リンクステート型ルーティングプロトコル「OSPF」：CCENT／CCNA 試験対策 2015年版（20）

シスコの認定資格「CCENT／CCNA」のポイントを学ぶシリーズ。今回はリンクステート型のルーティングプロトコル「OSPF」を学習します。

[ドヴァ 齋藤貴幸，＠IT]

連載目次

　ネットワーク初心者がCCENT／CCNAを受験するために必要な知識を学ぶ本連載。前回は、シスコシステムズが発表しているCCENT試験内容の4.6「複数のルーティング手法とルーティング プロトコルの比較」の範囲から、ディスタンスベクター型のルーティングプロトコルの一つ「EIGRP」について説明しました。

　今回は、4.7「OSPF（シングル エリア）の設定と確認」の範囲から、リンクステート型のルーティングプロトコル「OSPF」（Open Shortest Path First）について説明します。

OSPFとは

　OSPFは、リンクステート型のルーティングプロトコルです。リンクステート型ルーティングプロトコルの特徴は、コンバージェンス（収束：ネットワークトポロジを把握した状態）までの時間が短いことです。ルーター間の回線の帯域幅を基準として、早い経路（帯域幅が太い経路）を最適経路とします。

参考記事

OSPFネットワークの確立と運用上の注意点

リンクステートルーティング（OSPF）の設定と確認

OSPFの特徴

　OSPFには、下記の特徴があります。

OSPFの特徴

　次項目で詳しく解説していきます。

OSPFを理解するポイント

ダイクストラ（Dijkstra）のアルゴリズム

　OSPFは、「SPF（Shortest Path First）アルゴリズム」をコストの計算に使います。SPFアルゴリズムは、「ダイクストラ（Dijkstra）のアルゴリズム」とも呼ばれています。

　SPFアルゴリズムは、自身のルーターを「根」とする宛先への経路を「木構造（SPFツリー）」で管理するために使います。

　SPFツリーを生成する計算が複雑であるため、CPUやメモリなどのリソースを多く使用します。

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ルーティング・プロトコルの役割を理解する

コスト

　「コスト」は、OSPFのメトリック（ルーターが最適経路を選択する基準となる値）です。基準である「10の8乗（100Mbps）を帯域幅で割った答え」がコスト値です。宛先ネットワークまでの経路のコスト値を合計し、最小の合計値の経路が最適経路であると判断します。

　コスト値はOSPFに計算させることもできますが、手動設定もできます。

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大規模で複雑なネットワークでの運用に堪えるOSP

エリア

　OSPFでは、ルーティングアップデートを届ける範囲を「エリア」と呼びます。使用するエリアの個数に応じて「シングルエリアOSPF」「マルチエリアOSPF」と使い分けます。今回はシングルエリアOSPFを説明します。

　エリアは一つしかありません。シングルエリアOSPFの場合、エリアを区別する番号は「0」と決められています。エリア番号0のエリアは、特別に「バックボーンエリア」と名前が付けられています。OSPFはEIGRPとは違い、AS（Autonomous System）番号を使用することはありません。

参考記事

OSPFのエリアの種類

プロセスID

　1台のルーターで複数のOSPFプロセスを動作させられます。このため、ルーターの中でどのOSPFであるかを特定するために、「プロセスID」という番号を使います。プロセスIDの範囲は「1〜65535」です。ただし、複数のOSPFプロセスを同一ルーターで稼働させることは現実的ではありません。

テーブル

　OSPFで使用するテーブルには、「ネイバーテーブル」「LSDB（トポロジテーブル」「ルーティングテーブル」があります。

　ネイバーテーブルは「隣接しているルーターの一覧」が保存されます。Helloパケットを交換できた隣接ルーターがネイバーテーブルに保存されます。

　LSDBには「トポロジ情報（ルーターの接続形態）」が保存されます。このトポロジ情報は、エリア内で共通の値となります。繰り返しですが、SPFツリーとは「LSDBを基に生成された自ルーターを根とした宛先ネットワークへのパスツリー（経路情報）」です。

　ルーティングテーブルには「最適経路」が保存されます。

LSUとLSA

　ネイバールーターからのLSR（Link State Request）に対し、「LSU（Link State Update）」を応答として返送します。LSUには複数の「LSA（Link State Advertisement）」が含まれます。

　一つ一つのLSAには、有効なインターフェースの情報として、「IPアドレス」や「コスト」「回線種別」などが含まれます。全てのネイバールーターとLSUを交換すると、SPFツリーが作成できます。

　LSUはEIGRPと同様に「VLSM（可変長サブネットマスク）」に対応しています。また、ネットワークトポロジの変更箇所だけをルーティングアップデートとしてアドバタイズ（広告）する「差分アップデート」に対応しています。

参考記事

OSPFのルータ、パケット、状態遷移、LSAの種類

　OSPFは、本記事の内容以外にも「代表ルーター（DR：Designated Router）」「バックアップ代表ルーター（BDR：Backup Designated Router）」「ルーターID」「プライオリティ値」や、ルーター間の接続形態による「ネットワークタイプ」についても理解が必要です。これらについては、次回説明します。

