ओपन शोर्टेस्ट पाथ फर्स्ट

समीक्षा

OSPF एक इन्टीरियर गेटवे प्रोटोकॉल है जो पूर्ण रूप से एक सिंगल रूटिंग डोमेन (स्वतः निर्देशित सिस्टम) में इन्टरनेट प्रोटोकॉल पैकेटस् भेजता है। यह उपलब्ध रूटर्स से लिंक स्टेट सूचना इकट्ठा करता है तथा नेटवर्क का एक टोपोलॉजी मानचित्र बनाता है। टोपोलॉजी इंटरनेट लेयर में रूटिंग टेबल को निर्धारित करती है जिस से IP डाटाग्राम में दिए गए IP एड्रेस के आधार पर स्वतः रूटिंग का निर्धारण होता है। OSPF को अलग-2 लम्बाई की सबनेट मास्किंग (VLSM) और क्लास-लैस इंटर डोमेन रूटिंग (CIDR) एड्रेस मॉडलों की सहायता करने के लिए डिज़ाइन किया गया था।
OSPF टोपोलॉजी में आए बदलावों को तुंरत खोजता है जैसे कि लिंक का फ़ेल होना इत्यादि, तथा कुछ ही सेकंड के भीतर इसे एक नए लूप-रहित रूटिंग स्ट्रक्चर से जोड़ देता है। यह दिज्क्स्त्रा एल्गोरिथ्म पर आधारित पद्धति का उपयोग करके हर रूट के लिए एक सबसे छोटी पाथ श्रृंखला बनाता है, जिसे शोर्टेस्ट पाथ फर्स्ट एल्गोरिथ्म के नाम से जाना जाता है।
लिंक स्टेट सूचना प्रत्येक रूटर पर लिंक स्टेट डाटाबेस के रूप में रखी जाती है (LSDB) जो सम्पूर्ण नेटवर्क टोपोलोजी की ट्री इमेज है। LSDB की इसी तरह की प्रतियां समय समय पर सभी OSPF रूटर को डाटा भेज कर अपडेट की जाती हैं।
OSPF रूटिंग नीतियों द्वारा बनाई गयी रूट टेबल को प्रत्येक रूटिंग इंटरफेस से जुड़े कॉस्ट फेक्टर्स (बाह्य मीट्रिक्स) द्वारा नियंत्रित किया जाता है। कॉस्ट फेक्टर (लागत कारक) एक रूटर तक की दूरी (राउंड ट्रिप समय), एक लिंक का नेटवर्क थ्रूपुट, या लिंक की उपलब्धता और विश्वसनीयता, हो सकता है जिसे एक संख्या के रूप में (बिना किसी यूनिट के) दर्शाया जाता है। यह समान मूल्यों वाले रूटों पर ट्रैफिक भार का संतुलन बनाने के लिए एक डायनेमिक प्रोसेस प्रदान करता है।
एक OSPF नेटवर्क तैयार किया जा सकता है, या प्रबंधन को सरल करने तथा ट्रैफिक तथा संसाधनों का सदुपयोग नियोजित करने के लिए रूटिंग क्षेत्रों में पुर्नविभाजित किया जा सकता है। क्षेत्रों की पहचान 32-बिट नम्बरों के आधार पर होती है। जिन्हें सामान्यतयः सिर्फ दशमलव में, या अक्सर ओकटेट पर आधारित डॉट-डेसीमल नोटेशन, से प्रदर्शित किया जाता है जो IPv4 एड्रेस नोटेशन से परिचित होते हैं।
