試してわかるルーティング 第11回

RIPよりも柔軟なルーティングが可能なルーティングプロトコルを知ろう

大規模ネットワークでも使えるOSPFとは？

　前回に解説したRIPは、事実上ルータが15ホップまでで、ルータが増えると経路の収束（すべてのルータに経路情報が行き渡ること）に時間がかかる欠点がある。こうした欠点が顕著になる規模のネットワークで、RIPに代わって使われるルーティングプロトコルがOSPFである。

リンクステート方式のOSPF

　OSPF（Open Shortest Path First）は、Shortest Path First（最短パス優先）という手法を標準化したルーティングプロトコルで、リンクステートと呼ばれるルーティング方式が使われている。

　リンクステートは、ネットワークに接続されている各ルータが、それぞれ自分でネットワークの地図「リンクステート」を持ち、それを基に最適な経路を計算するという方法だ（図1）。

図1　リンクステート方式

　このリンクステートを維持するために、ルータ間では経路のリンク情報を交換している。このリンク情報は、どのルータがどのルータと接続されているかといった接続情報が中心になっていて、これを受け取ることで地図を描くことが可能になる。また、ネットワークの一部でリンクの変更があった場合には、その情報だけを交換すれば短い時間で変更をルーティングテーブルに反映できる。

コストによる経路選択

　OSPFの場合、リンクステートは「LSDB（Link State Database）」という形でルータに格納されている。また、ルータ間ではLSA（Link State Advertisement）と呼ばれるリンク情報を交換することになる。OSPFのリンク情報には、RIPでのホップ数にあたる「コスト」と呼ばれる値が付けられる。これはそのリンクの帯域幅や利用料（従量制課金の場合）といった要素を数値化したもので、コストが少ないほど「よい」リンクだ。

　ルータは、手元のLSDBが完成すると、ネットワーク内の各ノード（ルータ）までの経路をすべて抽出し、経由するリンクの総コストを計算する。そしてもっともコストの小さな経路を、そのノードへの最短経路であると判断する。これを繰り返して最短パスツリーを作る。こうしたアルゴリズムは「ダイクストラ（Dijkstra）アルゴリズム」とも呼ばれている。このような計算によって、最短パスツリーを算出したら、ようやくそれをルーティングテーブルにまとめていく。

　図2の例で考えてみよう。左の図が元のネットワークで、AからJまでのノードがある。また、それぞれをつなぐリンクにはコストが設定されている。Aが自分自身とした場合、隣接するノードはB、C、Dとなる。このリンクのコストは10なので、B、C、Dへの経路のコストはいずれも10である。さらに、離れたノードEのコストは、Bまでの10と、BEのコスト50を加えたものになる。つまりB経由でEへたどり着くまでのコストは60というわけだ。

図2　コストの計算と最短パスツリー

　では、ノードHはどうだろう。AからHへ行くためには、Bを経由する経路と、Dを経由する経路がある。それぞれのコストを計算してみよう。結果からいえば、B経由はコスト125、D経由は170となる。つまり、近いのはB経由である。こうした計算を繰り返して、最終的な最短パスツリーは右側の図になる。

　こうしたコストに基づく計算を行なうため、OSPFはRIPよりも柔軟なルーティングが実現される。たとえば、図3のような回り道のほうが高速な経路が存在するようなケースだ。

図3　RIPとOSPFの違い

　RIPではホップ数だけで判断するため、経由するルータの数が少ないほうを選ぶ。つまり、より高速な経路があるのに遅いほうを選んでしまうわけだ。しかし、OSPFであれば、コストを最適に設定することでこうした不具合を起こさずに済む。

　ちなみに実際のルータでは、コストは自動計算されることが多い。ヤマハのルータでは、LANは最小値である1がデフォルト値である。その他のインターフェイスでは、

100÷帯域幅（Mbps）

をデフォルトのコストとして採用している。たとえば、「64kbpsのISDNは100÷0.064＝1562」、「100Mbpsの広域Ethernetは1」という具合になる。

　ギガビットクラスの回線を用いる場合は、計算方法を少し変えて、

100÷帯域幅（100Mbps）

などのようにして設定するが、計算したコストが最大値の65535を超える場合は、そのまま65535をコストとするのが一般的だ。

　本記事は、ネットワークマガジン2008年11月号の特集1「試してわかるルーティング」を再編集したものです。内容は原則として掲載当時のものであり、現在とは異なる場合もあります。