10.1.2 Το Ανοιχτό Πρωτόκολλο SPF

Σαν το RIP, η δρομολόγηση OSPF (Ανοιχτή Πρώτα η Βραχύτερη Διαδρομή) χρησιμοποιείται για δρομολόγηση ενδοαυτόνομου συστήματος. Ο όρος «ανοικτή» στο όνομα δηλώνει ότι η προδιαγραφή του πρωτοκόλλου δρομολόγησης είναι δημόσια διαθέσιμα (σε αντίθεση για παράδειγμα με το πρωτόκολλα EIGRP της Cisco). Η πιο πρόσφατη έκδοση του OSPF, έκδοση 2, ορίζεται στο RFC 2328.

Το καινούργιο πρωτόκολλο ονομάζεται Ανοιχτό SPF (Open SPF, OSPF) και υλοποιεί πολλούς φιλόδοξους στόχους:

§ Όπως είναι φανερό και από το όνομά του, η προδιαγραφή του πρωτοκόλλου είναι διαθέσιμη στη δημοσιευμένη βιβλιογραφία. Η δημιουργία ενός ανοιχτού προτύπου που μπορεί να εφαρμοστεί από οποιονδήποτε χωρίς να απαιτείται καταβολή ποσού για την άδεια χρήσης ενθάρρυνε πολλούς κατασκευαστές να το υποστηρίξουν. Έτσι το OSPF έχει γίνει δημοφιλής αντικαταστάτης ως προς τα πρωτόκολλα αποκλειστικής εκμετάλλευσης.

§ Το OSPF διαθέτει δρομολόγηση τύπου υπηρεσίας (type of service routing). Οι διαχειριστές μπορούν να εγκαταστήσουν πολλαπλά δρομολόγια προς ένα συγκεκριμένο προορισμό, ένα για κάθε προτεραιότητα ή τύπο υπηρεσίας. Κατά τη δρομολόγηση ενός πακέτου, ο δρομολογητής που εκτελεί το OSPF χρησιμοποιεί και τη διεύθυνση προορισμού και το πεδίο του τύπου υπηρεσίας μιας κεφαλίδας ΙΡ προκειμένου να επιλέξει δρομολόγιο. Το OSPF είναι ένα από τα πρώτα πρωτόκολλα TCP/IP που παρείχαν δυνατότητες δρομολόγησης τέτοιου τύπου.

§ Το OSPF παρέχει εξισορρόπηση φορτίου. Αν ένας διαχειριστής ορίσει πολλά δρομολόγια ίδιου κόστους προς έναν προορισμό, το OSPF κατανέμει την κίνηση εξίσου σε όλους τους δρομολογητές. Και πάλι συγκαταλέγεται μεταξύ των πρώτων ανοιχτών πρωτοκόλλων RIP που παρέχουν εξισορρόπηση φορτίου - πρωτόκολλα όπως το RIP υπολογίζουν ένα μόνο δρομολόγιο για κάθε προορισμό.

§ Για να είναι πιο εύκολη η ανάπτυξη και η διαχείριση των δικτύων σε κάθε τοποθεσία, το OSPF δίνει τη δυνατότητα σε μια τοποθεσία να διαχωρίσει τα δίκτυα και τους δρομολογητές της σε υποομάδες που λέγονται περιοχές (areas). Κάθε περιοχή είναι αυτόνομη – η γνώση της τοπολογίας μιας περιοχής παραμένει κρυφή για τις υπόλοιπες περιοχές. Έτσι, πολλές ομάδες μέσα σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία μπορούν να συνεργάζονται στη χρήση του OSPF, ενώ παράλληλα κάθε ομάδα θα διατηρεί το δικαίωμα να αλλάζει την τοπολογία των εσωτερικών δικτύων της ανεξάρτητα από τις υπόλοιπες.

§ Το πρωτόκολλο OSPF ορίζει ότι όλες οι ανταλλαγές μεταξύ δρομολογητών μπορούν να πιστοποιηθούν. Το OSPF υποστηρίζει πολλά μοντέλα πιστοποίησης, και δίνει ακόμα και τη δυνατότητα σε κάθε περιοχή να επιλέγει διαφορετικό μοντέλο πιστοποίησης από τις άλλες. Σκοπός της πιστοποίησης είναι να εγγυηθεί ότι οι πληροφορίες δρομολόγησης θα διαδίδονται μόνο από έμπιστους δρομολογητές. Για να κατανοήσουμε τη σπουδαιότητα αυτού του μηχανισμού, ας δούμε τι μπορεί να συμβεί όταν χρησιμοποιείται το RIP1 χωρίς πιστοποίηση. Αν κάποιο κακόβουλο άτομο χρησιμοποιήσει έναν προσωπικό υπολογιστή για να διαδώσει μηνύματα RIP με τα οποία θα κοινοποιεί δρομολόγια χαμηλού κόστους, οι υπόλοιποι δρομολογητές και υπολογιστές που εκτελούν το RIP θα αλλάξουν τα δρομολόγιά τους και θα αρχίσουν να στέλνουν αυτοδύναμα πακέτα στον προσωπικό υπολογιστή.

§ Το OSPF υποστηρίζει δρομολόγια για συγκεκριμένους υπολογιστές, υποδίκτυα, και αταξικές διευθύνσεις, εκτός από τα δρομολόγια ταξικών δικτύων. Όλα αυτά τα είδη δρομολογίων μπορεί να είναι απαραίτητα σε ένα μεγάλο διαδίκτυο.