मुख्यतः, क्षेत्र 0 (शून्य) या 0.0.0.0 कोर या एक OSPF नेटवर्क के आधार क्षेत्र का प्रतिनिधित्व करता है। अन्य क्षेत्रों की पहचान इच्छानुसार की जा सकती है, सामान्यतयः किसी क्षेत्र की पहचान के लिए, एडमिनिस्ट्रेटर उस क्षेत्र के मुख्य रूटर का IP एड्रेस चुनता है। प्रत्येक अतिरिक्त क्षेत्र का OSPF आधार क्षेत्र के साथ सीधा या आभासी कनेक्शन होना चाहिए। इस तरह के कनेक्शन एक इंटरकनेक्टिंग रूटर द्वारा स्थापित किये जाते हैं जिसे एरिया बॉर्डर रूटर (ABR) के रूप में जाना जाता है। एक ABR प्रत्येक क्षेत्र में अलग लिंक स्टेट डाटाबेस बनाता है और एक नेटवर्क में सभी क्षेत्रों के लिए रूटों का सार बनाता है।
OSPF TCP/IP ट्रांसपोर्ट प्रोटोकॉल (UDP, TCP) का प्रयोग नहीं करता, लेकिन इसे IP डाटाग्राम्स में प्रोटोकॉल नं 89 के साथ समझाया गया है। यह दूसरे रूटिंग प्रोटोकॉल जैसे कि रूटिंग इन्फोर्मेशन प्रोटोकॉल (RIP), या बॉर्डर गेटवे प्रोटोकॉल (BGP) के विपरीत कार्य करता है। OSPF त्रुटियों का पता लगाने तथा सुधार करने का कार्य खुद करता है।
एक ब्रॉडकास्ट नेटवर्क लिंक पर रूटों की बौछार के लिए 
OSPF मल्टीकास्ट एड्रेसिंग का प्रयोग करता है। नॉन-ब्रॉडकास्ट नेटवर्क के लिए पड़ोसी ब्रॉडकास्ट की खोज का विशेष प्रावधान है। OSPF मल्टीकास्ट IP पैकेट्स कभी IP रूटर्स के पार नहीं जाते, वे एक से अधिक हॉप कभी भी नहीं करते. OSPF, RFC 2328 में दिए गए निर्देशों के अनुसार मल्टीकास्ट एड्रेस 224.0.0.5 (सभी SPF/ लिंक स्टेट रूटर्स, जिन्हें AllSPFरौतेर्स के रूप में भी जाना जाता है) और 224.0.0.6 (सभी मनोनीत रूटर्स, AllDरौतेर्स), आरक्षित रखता है।
मल्टीकास्ट IP ट्रैफिक की रूटिंग के लिए, OSPF मल्टीकास्ट ओपन शोर्टेस्ट पाथ फर्स्ट प्रोटोकॉल (MOSPF) का सहयोग करता है, जैसा कि RFC 1584 में बताया गया है।
IPv4 पर चलते समय OSPF प्रोटोकॉल, वैकल्पिक प्रमाणीकरण तरीकों का प्रयोग करते हुए सुरक्षित रूप से रूटर्स के बीच काम करता है, तथा केवल विश्वसनीय रूटर्स को रूटिंग में भाग लेने की अनुमति देता है। OSPFv3, जो IPv6 पर चलता है, अब प्रोटोकॉल-इन्टरनल प्रमाणीकरण का समर्थन नहीं करता. इसके बजाय, यह IPv6 प्रोटोकॉल सुरक्षा (IPsec) पर निर्भर करता है।
OSPF के तीसरे संस्करण में IPv4 प्रोटोकॉल के कार्यान्वयन के लिए संशोधन दिए गए हैं। आभासी लिंक्स के अलावा, सभी पड़ोसी एक्सचेंज IPv6
लिंक-लोकल एड्रेसिंग का प्रयोग करते हैं। IPv6 प्रोटोकॉल सबनेट पर आधारित होने के बजाए प्रति लिंक चलता है। प्रोटोकॉल को मूलतः स्वतंत्र प्रोटोकॉल बनाने के लिए लिंक-स्टेट विज्ञापनों तथा हैलो डिस्कवरी पैकेट्स में से सभी IP प्रीफिक्स सूचना हटा दी गयी है। IP-IPv6 में IP एड्रेसिंग का 128 बिट तक करने के बावज़ूद क्षेत्र तथा रूटर की पहचान अभी भी 32-bit वैल्यू पर आधारित हैं।

