پروتکل OSPF (Open Shortest Path First) یکی از پروتکل‌های مسیریابی پرکاربرد در شبکه‌های کامپیوتری است که به‌طور گسترده در شبکه‌های سازمانی و اینترنت استفاده می‌شود. این پروتکل از نوع Link-State بوده و با استفاده از الگوریتم Dijkstra، کوتاه‌ترین مسیر را برای انتقال داده‌ها بین روترها تعیین می‌کند. با ویژگی‌هایی مانند مقیاس‌پذیری، انعطاف‌پذیری و توانایی پشتیبانی از شبکه‌های پیچیده OSPF به ابزاری قدرتمند برای مدیریت ترافیک و بهبود عملکرد شبکه تبدیل شده است. در این مقاله با عملکرد، ویژگی‌ها، مزایا و کاربردهای OSPF آشنا خواهید شد.

پروتکل OSPF چیست؟

پروتکل OSPF (Open Shortest Path First) یکی از پروتکل‌های مسیریابی دینامیک در شبکه‌های کامپیوتری است که برای پیدا کردن بهترین مسیر جهت انتقال داده‌ها بین دستگاه‌های مختلف در شبکه استفاده می‌شود. این پروتکل از نوع Link-State بوده و با جمع‌آوری اطلاعات دقیق از توپولوژی شبکه و اعمال الگوریتم Dijkstra، کوتاه‌ترین مسیر ممکن برای انتقال داده‌ها را مشخص می‌کند. OSPF در لایه ۳ مدل OSI عمل می‌کند و به‌ویژه برای شبکه‌های بزرگ و پیچیده طراحی شده است که نیازمند مقیاس‌پذیری و انعطاف‌پذیری بیشتری هستند. 

یکی از ویژگی‌های بارز OSPF این است که به‌صورت استاندارد باز (Open Standard) طراحی شده و می‌تواند بین دستگاه‌های مختلف از تولیدکنندگان گوناگون استفاده شود. این پروتکل با تقسیم‌بندی شبکه به نواحی (Areas) و استفاده از سلسله‌مراتب منطقی، عملکرد شبکه را بهینه می‌کند و از ایجاد حلقه‌های مسیریابی جلوگیری می‌نماید. OSPF امکان تعریف اولویت‌بندی مسیرها را فراهم می‌کند و از امکانات پیشرفته‌ای مانند پشتیبانی از مسیریابی IPv4 و IPv6 بهره می‌برد که آن را به یکی از قدرتمندترین پروتکل‌های مسیریابی تبدیل کرده است.

تاریخچه کوتاه

پروتکل OSPF در دهه 1980 میلادی توسط Internet Engineering Task Force (IETF) به عنوان یک جایگزین مدرن برای پروتکل مسیریابی قدیمی RIP توسعه یافت. هدف اصلی از طراحی OSPF، ارائه پروتکلی مقیاس‌پذیر و کارآمد بود که بتواند با پیچیدگی‌های شبکه‌های بزرگتر سازگار شود. نسخه اول OSPF در سال 1989 به صورت استاندارد منتشر شد و از آن زمان تاکنون با انتشار نسخه‌های جدید، پیشرفت‌های متعددی در این پروتکل صورت گرفته است.

پروتکل OSPF چگونه کار می‌کند؟

1. شناسایی همسایه‌ها (Neighbor Discovery):

در این مرحله، هر روتر OSPF بسته‌های سلام (Hello Packets) را به شبکه‌های متصل ارسال می‌کند تا دیگر روترهای موجود در شبکه را شناسایی کند. این بسته‌ها شامل اطلاعاتی مانند شناسه روتر و فواصل زمانی Hello هستند.

2. ایجاد رابطه همسایگی (Adjacency Formation):

پس از شناسایی همسایگان، روترها ارتباطی به نام Adjacency برقرار می‌کنند. این ارتباط مستمر به تبادل اطلاعات مسیریابی بین روترها کمک می‌کند تا شبکه به درستی مسیریابی شود.

3. اشتراک‌گذاری اطلاعات حالت پیوند (Link-State Advertisement):

در این مرحله، هر روتر اطلاعات توپولوژی شبکه خود را به روترهای همسایه ارسال می‌کند. این اطلاعات شامل اینترفیس‌های متصل به روتر و شبکه‌های مربوط به هر اینترفیس است.

4. محاسبه کوتاه‌ترین مسیر (Shortest Path Calculation):

پس از دریافت اطلاعات توپولوژی، هر روتر از الگوریتم Dijkstra برای محاسبه بهترین و کوتاه‌ترین مسیر به مقصدهای مختلف استفاده می‌کند. این محاسبات بر اساس اطلاعات حالت پیوند صورت می‌گیرد.

5. بروزرسانی جداول مسیریابی (Routing Table Update):

بعد از محاسبه کوتاه‌ترین مسیر، جدول مسیریابی هر روتر به‌روزرسانی می‌شود. این جدول بهترین مسیرها را برای ارسال بسته‌ها به مقصدهای مختلف شبکه نشان می‌دهد.

جدول پروتکل OSPF

پروتکل OSPF برای ذخیره‌سازی و مدیریت اطلاعات مسیریابی از سه نوع جدول اصلی استفاده می‌کند: 

• Neighbor Table:

این جدول شامل تمام همسایه‌های کشف‌شده توسط پروتکل OSPF است. اطلاعات موجود در این جدول به روترها کمک می‌کند تا ارتباط اولیه خود را با همسایگان برقرار کرده و اطلاعات مسیریابی را با آنها به اشتراک بگذارند.

• Topology Table:

این جدول تمام توپولوژی شبکه را شامل می‌شود و اطلاعاتی درباره روترهای موجود، مسیرهای اصلی و مسیرهای جایگزین را ذخیره می‌کند. داده‌های این جدول پایه‌ای برای محاسبه بهترین مسیرها توسط الگوریتم دایجسترا هستند.

• Routing Table:

این جدول شامل بهترین مسیرهای انتخاب‌شده برای ارسال داده‌ها به مقصد است. روتر از اطلاعات این جدول برای هدایت بسته‌های IP بر اساس آدرس مقصد موجود در هدر بسته استفاده می‌کند.

مراحل پیکربندی OSPF در روتر سیسکو

سلام لطفا دقت کنید که این پایینی هار دستور و کد هستن عکس هم کلا ندارن

1. فعال‌سازی OSPF و تعیین شماره فرآیند

برای فعال‌سازی پروتکل OSPF در روتر سیسکو، ابتدا باید وارد مد تنظیمات جهانی (global configuration mode) شده و دستور مربوط به OSPF را وارد کنید. هر روتر با یک شماره فرآیند OSPF شناسایی می‌شود که محلی بوده و بر روی سایر روترها تأثیری ندارد. دستور فعال‌سازی OSPF به صورت زیر است:

2. نمایش جدول مسیریابی OSPF