OSPF의 특징 및 LSA(동적 라우팅)

OSPF는 "Open Shortest Path First"의 약자로 동적 라우팅 프로토콜 중 하나이며 실전에서 많이 사용하는 프로토콜이다. OSPF는 열려 있는 ("Open") 프로토콜로 어떤 제조사가 만든 라우터든 지원해 주기 때문에 사용 가능하다. OSPF는 규모가 크고 성장하는 Network를 위해 고안이 되었다. (RIP 또한 오픈 아키텍처이다.)

 

OSPF는 RIP의 한계를 극복한 프로토콜로 다음과 같은 9가지의 특징을 가지고 있다.

1	OSPF는 규모가 크고 성장하는 Network를 위해 고안되었으며, 대규모 네트워크에 적합한 장비이다.
2	각 라우터는 OSPF 데이터베이스를 토대로 Dijkstra Algorithm(다이크스트라 알고리즘)을 수행해 최적경로를 산출하여 라우팅 테이블에 적재한다.
3	RIP과 동일하게 같은 AS에서 통신하는 IGP(Interior Gateway Protocol)이다.
4	Open Archiecture로서 특정 Vendor에 종속적이지 않고, 어느 제조사가 만든 라우터든 지원한다.
5	Convergence(변화 수렴, 통합)의 속도는 Routing Change가 즉시 Flooding 되어 각 Router에서 병렬 계산되므로 대단히 빠르다. 즉 라우터에 변화가 생기는 즉시 해당 정보를 다른 라우터로 흩어 뿌린다. 동기화 속도가 Default 5초에서 46초로, 변화에 대한 동기화가 라우터가 수에 관계없이 최소 5초에서 최대 46초 안에는 무조건 가능하다.  병렬 계산이 요구되기 때문에 동시 여러 개의 연산이 필요하다. (Multi-task에 능하여야 한다.) 따라서 저가의 장비로는 OSPF를 사용하기 힘들며, 고가의 라우터 장비에서 사용하는 프로토콜이다.
6	VLSM 및 CIDR을 지원한다.
7	OSPF는 Network 확장에 한계가 없으며, Network에 변화가 있을 때, 전체 데이터가 아닌 변화된 부분만 Multicast (224.0.0.5, D class)로 Link State Update를 하기 때문에 RIP와 같이 변화에 관계없이 전체 데이터를 30초마다 정보를 송수신하는 프로토콜보다 대역폭 사용이 적다. (RIP는 224.0.0.9, EIGRP는 224.0.0.10)
8	OSPF는 Bandwidth(대역폭)에 기초한 Cost Value를 Path Selection Method(Metric 값)으로 사용한다. 대역폭이랑 "도로의 차선"이란 동일하다.  차선이 많을수록 한 번에 통과할 수 있는 차량이 많듯이, 대역폭이 클수록 한 번에 전송 가능한 데이터가 많아지기 때문에 통신이 빠르다. (대역폭과 속도는 비례)
9	OSPF에서는 라우팅 정보를 "LSA(Link State Advertisement)"라고 하며, RIP와 결정적으로 다른 가장 중요한 특징이다.

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LSA (Link State Advertisement)

OSPF는 RIP와 같이 2가지 정보(via(방향), metric(거리))에 LSA를 더하여 보낸다. LSA는 "지역 정보"에 관한 것으로 데이터가 어느 영역(Area)에서 왔는지에 대한 정보를 알려준다. 따라서 OSPF는 이 지역 정보를 통해서 어디서부터 왔는지 확인 가능하다.

 

지역, 영역, Area 정보

LSA

 

우리나라 지도를 예시로 들면, 경상남도 전라도 충청도 경기도 강원도 등으로 지역을 나누어 지역 정보를 함께 넣어 데이터를 전송하여, 이 데이터는 경상도로부터 왔고 이 데이터는 전라도로부터 왔음을 알 수 있다. 또 외국에서 공항을 통해 넘어와 귀화한 데이터(즉 다른 프로토콜에서 넘어와 현재 프로토콜에 적합하도록 변형시킨 데이터)에 대해 외국에서 넘어온 데이터라는 것을 지역 정보를 통하여 알 수 있다.

 

다음의 Area(영역)에 대한 그림이다.

 

LSA "Area"

명칭에 대한 설명은 다음과 같다.

 

명칭	설명
IR (Inter Router)	Area 내에 포함되어 있는 라우터를 IR이라고 한다. IR의 인터페이스는 모두 해당 AREA의 번호를 가진다.
ABR (Area Border Router)	Area와 Area 경계선에 있는 라우터를 ABR이라고 한다. ABR은 적어도 하나의 인터페이스는 Area 0에 속해야 한다는 것이다. 만약 Area에 붙지 못하는 경우 가상 링크를 통해 속하게 한다. R3가 ABR이며, R4에게 R1, R2에 대한 정보를 제공한다.
ASBR (Autonomous System Border Router)	라우터의 인터페이스 중 일부가 OSPF 영역 밖에 있는 경우의 라우터를 ASBR이라고 한다. 위의 경우, RIP와 OSPF는 다른 프로토콜이어서 통신이 불가능하기 때문에 재분배(Redistribution)가 필요한데, 이곳에 사용하는 것이 ASBR이다. R5가 ASBR이며, 통신이 불가능한 R6와 R4에게 서로의 정보를 번역해 주는 역할을 한다.
ABR/ASBR	ABR이면서 ASBR인 경우로, Area 경계와 AS 경계 모두 있는 경우이다.

 

OSPF에서는 네트워크를 여러 Area로 나누고 OSPF 라우팅 정보를 몇 가지로 구분하여 적당히 작은 라우팅 테이블을 구현한다. Area를 나누는 데 있어서 중요한 기준 중 하나는 "Area 0 (중심이 되는 Area, Backbone(척추) Area)가 있어야 하며, 다른 Area들은 모두 Area 0와 붙어 있어야 한다"이며, 만약 그렇게 되지 않는 경우, 가상 링크(Virtual Link)를 통해 연결하여야 한다.

 

Area 0에 다른 모든 영역이 붙어있어야 하는 이유는 Area 0가 축약(Summarization) 기능을 담당하기 때문이다. OSPF는 대규모 네트워크에 사용되는 프로토콜이다. 축약 기능이 존재하지 않으면 라우터는 데이터 저장 공간이 무한한 것이 아니기 때문에, 과부하가 걸리게 된다. 따라서 과부하를 막기 위해 축약 기능이 필요하며 모든 영역은 이 영역에 붙어 있어야 하는 것이다.

 

RIP는 이러한 LSA 정보가 없기 때문에 라우팅 테이블에서 코드 값이 "R" 하나밖에 없었다. 그러나 OSPF는 LSA 정보로 인하여 코드값이 6개가 존재한다. 다음은 라우팅 테이블에서 확인 가능한 코드 정보들이다.

 

위의 6개 코드가 LSA 정보로 인하여 분류되는 6개의 코드 값이다. ①, ②번은 네트워크 기초에서 배우는 것이지만 나머지 4개는 고급 기술이기 때문에 네트워크 기초 파트에서 배우지는 않는다.

 

LSA가 제공하는 지역 정보로 인하여 OSPF는 디테일링한 라우팅이 가능하여, 굉장히 복잡하며, 실무에서 가장 대표적으로 쓰이는 프로토콜이다.