पड़ोसी संबंध

रूटर्स एक ही ब्रॉडकास्ट डोमेन में या पॉइंट टू पॉइंट टेलीकम्युनिकेशन लिंक में प्रत्येक सिरे पर, समीपवर्ती रूटर का पता लगा कर प्रतिक्रिया करते हैं। यह पता तब लगता है जब रूटर खुद को हैलो OSPF प्रोटोकॉल पैकेट में देखते हैं। इसे टू वे स्टेट कहा जाता है तथा यह सर्वाधिक बुनियादी रिश्ता है। एक ईथरनेट या फ्रेम रिले नेटवर्क में रूटर्स एक डेसिगनेटेड रूटर  (DR) और एक बैकअप डेसिगनेटेड रूटर (BDR) को चुनते हैं जो रूटर्स के बीच ट्रैफिक कम करने के लिए हब की तरह कार्य करता है। OSPF दोनों यूनीकास्ट और मल्टीकास्ट का प्रयोग "हैलो पैकेट" भेजने और लिंक स्टेट को अपडेट करने के लिए करता है।
एक लिंक स्टेट रूटिंग प्रोटोकॉल के रूप में, OSPF दूसरे रूटर्स के साथ रूटिंग अपडेट लेने/देने के लिए सम्बन्ध स्थापित करता है। OSPF में पड़ोसी टेबल को एड्जेसेंसी टेबल कहा जाता है। OSPF
केवल सीधे जुड़े हुए रूटर्स के साथ सम्बन्ध बनाता है बशर्ते कि OSPF सही ढंग से व्यवस्थित हो। जिन रूटर्स के साथ यह सम्बन्ध बनाता है वह इंटरफेस के साथ समान क्षेत्र में होने चाहियें. एक इंटरफेस सिर्फ एक ही क्षेत्र से सम्बंधित हो सकता है।

क्षेत्र के प्रकार

एक OSPF नेटवर्क क्षेत्रों में बंटा होता है जिन पर 32-बिट क्षेत्र पहचान का लेबल लगा होता है। क्षेत्र पहचान चिन्ह ज्यादातर (हमेशा नहीं) एक IPv4 एड्रेस के डॉट डेसीमल नोटेशन के रूप में लिखे जाते हैं। हालांकि, ये IP पते नहीं हैं और बिना दिक्कत के किसी भी IPv4 एड्रेस की नकल कर सकते हैं। OSPF (OSPFv3) के IPv6 कार्यान्वन के लिए क्षेत्र पहचानने के लिए भी इसी नोटेशन में लिखे 32-bit पहचान चिन्हों का प्रयोग किया जाता है। यद्यपि ज्यादातर OSPF दूसरे क्षेत्र नंबर जो डॉटेड डेसीमल फॉर्मेट (उदाहरण क्षेत्र 1) में नहीं लिखा हो, के साथ सम्बन्ध स्थापित करेंगे, फिर भी हमेशा डॉटेड-डेसीमल का प्रयोग करना ठीक रहता है। ज्यादातर इम्प्लेमेंटेशन क्षेत्र 1 का क्षेत्र पहचान विस्तार 0.0.0.1 तक कर देते हैं किन्तु कुछ का विस्तार 1.0.0.0 तक भी किया गया है।
क्षेत्र होस्ट तथा नेटवर्क के लोजिकल समूह हैं, जिस में नेटवर्क में इंटरफेस द्वारा जुड़े हुए रूटर्स भी शामिल हैं। प्रत्येक क्षेत्र एक अलग लिंक स्टेट डाटाबेस रखता है सार जुड़े हुए रूटर द्वारा बाकी नेटवर्क की ओर भेजा जा सकता है। इस प्रकार एक क्षेत्र की टोपोलॉजी क्षेत्र के बाहर अज्ञात रहती है। यह एक ऑटोनोमस प्रणाली के भागों के बीच रूटिंग ट्रैफिक को कम कर देता है।
कई "विशेष" क्षेत्र के प्रकार परिभाषित किये गये हैं:

