OSPF
Hoạt động

OSPF được thiết kế như một giao thức cổng nội bộ (IGP), để sử dụng trong một hệ thống tự trị như mạng cục bộ (LAN). Nó thực hiện thuật toán Dijkstra, còn được gọi là thuật toán đường đi ngắn nhất (SPF). Là một giao thức định tuyến trạng thái liên kết, nó dựa trên thuật toán trạng thái liên kết được phát triển cho ARPANET vào năm 1980 và giao thức định tuyến IS-IS. OSPF lần đầu tiên được chuẩn hóa vào năm 1989 với tên gọi RFC 1131, hiện được gọi là OSPF phiên bản 1. Công việc phát triển OSPF trước khi được mã hóa thành tiêu chuẩn mở được thực hiện phần lớn bởi Digital Equipment Corporation, công ty đã phát triển các giao thức DECnet độc quyền của riêng mình.
Các giao thức định tuyến như OSPF tính toán đường đi ngắn nhất đến đích thông qua mạng dựa trên một thuật toán. Giao thức định tuyến đầu tiên được triển khai rộng rãi, Routing Information Protocol (RIP), tính toán đường đi ngắn nhất dựa trên số bước nhảy, đó là số lượng bộ định tuyến mà một gói IP phải đi qua để đến được máy chủ đích. RIP đã thực hiện thành công định tuyến động, trong đó các bảng định tuyến thay đổi nếu cấu trúc liên kết mạng thay đổi. Nhưng RIP đã không điều chỉnh định tuyến của nó theo các điều kiện mạng thay đổi, chẳng hạn như tốc độ truyền dữ liệu. Nhu cầu ngày càng tăng đối với một giao thức định tuyến động có thể tính toán tuyến đường nhanh nhất đến đích. OSPF được phát triển sao cho đường đi ngắn nhất qua mạng được tính toán dựa trên chi phí của đường đi, có tính đến băng thông, độ trễ và tải. Do đó, OSPF đảm nhận việc tính toán chi phí tuyến đường trên cơ sở các tham số chi phí liên kết, có thể được quản trị viên quan tâm. OSPF nhanh chóng được thông qua vì nó được biết đến với khả năng tính toán các tuyến đường một cách đáng tin cậy thông qua các mạng cục bộ lớn và phức tạp.
Là một giao thức định tuyến trạng thái liên kết, OSPF duy trì cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết, thực sự là bản đồ cấu trúc liên kết mạng, trên mọi bộ định tuyến mà nó được triển khai. Trạng thái của một tuyến đường nhất định trong mạng là chi phí và thuật toán OSPF cho phép mọi bộ định tuyến tính toán chi phí của các tuyến đường đến bất kỳ điểm đến có thể truy cập nhất định nào. Trừ khi người quản trị đã tạo cấu hình, chi phí liên kết của đường dẫn kết nối với bộ định tuyến được xác định bởi tốc độ bit (1 Gbit/giây, 10 Gbit/giây, v.v.) của giao diện. Sau đó, một giao diện bộ định tuyến với OSPF sẽ quảng cáo chi phí liên kết của nó với các bộ định tuyến lân cận thông qua phát đa hướng, được gọi là thủ tục hello. Tất cả các bộ định tuyến có triển khai OSPF tiếp tục gửi các gói tin chào và do đó các thay đổi về chi phí liên kết của chúng được các bộ định tuyến lân cận biết đến. Thông tin về chi phí của một liên kết, đó là tốc độ của kết nối điểm tới điểm giữa hai bộ định tuyến, sau đó được truyền thông qua mạng bởi vì các bộ định tuyến OSPF quảng cáo thông tin mà chúng nhận được từ một bộ định tuyến lân cận đến tất cả các bộ định tuyến lân cận khác. Quá trình ngập lụt liên kết thông tin trạng thái thông qua mạng được gọi là đồng bộ hóa. Dựa trên thông tin này, tất cả các bộ định tuyến có triển khai OSPF liên tục cập nhật cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết của chúng với thông tin về cấu trúc liên kết mạng và điều chỉnh bảng định tuyến của chúng.
Một mạng OSPF có thể được cấu trúc hoặc chia nhỏ thành các khu vực định tuyến để đơn giản hóa việc quản trị và tối ưu hóa lưu lượng và sử dụng tài nguyên. Các khu vực được xác định bằng các số 32 bit, được thể hiện đơn giản bằng số thập phân hoặc thường bằng ký hiệu dấu chấm-thập phân được sử dụng cho địa chỉ IPv4. Theo quy ước, vùng 0 (không) hoặc 0.0.0.0, đại diện cho vùng lõi hoặc đường trục của mạng OSPF. Trong khi danh tính của các khu vực khác có thể được lựa chọn theo ý muốn; quản trị viên thường chọn địa chỉ IP của bộ định tuyến chính trong một khu vực làm định danh khu vực. Mỗi khu vực bổ sung phải có kết nối với khu vực xương sống OSPF. Các kết nối như vậy được duy trì bởi một bộ định tuyến kết nối, được gọi là bộ định tuyến khu vực lân cận (ABR). ABR duy trì cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết riêng biệt cho từng khu vực mà nó phục vụ và duy trì các tuyến đường tóm tắt cho tất cả các khu vực trong mạng.
OSPF phát hiện các thay đổi trong cấu trúc liên kết, chẳng hạn như lỗi liên kết và hội tụ trên một cấu trúc định tuyến không vòng lặp mới trong vòng vài giây.
OSPF đã trở thành một giao thức định tuyến động phổ biến. Các giao thức định tuyến động thường được sử dụng khác là RIPv2 và Border Gateway Protocol (BGP). Ngày nay, các bộ định tuyến hỗ trợ ít nhất một giao thức cổng nội bộ để quảng cáo bảng định tuyến của chúng trong mạng cục bộ. Các giao thức cổng nội bộ được triển khai thường xuyên bên cạnh OSPF là RIPv2, IS-IS và EIGRP (Giao thức định tuyến cổng bên trong nâng cao).