演習問題

Q1.　OSPFで最適パスの計算に使用されるのはダイクストラのアルゴリズムだが、EIGRPではどのアルゴリズムが使われるか。

ア ダイクストラ／イ ベルマンフォード／ウ．DUAL／エ SPB

A1.　「ウ」の「DUAL」が正解。
ベルマンフォードはRIPで使用されるアルゴリズム、SPBはレイヤー2でフレームが通過する経路を複数同時に使用するためのプロトコルである。

フキダシ内をクリックすると答えを表示します（表示後ページをリロードすると、再び非表示になります）

Q2.　1000Mbpsの帯域幅を持つインターフェースに対するコストは幾らか。

ア 0／イ 0.1／ウ 1／エ 10／オ 100

A2.　「ウ」の「1」が正解。
「100Mbps÷1000Mbps」となるので「0.1」と答えたいところだが、コスト値は整数値しかとらないので、1となる。基準となる「割られる数」が100Mbpsである事が原因。

対象方法は次の通りである。
1　bandwidth コマンドで帯域幅をインターフェースごとに指定する
2　ip ospf cost コマンドでOSPFコスト値をインターフェースごとに手動設定する
3　auto-cost reference-bandwidth コマンドをOSPF設定モードで入力する（単位Mbps）

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Q3.　リンクステート型ルーティングプロトコルを2つ選べ。

ア BGP／イ EIGRP／ウ IPX／エ IS-IS／オ OSPF

A3.　「エ」の「IS-IS」と「オ」の「OSPF」が正解。
アのBGPは、AS間をつなぐルーティングプロトコル、ウのIPXはIPと同様に「データそのものを定義するプロトコル」である。エのIS-ISはOSIによって定義されたリンクステート型のルーティングプロトコルだ。

フキダシ内をクリックすると答えを表示します（表示後ページをリロードすると、再び非表示になります）

　次回は、今回に続き4.7「OSPF（シングル エリア）の設定と確認」の範囲から、「代表ルーター（DR：Designated Router）」「バックアップ代表ルーター（BDR：Backup Designated Router）」「ルーターID」「プライオリティ値」などを説明します。

「CCENT/CCNA 試験対策 2014年版」バックナンバー

• ネットワークのトラブルシューティング――レイヤー3演習問題編
• ネットワークのトラブルシューティング――レイヤー3編
• ネットワークのトラブルシューティング――レイヤー2編
• ネットワークのトラブルシューティング――レイヤー1編
• スイッチのポートセキュリティ設定
• ネットワークデバイスのセキュリティ設定
• 時刻情報を同期する「NTP」の仕組みと、ルーターへの設定方法
• 「NAT」の仕組みとルーターへの設定方法
• 4種類のACLのルーターへの設定方法
• ACLごとの通過条件設定方法と適用場所、設定コマンド
• 標準ACL、拡張ACL、番号付きACL、名前付きACL――ACLの基礎知識と分類方法
• DHCPとは何か――ルーターでDHCPサーバーを稼働させるための設定方法や仕組み、シーケンス、メッセージの種類、リレー、リース期間
• VLAN間ルーティングの設定と確認
• OSPFv3とOSPFv2の違い、そして設定コマンド
• OSPFを理解する基本的なポイントと設定コマンドの使い方
• リンクステート型ルーティングプロトコル「OSPF」
• ディスタンスベクター型のルーティングプロトコル「IGRP」と「EIGRP」
• ディスタンスベクター型のルーティングプロトコル
• 所定のルーティング要件に対応するスタティックルート（静的ルート）またはデフォルトルートの、ルーティング設定と確認
• コマンドを使用したルーターの設定とネットワーク接続の確認
• 複数のルーティング手法とルーティングプロトコルの比較
• ルーター設定を行うためのCLIの設定と活用方法
• アクセスポートとトランクポート
• VLANで論理的に独立したネットワークを作成する
• ストア＆フォワード方式、カットスルー方式、CAMテーブル
• コリジョンドメインとブロードキャストドメイン
• トポロジとメディアアクセス制御を理解する
• デュアルスタック、トンネリング、NAT――IPv6とIPv4の共存方法
• ぶいろく？ ぶいしっくす？――初心者でも分かる「IPv6」の基礎
• 至高のネットワークアドレッシング方式学習法
• 究極の入門 プライベートIPアドレスとパブリックIPアドレス
• 超入門 ネットワークケーブルの種類と配線方式の違い
• ネットワークデバイス（ルーター、スイッチ、ブリッジ、ハブなど）の目的と機能 基礎の基礎
• 新人ネットワークエンジニアがまとめたTCP/IPプロトコルスタックとOSI参照モデルの基礎知識
• CCENT／CCNA取得を目指す皆さんへ

筆者プロフィール　齋藤貴幸

ドヴァ　ICTソリューション統轄本部 デベロップメント＆オペレーショングループ 2部

情報系専門学校の教員を12年勤めた後に同社へ入社、エンジニアへ転向。沖縄県と首都圏を中心にネットワーク構築業務に携わる。また、シスコ・ネットワーキングアカデミー認定インストラクタートレーナーとして、アカデミー参加校のインストラクターを指導している。炭水化物をこよなく愛する男。