बैकबोन एरिया

बैकबोन क्षेत्र (क्षेत्र 0 या क्षेत्र 0.0.0.0 के रूप में भी जाना जाता है) एक OSPF नेटवर्क का प्रमुख हिस्सा है। अन्य सभी क्षेत्र इससे जुड़े हैं और इंटर एरिया रूटिंग बैकबोन एरिया से जुड़े रूटर्स तथा उनसे सम्बंधित क्षेत्रों द्वारा होती है। यह 'OSPF डोमेन' की लोजिकल और शारीरिक संरचना है और OSPF डोमेन में सभी नॉनज़ीरो क्षेत्रों से जुड़ी है। ध्यान दें कि OSPF में ऑटोनोमस सिस्टम बॉर्डर रूटर (ASBR) शब्द इस अर्थ में ऐतिहासिक है, कि कई OSPF डोमेन समान इंटरनेट ऑटोनोमस, RFC1996 में एक साथ हो सकते हैं। (ASGuidelines 1996, p. 25)
बैकबोन क्षेत्र नॉन बैकबोन क्षेत्रों के बीच रूटिंग सूचना के वितरण के लिए जिम्मेदार है। बैकबोन क्षेत्र आस पास होने चाहियें लेकिन इन्हें भौतिक रूप में आस पास होने की जरूरत नहीं है। बैकबोन संपर्क आभासी लिंक्स को नियोजित कर के स्थापित किये जा सकते हैं।
सभी OSPF क्षेत्र बैकबोन क्षेत्र से अवश्य जुड़े हुए होने चाहियें. बहरहाल, यह संबंध एक आभासी लिंक के माध्यम से हो सकता है। उदाहरण के लिए मान लो कि, 0.0.0.1 क्षेत्र का 
0.0.0.0 क्षेत्र के साथ भौतिक सम्बन्ध है। इसके अलावा क्षेत्र 0.0.0.2 का बैकबोन से कोई सीधा संबंध नहीं है, लेकिन यह 0.0.0.1 क्षेत्र से जुड़ा हुआ है। 0.0.0.2 क्षेत्र बैकबोन तक पहुँचने के लिए ट्रांजिट 0.0.0.1 क्षेत्र के माध्यम से एक आभासी लिंक का प्रयोग कर सकता है। ट्रांसिट क्षेत्र बनने के लिए, एक क्षेत्र में ट्रांसिट विशेषताओं का होना जरूरी है इसलिए यह किसी भी तरह से रुकावट पैदा करने वाला नहीं हो सकता.

रुकावट क्षेत्र

रुकावट क्षेत्र एक ऐसा क्षेत्र है, जो बाहरी ऑटोनोमस प्रणाली (AS) से रूट विज्ञापन प्राप्त नहीं करता तथा क्षेत्र के भीतर होने वाली रूटिंग पूरी तरह से एक डिफ़ॉल्ट रूट पर आधारित होती है। इस से क्षेत्र के इन्टरनल रूटर्स के रूटिंग डाटाबेस का आकर छोटा हो जाता है।
रुकावट क्षेत्रों की बुनियादी अवधारणा में संशोधन से कम रुकावट वाला क्षेत्र (NSSA) बना है। इसके अलावा, सिस्टम वेंडरों द्वारा कई सुविधानुसार बदलाव लागू किये गए हैं, जैसे पूरी तरह से रुकावट वाला क्षेत्र (TSA) और NSSA पूरी तरह से रुकावट वाला क्षेत्र . दोनों सिस्को सिस्टम्स रूटिंग उपकरण का विस्तार हैं।

कम रुकावट वाला क्षेत्र

एक कम रुकावट वाला क्षेत्र (NSSA) रुकावट क्षेत्र का एक प्रकार है जो ऑटोनोमस प्रणाली के बाहरी रूटों को पकड़ सकता हैं और उन्हें अन्य क्षेत्रों में भेज सकता है, लेकिन फिर भी अन्य क्षेत्रों से AS बाहरी रूट प्राप्त नहीं कर सकता. NSSA रुकावट क्षेत्र का विस्तृत रूप है जो रुकावट क्षेत्र में सीमित मात्रा में बाहरी रूटों को आने देता है।

