Компьютерные сети. 6-е изд.

Многие АС в интернете сами по себе довольно крупные, и управлять ими непросто. OSPF позволяет делить их на пронумерованные области (areas), то есть на сети или множества смежных сетей. Области не должны перекрываться, но не обязаны быть исчерпывающими: некоторые маршрутизаторы могут не принадлежать ни к одной из них. Если маршрутизатор полностью принадлежит к какой-то области, он называется внутренним маршрутизатором (internal router). Область — это обобщение отдельной сети. За пределами области видны ее адреса, но не ее топология. Это упрощает масштабирование процесса маршрутизации.

У каждой АС есть магистральная область (backbone area), область 0. Маршрутизаторы, расположенные в ней, называются магистральными маршрутизаторами (backbone routers). Все области соединены с магистралью, например, туннелями, так что по магистрали можно попасть из одной области АС в любую другую. Туннель представляется на графе в виде ребра и обладает стоимостью. Как и в случае других областей, топология магистрали за ее пределами не видна.

Маршрутизатор, подключенный одновременно к двум или нескольким областям, называется пограничным маршрутизатором области (area border router). Он также должен быть частью магистрали. Его задача — собирать сведения об адресах одной области и передавать их другим областям. Эти сведения включают стоимость передачи, но не содержат полной информации о топологии области. Зная стоимость, хосты других областей могут выбрать пограничный маршрутизатор, через который они войдут в эту область. Отсутствие информации о топологии уменьшает трафик и упрощает вычисление кратчайших путей для маршрутизаторов вне данной области. Но если вне области есть только один пограничный маршрутизатор, эти сведения передавать бессмысленно. Все пути за ее пределы начинаются с указания «Идите на пограничный маршрутизатор». Такая область называется тупиковой областью (stub area).

Последний тип маршрутизаторов — пограничные маршрутизаторы автономной системы (AS boundary routers). Они прокладывают пути на внешние адреса в других АС области. Внешние маршруты становятся адресатами, до которых можно добраться через пограничный маршрутизатор АС с определенными затратами. Внешний путь может проходить один или несколько таких маршрутизаторов. Связь между АС, областями и разными типами маршрутизаторов показана на илл. 5.66. Один маршрутизатор может играть несколько ролей — например, быть и пограничным, и магистральным.

Илл. 5.66. Взаимосвязь между АС, магистралями и областями в OSPF

При нормальной работе алгоритма у всех маршрутизаторов, принадлежащих к одной области, имеется одна и та же база данных состояния каналов и один алгоритм выбора кратчайшего пути. Работа маршрутизатора состоит в расчете кратчайшего пути от самого себя до всех остальных маршрутизаторов этой области. Маршрутизатор, соединенный с несколькими областями, должен иметь базы данных для каждой из них. Кратчайший путь для каждой области вычисляется отдельно.

Для отправителя и получателя из одной области выбирается наилучший внутриобластной маршрут (не выходящий за ее пределы). Для отправителя и получателя из разных областей межобластной маршрут проходит от источника к магистрали, затем по магистрали к области назначения, а затем уже к получателю. В результате возникает конфигурация «звезда», в которой магистраль исполняет роль концентратора, а области являются лучами. При выборе пути учитываются издержки, поэтому разные маршрутизаторы могут попадать на магистраль через разные пограничные маршрутизаторы области. Пакеты направляются от отправителя к получателю в исходном виде. Они не помещаются в другие пакеты и не туннелируются (помимо случаев, когда они направляются в области, с которыми магистраль соединена туннелем). Кроме того, пути к внешним адресам сопровождаются внешними издержками (от пограничного маршрутизатора по внешнему пути) или только внутренними (в пределах АС).

При запуске маршрутизатор отправляет сообщение HELLO (приветствие) по всем своим двухточечным линиям и производит многоадресную рассылку по локальным сетям группе, куда входят все остальные маршрутизаторы. Благодаря ответам маршрутизатор знакомится со своими соседями. Все маршрутизаторы одной LAN являются соседями.

Протокол OSPF работает за счет обмена информацией между смежными маршрутизаторами (а это не то же самое, что соседние). В частности, взаимодействие каждого маршрутизатора со всеми остальными неэффективно. Поэтому один из них становится назначенным маршрутизатором (designated router, DR). Он считается смежным (adjacent) со всеми остальными маршрутизаторами данной LAN и обменивается с ними информацией. По сути, он выступает в роли узла, представляющего LAN. Соседние маршрутизаторы, не являющиеся смежными, не обмениваются данными друг с другом. На случай выхода из строя основного назначенного маршрутизатора существует резервный, готовый заменить его в любой момент.