S 2 N/2 log 2N N
2.5.1.2 Giao thức định tuyến OSPF
Giao thức OSPF (Open Shortest Path First) là một giao thức định tuyến miền trong còn gọi là giao thức trạng thái liên kết dựa trên thuật toán Dijkstra. Các bộ định tuyến đặc biệt tại biên vùng tự trị AS có trách nhiệm ngăn thơng tin về các AS khác vào trong hệ thống hiện tại. Để thực hiện định tuyến hiệu quả, OSPF chia hệ thống tự trị thành nhiều khu vực nhỏ. Khu vực là tập hợp các mạng, trạm và bộ định tuyến nằm trong cùng một hệ thống tự trị. Tất cả các mạng trong một khu vực phải được kết nối với nhau. Tại biên của khu vực, các bộ định tuyến biên khu vực tóm tắt thơng tin về khu vực của mình và gửi các thơng tin này tới các khu vực khác. Trong số các khu vực bên trong AS, có một khu vực đặc biệt được coi là đường trục sử dụng để kết nối tới các khu vực còn lại. Các bộ định tuyến bên trong khu vực đường trục được gọi là các bộ định tuyến đường trục bao gồm cả bộ định tuyến biên khu vực. Việc phân vùng này coi đường trục như là khu vực sơ cấp còn các khu vực còn lại đều được coi như là các khu vực thứ cấp.
OSPF là giao thức định tuyến trạng thái liên kết, được thiết kế cho các mạng lớn hoặc các mạng liên hợp và phức tạp. Các giải thuật định tuyến trạng thái sử dụng các giải thuật tìm đường ngắn nhất SPF (Shortest Path First) cùng với một cơ sở dữ liệu phản ánh cấu hình của mạng thông qua các thông tin của liên kết.
Giải thuật chọn đường ngắn nhất SPF là cơ sở tính tốn cho giao thức OSPF và nằm tại phần mềm xử lý định tuyến của bộ định tuyến. Khi một bộ định tuyến sử dụng SPF được khởi động, bộ định tuyến sẽ khởi tạo cơ sở cấu trúc dữ liệu của giao thức định tuyến và sau đó đợi chỉ bảo từ các giao thức tầng thấp hơn dưới dạng các hàm. Bộ định tuyến sẽ sử dụng các gói tin thủ tục OSPF (OSPF Hello) để thu nhận các bộ định tuyến lân cận của mình. Bộ định tuyến gửi gói tin thủ tục (Hello) đến các lân cận và nhận các bản tin Hello từ các bộ định tuyến lân cận. Ngồi việc sử dụng gói tin Hello để thu nhận các lân cận, bản tin Hello còn được sử dụng để xác nhận trạng thái của chính bộ định tuyến tới các bộ định tuyến khác.
Mỗi bộ định tuyến định kỳ gửi các bản tin thông báo về trạng thái liên kết LSA (Link State Advertisement) để cung cấp thông tin cho các bộ định tuyến lân cận hoặc cho các bộ định tuyến khác khi một bộ định tuyến thay đổi trạng thái. Qua việc so sánh trạng thái liên kết của các bộ định tuyến liền kề đã tồn tại trong cơ sở dữ liệu, các bộ định tuyến bị lỗi sẽ phát hiện ra nhanh chóng và cấu hình mạng trong cơ sở dữ liệu sẽ được biến đổi cho phù hợp. Do cấu trúc dữ liệu được sinh ra bởi quá trình cập nhật liên tục các gói LSA, mỗi bộ định tuyến sẽ tính tốn cây đường đi ngắn nhất của mình và tự mình sẽ làm gốc của cây. Sau đó từ cây đường đi ngắn nhất sẽ sinh ra bảng định tuyến dưới dạng cơ sở dữ liệu.