ट्रांजिट क्षेत्र

एक ट्रांजिट क्षेत्र में दो या अधिक OSPF बॉर्डर रूटर होते हैं और यह एक क्षेत्र से दूसरे समीपवर्ती क्षेत्र को ट्रैफिक भेजने में प्रयोग किया जाता है। ट्रांजिट क्षेत्र इस ट्रैफिक को उत्पन्न नहीं करता तथा इस प्रकार के ट्रैफिक का गंतव्य नहीं होता।

ट्रैफिक इंजीनियरिंग

OSPF-TE OSPF का विस्तृत रूप है जो ट्रैफिक इंजीनियरिंग की गति को तेज़ करने तथा इसे नॉन-IP नेटवर्क पर प्रयोग की अनुमति देता है (RFC 3630)।  टोपोलॉजी के बारे में अधिक जानकारी ओपेक LSA, जिसमें टाइप-लंबाई-मूल्य की जानकारी होती है, से मिल सकती है। ये विस्तार OSPF-TE को पूरी तरह से डाटा प्लेन नेटवर्क के बैंड से बाहर चलने की अनुमति देते हैं। इसका अर्थ यह है कि इसका नॉन-IP नेटवर्क जैसे कि ऑप्टिकल नेटवर्क में भी प्रयोग किया जा सकता है।
OSPF-TE मुख्यतः GMPLS नेटवर्कों में एक टोपोलॉजी का वर्णन करता है, जिस पर GMPLS पाथ स्थापित किया जा सकता है। इसके पश्चात् पूरे नेटवर्क के मानचित्र का उपयोग करके GMPLS अपना पाथ सेटअप और फोर्वर्डिंग प्रोटोकॉल का प्रयोग करता है।

अन्य एक्सटेंशन

RFC 3717 डोक्युमेंट IP के लिए ऑप्टिकल रूट में काम करते हैं, जो OSPF तथा IS-IS के "रुकावट पर आधारित" एक्सटेंशन पर आधारित है।

एरिया बॉर्डर रूटर

ABR एक रूटर है जो एक या अधिक OSPF क्षेत्रों को मुख्य बैकबोन नेटवर्क से जोड़ता है। यह उन सभी क्षेत्रों, जिनसे यह जुड़ा हुआ है, का एक सदस्य माना जाता है। एक ABR मेमोरी में लिंक स्टेट डाटाबेस की कई प्रतियां रखता है, हर क्षेत्र के लिए एक जिससे वह रूटर जुड़ा हुआ है।

ऑटोनोमस सिस्टम बाऊंड्री रूटर

ASBR एक रूटर है जो एक से अधिक AS से जुड़ा है और जो दूसरे AS में रूटर्स को रूटिंग जानकारी भेजता है। ASBRs आमतौर पर नॉन IGP रूटिंग प्रोटोकॉल (जैसे, BGP), या स्टेटिक रूट अथवा दोनों का प्रयोग करता है। . ASBR का प्रयोग अपने AS के द्वारा दूसरे As से प्राप्त रूटों को वितरित करने में किया जाता है।

इन्टरनल रूटर

IR एक रूटर है जिसके सारे इंटरफेस एक ही क्षेत्र में होते है।

बैकबोन रूटर

बैकबोन रूटर्स : ये रूटर OSPF बैकबोन का एक हिस्सा हैं। परिभाषा के अनुसार, इनमें सभी एरिया बॉर्डर रूटर्स भी शामिल हैं, क्योंकि वे क्षेत्रों के बीच की रूटिंग जानकारी देते हैं। हालांकि, एक बैकबोन रूटर एक ऐसा रूटर भी हो सकता है जो केवल दूसरे बैकबोन एक रूटर (या एरिया बॉर्डर) से जुड़ा हो तथा इसीलिए किसी भी क्षेत्र का हिस्सा न हो (0 क्षेत्र के अलावा)।
ध्यान दें कि: एक एरिया बॉर्डर रूटर हमेशा एक बैकबोन रूटर है, लेकिन एक बैकबोन रूटर का एरिया बॉर्डर रूटर होना जरूरी नहीं है।