§ Για να καλύψει δίκτυα πολλαπλής πρόσβασης, όπως το Ethernet, το OSPF επεκτείνει τον αλγόριθμο SPF κατάστασης συνδέσμου. Κατά τον εν λόγω αλγόριθμο κάθε δρομολογητής που εκτελεί το SPF εκπέμπει κατά διαστήματα μηνύματα κατάστασης συνδέσμου, σχετικά με κάθε προσπελάσιμο γείτονα. Αν Κ δρομολογητές είναι συνδεδεμένοι με ένα δίκτυο Ethernet, τότε θα μεταδώσουν Κ² μηνύματα προσπελασιμότητας. Το OSPF ελαχιστοποιεί τις μεταδόσεις μέσα από μια πιο περίπλοκη τοπολογία, στην οποία κάθε κόμβος αναπαριστά ένα δρομολογητή ή ένα δίκτυο. Έτσι το OSPF δίνει τη δυνατότητα σε κάθε δίκτυο πολλαπλής πρόσβασης να έχει μια συγκεκριμένη πύλη (δηλαδή, ένα συγκεκριμένο δρομολογητή) η οποία να στέλνει μηνύματα κατάστασης συνδέσμου εκ μέρους όλων των δρομολογητών που είναι συνδεδεμένοι με το δίκτυο. Τα μηνύματα αυτά αναφέρουν την κατάσταση όλων των συνδέσμων μεταξύ δικτύου και δρομολογητών που είναι συνδεδεμένων με αυτό. Το OSPF αξιοποιεί επίσης τις δυνατότητες εκπομπής του υλικού, όπου υπάρχουν, για την παράδοση μηνυμάτων κατάστασης συνδέσμων.

§ Για την επίτευξη της μέγιστης δυνατής ευελιξίας, το OSPF δίνει τη δυνατότητα στους διαχειριστές να περιγράφουν μια εικονική τοπολογία δικτύου ώστε να ξεφεύγουν από τις λεπτομέρειες των φυσικών συνδέσεων. Για παράδειγμα, ένας διαχειριστής μπορεί να διευθετήσει έναν εικονικό σύνδεσμο μεταξύ δύο δρομολογητών στο γράφημα της δρομολόγησης, ακόμα και αν η φυσική σύνδεση μεταξύ των δύο δρομολογητών απαιτεί επικοινωνία μέσω ενός μεταβατικού δικτύου.

§ Το OSPF δίνει τη δυνατότητα σε δρομολογητές να ανταλλάσσουν πληροφορίες δρομολόγησης που προέρχονται από άλλες (εξωτερικές) τοποθεσίες. Κατά βάση, ένας ή περισσότεροι δρομολογητές που είναι συνδεδεμένοι με άλλες τοποθεσίες λαμβάνουν πληροφορίες για αυτές τις τοποθεσίες και τις συμπεριλαμβάνουν στα μηνύματα ενημέρωσης που στέλνουν. Η μορφή του μηνύματος είναι διαφορετική όταν μεταφέρει πληροφορίες που προέρχονται από εξωτερικές πηγές και όταν μεταφέρει πληροφορίες που προέρχονται από εσωτερικούς δρομολογητές, έτσι δε υπάρχει καμία ασάφεια όσον αφορά την προέλευση ή την αξιοπιστία των δρομολογίων.

Μορφή μηνυμάτων OSPF

Κάθε μήνυμα OSPF ξεκινά με μια σταθερή κεφαλίδα 24 οκτάδων, όπως φαίνεται στην Εικόνα 10.5:

0	8	16	24	31
ΕΚΔΟΣΗ (1) Ι		ΤΥΠΟΣ	ΜΗΚΟΣ ΜΗΝΥΜΑΤΟΣ
ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΙΡ ΔΡΟΜΟΛΟΓΗΤΗ ΠΡΟΕΛΕΥΣΗΣ
ID ΠΕΡΙΟΧΗΣ
ΑΘΡΟΙΣΜΑ ΕΛΕΓΧΟΥ			ΤΥΠΟΣ ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ
ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ (οκτάδες 0-3)
ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ (οκτάδες 4-7)

Εικόνα 10.5: Η σταθερή κεφαλίδα μήκους 24 οκτάδων των μηνυμάτων OSPF

Το πεδίο ΕΚΔΟΣΗ (Version) προσδιορίζει την έκδοση του πρωτοκόλλου.

Το πεδίο ΤΥΠΟΣ (Type) ορίζει τον τύπο του μηνύματος, ως εξής…

Τύπος	Σημασία
1	Hello (χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της προσπελασιμότητας)
2	Περιγραφή βάσης δεδομένων (τοπολογία)
3	Αίτηση κατάστασης συνδέσμου
4	Ενημέρωση κατάστασης συνδέσμου
5	Επιβεβαίωση κατάστασης συνδέσμου

Το πεδίο με την ετικέτα ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΙΡ ΔΡΟΜΟΛΟΓΗΤΗ ΠΡΟΕΛΕΥΣΗΣ (Source Router ΙΡ Address) ορίζει τη διεύθυνση του αποστολέα, ενώ το πεδίο με την ετικέτα ID ΠΕΡΙΟΧΗΣ (Area ID) προσδιορίζει τον 32μπιτο αναγνωριστικό αριθμό της περιοχής.

Λόγω του ότι κάθε μήνυμα μπορεί να περιλαμβάνει πιστοποίηση, το πεδίο ΤΥΠΟΣ ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ (Authentication Type) προσδιορίζει ποιο μοντέλο πιστοποίησης χρησιμοποιείται (προς το παρόν, το Ο σημαίνει έλλειψη πιστοποίησης και το 1 σημαίνει ότι χρησιμοποιείται ένας απλός κωδικός πρόσβασης).