Was ist OSPF?

Open Shortest Path First (OSPF) ist ein Interior-Gateway-Protokoll, das einen Link-State-Algorithmus verwendet, um den kürzesten Weg zu jedem Ziel innerhalb einer Routing-Domäne zu berechnen. Jeder Router leitet Link-State-Informationen an seine Nachbarn weiter, erstellt eine identische Topologiekarte und führt unabhängig eine „Shortest-Path-First“-Berechnung durch, um schleifenfreie Routen auszuwählen.

Die wichtigsten Erkenntnisse

• OSPF ist ein Link-State-IGP, das die kürzesten Wege mithilfe eines SPF-Algorithmus berechnet.
• OSPFv2 leitet IPv4-Pakete weiter; OSPFv3 leitet IPv6-Pakete und Dual-Stack-Netzwerke weiter.
• Bereiche – Backbone-Bereich 0 sowie Standard-, Stub- und NSSA-Bereiche – begrenzter Flooding-Umfang.
• Nachbarn durchlaufen die Phasen „Hallo“, „Datenbanksynchronisierung“ und „Vollständige Adjazenzzustände“.
• VOS unterstützt OSPFv2 und OSPFv3 mit Authentifizierung, BFD und Weiterverteilung.

Auf dieser Seite: Warum das wichtig ist · So funktioniert es · Arten · OSPF & Versa · Häufig gestellte Fragen

Warum ist OSPF wichtig?

OSPF ist eines der beiden vorherrschenden internen Gateway-Protokolle (das andere ist IS-IS) für das Routing innerhalb eines autonomen Systems – sei es ein Campus, eine Rechenzentrumsstruktur oder die LAN-Seite einer SD-WAN-Niederlassung. Da jeder Router in einem Bereich über eine identische Topologiekarte verfügt, konvergiert OSPF nach einem Verbindungsausfall schnell, ohne dass eine Neuberechnung nach dem Distanzvektor-Prinzip erforderlich ist.

Dies ist auch deshalb von Bedeutung, weil es sich um einen offenen, herstellerneutralen Standard (RFC 2328) handelt, sodass OSPF problemlos zwischen Geräten verschiedener Hersteller im selben Segment zusammenarbeitet. Seine Bereichshierarchie begrenzt, wie weit sich Topologieänderungen ausbreiten – dies ist die Standardwahl für das Routing innerhalb eines Netzwerks, im Gegensatz zum Routing zwischen Netzwerken, wo BGP die Aufgabe übernimmt.

Was ist OSPF?

OSPF-Router tauschen Link-State-Advertisements (LSAs) aus, die ihre eigenen Verbindungen beschreiben, und leiten diese LSAs anschließend an jeden Router im Bereich weiter, wodurch auf jedem Router eine identische Link-State-Datenbank (LSDB) aufgebaut wird. Jeder Router führt dann anhand dieser Datenbank eine „Shortest-Path-First“-Berechnung durch, um seine eigene schleifenfreie Routingtabelle zu erstellen – kein Router vertraut den Routen eines anderen, sondern nur seinen eigenen, unverfälschten und überprüfbaren Link-State-Daten.

Zuvor müssen Router jedoch Nachbarn werden: Sie senden Hello-Pakete an die Multicast-Adresse 224.0.0.5, wodurch die Beziehung die Zustände „Down“, „Init“ und „2-Way“ durchläuft. Auf Broadcast-Segmenten wählen Router einen Designated Router (DR) und einen Backup-DR und gehen nur mit diesen beiden eine vollständige Nachbarschaft ein, wodurch die Datenübertragung von „All-to-All“ auf „Hub-and-Spoke“ umgestellt wird. Bei Punkt-zu-Punkt-Verbindungen entfällt die Wahl, und es wird direkt eine vollständige Nachbarschaft hergestellt.

OSPF-Varianten

Die heutigen Adressfamilien werden durch zwei Versionen abgedeckt. OSPFv2 (RFC 2328) leitet IPv4-Adressen weiter. OSPFv3 (RFC 5340) leitet IPv6-Adressen weiter und in neueren Implementierungen auch IPv4-Adressen – dabei handelt es sich um eine von OSPFv2 getrennte Instanz für Dual-Stack-Netzwerke.

Bereiche sind der Skalierungsmechanismus von OSPF. Bereich 0, das Backbone, ist obligatorisch, und jeder andere Bereich muss mit ihm verbunden sein. Standardbereiche enthalten vollständige Informationen zu Routen zwischen Bereichen und zu externen Routen. Stub-Bereiche blockieren externe Routen und nutzen stattdessen eine Standardroute. NSSA-Bereiche stellen einen Mittelweg dar: Sie verhalten sich beim Datenverkehr zwischen Bereichen wie Stub-Bereiche, können jedoch eine begrenzte Anzahl externer Routen importieren und weiterleiten.

