback 1
(config-if-lo 1)#ip address 10.0.0.80
(config-if-lo 1)#exit
(config)#interface lan 1
(config-if-ch 0)#ip address 192.168.100.80 255.255.255.0
(config-if-ch 0)#exit
(config)#
(config)#router ospf
(config-ospf)#rouer-id 10.0.0.80
(config-ospf)#network 10.0.0.80 0.0.0.0 area 0
(config-ospf)#network 192.168.100.0 0.0.0.255 area 0
(config-ospf)#exit
(config)#
この例では、すべてのネットワークがエリア0に属しているため、インターナルルータとなります。
以下の例のように、別のインタフェースがエリア0以外のネットワークに属している場合は、エリア境界ルータとなります。
(config)#interface loopback 1
(config-if-lo 1)#ip address 10.0.0.80
(config-if-lo 1)#exit(config)#interface lan 1
(config-if-ch 0)#ip address 192.168.100.80 255.255.255.0
(config-if-ch 0)#exit(config)#interface ewan 1
(config-if-ch 0)#ip address 192.168.101.80 255.255.255.0
(config-if-ch 0)#exit
(config)#
(config)#router ospf
(config-ospf)#rouer-id 10.0.0.80
(config-ospf)#network 10.0.0.80 0.0.0.0 area 0
(config-ospf)#network 192.168.100.0 0.0.0.255 area 0
(config-ospf)#network 192.168.101.0 0.0.0.255 area 1
(config-ospf)#exit
(config)#
さらに、BGPなどのEGP（Exterior Gateway Protocol）を動作させ、その情報をOSPFで再配布（redistribute）する場合は、AS境界ルータとなります。
(config)#interface loopback 1
(config-if-lo 1)#ip address 10.0.0.80
(config-if-lo 1)#exit
(config)#interface lan 1
(config-if-ch 0)#ip address 192.168.100.80 255.255.255.0
(config-if-ch 0)#exit
(config)#
(config)#router ospf
(config-ospf)#rouer-id 10.0.0.80
(config-ospf)#network 10.0.0.80 0.0.0.0 area 0
(config-ospf)#network 192.168.100.0 0.0.0.255 area 0
(config-ospf)#redistribute bgp
(config-ospf)#exit
(config)#
設定コマンドを解説します。
interface loopback 1
interface lan 1
interface ewan 1設定するインタフェースモードに移行します。 ip address IPアドレスを指定します。Loobackインタフェースは、サブネットマスクの設定が不要です。 router ospf OSPFに関する設定のモードに移行します。 router-id ルータIDを指定します。 network OSPFを動作させるネットワークと、エリアの情報を設定します。エリアが複数になった場合は、エリア境界ルータとして動作します。 redistribute EGPの情報をOSPFで配布する場合に指定します。
OSPFの確認には、いろいろなコマンドがありますが、ここでは、リンクステートデータベースの確認のみ解説します。他のコマンドについては、コマンドリファレンス（運用コマンド編）を参照してください。
リンクステートデータベースは、show ip ospf database / show ipv6 ospf database コマンドで、確認することができます。各リンクの詳細を確認する場合は、オプションにリンク名を指定します。（router / network など）
#show ip ospf database
OSPF Router process 0 with ID (10.0.0.80)
Router Link States (Area 0.0.0.0)
Link ID ADV Router Age Seq# CkSum Link count
10.0.0.80 10.0.0.80 1168 0x80000005 0x4592 1
192.168.100.80 10.0.0.80 3493 0x800000af 0x717b 1
Net Link States (Area 0.0.0.0)
Link ID ADV Router Age Seq# CkSum
192.168.100.80 10.0.0.80 1168 0x80000005 0xa538
Summary Link States (Area 0.0.0.0)
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