बैकअप डेसिगनेटेड रूटर

बैकअप डेसिगनेटेड रूटर (BDR) एक रूटर है जो वर्तमान डेसिगनेटेड रूटर में समस्या आने या उस के फ़ेल होने पर डेसिगनेटेड रूटर बन जाता है। BDR आखिरी चुनाव के समय दूसरी सर्वोच्च प्राथमिकता वाला OSPF रूटर है।

OSPF का ब्रॉडकास्ट मल्टीपल एक्सेस टोपोलोजी में प्रयोग

पड़ोसी रूटर से सम्बन्ध डायेनेमिक रूप से मल्टी कास्ट हैलो पैकेट 224.0.0.5 पर भेज कर बनते हैं। एक DR और BDR सामान्य तौर पर चुने जाते हैं और सामान्य रूप से कार्य करते हैं।

परीक्षण उपकरण

म्यू डाईनेमिक्स सर्विस विश्लेषक को एक ओपन सोर्स OSPF में 0-डे समस्या खोजने का श्रेय दिया गया था। दूसरे परीक्षण उपकरण भी उपयोगिता तथा लोड या तनाव की जांच के लिए बड़े पैमाने पर प्रयुक्त होते हैं जैसे इक्सिया कम्युनिकेशन और एजीलेंट टेक्नोलॉजीज के उपकरण.

उपयोग

OSPF व्यापक रूप से तैनात होने वाला पहला प्रोटोकॉल है जो कुछ सेकेंड में एक नेटवर्क को जोड़ सकता है और बाधा रहित रूट की गारंटी देता है। इसमें कई विशेषताएं है जिन से रूट के प्रक्षेपण के दौरान नीतियों को लागू करने की अनुमति मिलती है इसलिए इसका प्रयोग लोकल, लोड बांटने के लिए तथा IS-IS से ज्यादा चुनिन्दा रूट इंपोर्ट करने के लिए किया जाना चाहिए। इसके विपरीत IS-IS को एक स्थिर नेटवर्क में लोअर ओवरहैड के लिए नियोजित किया जा सकता है, जिसका प्रयोग आम तौर पर व्यापारिक नेटवर्क से ज्यादा ISP में होता है। कुछ ऐतिहासिक दुर्घटनाओं की वजह से IS-IS ISP के लिए प्राथमिक IGP बन गया है, लेकिन अब ISP, पहले एक सर्विस प्रोवाईडर की आवश्कताओं के अनुसार ISIS के लाभ तथा हानि की गणना के पश्चात्, OSPF को उसकी विशेषताओं के अधिक प्रभावी होने की वजह से चुन सकते है।
जैसा कि बताया जा चुका है, एक्सटर्नल लिंक पर OSPF दूसरे IGPs से बेहतर लोड शेयरिंग कर सकता है। जब एक आईएसपी के डिफ़ॉल्ट रूट को OSPF में टाइप 1 बाह्य रूट के रूप में तथा दी गयी एक्सटर्नल लागत में मल्टीपल ASBRs द्वारा प्रवाहित किया जाता है तो दूसरे रूटर्स अपने स्थान से ASBRs के पास कम से कम पाथ लागत के साथ जायेंगे. बाह्य लागत को समायोजित करके इसे और बेहतर किया जा सकता है।
इसके विपरीत, यदि अलग अलग ISPs से डिफ़ॉल्ट मार्ग अलग बाह्य लागत से, टाइप II एक्सटर्नल रूप में प्रवाहित होते हैं, तो कम लागत वाला डिफ़ॉल्ट बाहर जाने का प्राथमिक रास्ता बन जाता है और और अधिक लागत वाला सिर्फ बैकअप बन जाता है।