Der Netzwerktyp wird pro Schnittstelle festgelegt: Bei einem Broadcast-Netzwerk wird ein DR/BDR gewählt; bei einem Punkt-zu-Punkt-Netzwerk entsteht eine vollständige Nachbarschaft ohne Wahl – dies ist der empfohlene Typ für ein Segment mit zwei Routern.

OSPF & Versa

VOS führt OSPFv2 und OSPFv3 als Instanzen innerhalb eines virtuellen Routers aus, wobei jede Instanz über eine eigene Router-ID, eigene Bereiche (Standard, NSSA oder Stub) sowie bereichsspezifische Netzwerktypen, Prioritäten und Authentifizierungsverfahren verfügt. Nicht zum Backbone gehörende Bereiche ohne direkte Backbone-Verbindung erreichen Bereich 0 über virtuelle Verbindungen. Unabhängig davon unterstützt OSPFv2-Bereich 0 eine Scheinverbindung – eine logische bereichsinternen Verbindung, die über das Backbone-Netzwerk geführt wird, sodass über das Backbone ausgetauschte Routen als bereichsintern klassifiziert und gegenüber einem Backdoor-Pfad bevorzugt werden. Die Authentifizierung erfolgt über MD5, ein einfaches Passwort oder Schlüsselkettenlisten, und BFD erkennt einen Sitzungsausfall innerhalb von Millisekunden.

VOS empfiehlt, ein Segment mit zwei Routern als Punkt-zu-Punkt-Verbindung zu konfigurieren, um unnötige DR-/BDR-Wahlen zu vermeiden. Wenn sowohl OSPF als auch BGP in einem SD-WAN-Overlay laufen, setzt VOS bei weitergeleiteten Routen das OSPF-Down-Bit und ein Domänen-VPN-Tag, damit ein PE-Router keine Routen erneut importiert, die er bereits selbst generiert hat. Interne OSPF-Routen haben eine geringere administrative Distanz als externe (30 gegenüber 110). Weitere Informationen zur Weiterverteilung finden Sie im SD-WAN-Designleitfaden, und zur Diagnose einer blockierten Nachbarschaft lesen Sie den Abschnitt „Fehlerbehebung bei OSPF-Nachbarschaftsbeziehungen “.

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Unterschied zwischen OSPFv2 und OSPFv3?

OSPFv2 leitet IPv4-Pakete weiter und ist in RFC 2328 definiert. OSPFv3 erweitert dasselbe Link-State- und SPF-Konzept, um IPv6 – und in aktuellen Implementierungen auch IPv4 – als separate Protokollinstanz mit eigener LSDB weiterzuleiten, die parallel zu oder anstelle von OSPFv2 konfiguriert wird.

Was ist ein OSPF-Bereich, und warum nutzt OSPF diese?

Ein Bereich ist eine Gruppe von Routern und Verbindungen, die eine identische Link-State-Datenbank gemeinsam nutzen. Bereiche begrenzen die Ausbreitung von Topologieänderungen und sorgen so dafür, dass die SPF-Berechnung und die Datenbank auch in großen Netzwerken überschaubar bleiben. Jeder Bereich muss mit dem Backbone, also Bereich 0, verbunden sein.

Was ist der Unterschied zwischen einem Stub-Bereich und einem NSSA?

Ein Stub-Bereich blockiert extern weitergeleitete Routen und greift stattdessen auf eine Standardroute zurück, wodurch seine Link-State-Datenbank verkleinert wird. Ein NSSA verhält sich beim Bereichsübergreifenden Datenverkehr genauso, kann jedoch weiterhin eine begrenzte Anzahl externer Routen importieren und diese an das Backbone weiterleiten.

Warum wählt OSPF in Broadcast-Netzwerken einen Designated Router aus?

In einem Segment mit Mehrfachzugriff würde jeder Router, der mit jedem anderen Router eine vollständige Nachbarschaftsbeziehung eingeht, redundante Link-State-Updates über das gesamte Segment hinweg weiterleiten. Durch die Wahl eines DR und eines BDR können die übrigen Router eine vollständige Nachbarschaftsbeziehung nur zu diesen beiden aufbauen, wodurch die Weiterleitung auf ein Hub-and-Spoke-Muster reduziert wird.

Warum bleiben OSPF-Nachbarn im „Stuck“-Zustand hängen, anstatt den „Full“-Zustand zu erreichen?

Häufige Ursachen sind unter anderem ein deaktiviertes oder passives OSPF auf einer Schnittstelle, ein Problem mit der Erreichbarkeit auf Layer 2 oder im Multicast-Bereich, nicht übereinstimmende Bereichs-IDs, Netzwerktypen, Subnetzmasken, Hello-/Dead-Timer, Authentifizierung oder eine nicht übereinstimmende MTU – jede dieser Ursachen führt dazu, dass die Adjazenz in einem bestimmten, identifizierbaren Zustand ins Stocken gerät.

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