Altın Konu OSPF nasıl çalışır?

Nizam-ı Alem · 17 Mar 2026

LSA, LSDB, SPF, Alanlar, Maliyet ve Komşular gibi en temel OSPF terimlerini tanıtmıştık. Bu derste, son derste ele alınan bazı konulara daha yakından bakarken yeni kavramlar ve terimler tanıtmaya devam edeceğiz.

OSPF Çalışmasına Genel Bakış

Bağlantı durumu protokolünün nasıl çalıştığını açıklamak için, OSPF çalışmasını beş adıma ayırdık. Her adımı inceleyelim ve nasıl çalıştığını ve daha büyük resimdeki işlevini görelim.

Adım 1. Yerel OSPF işlemini etkinleştirin ve RID seçin: OSPF işlemindeki ilk adım, her yönlendiricide yerel işlemi etkinleştirmektir. İşlem başlatıldığında, OSPF mesajları gönderebilmek için benzersiz bir Yönlendirici Kimliği (RID) tahsis etmelidir.

Adım 2. Komşu yakınlıklarını kurun: Yönlendirme işlemi bir yönlendiricide etkinleştirildikten sonra, bu segmentlerde komşuların olup olmadığını belirlemek için tüm OSPF etkin bağlantılarda Hello mesajları göndermeye başlar. Aynı segmentte başka OSPF etkin cihazlar varsa, yönlendirici bu cihazla komşu yakınlığı kurmaya çalışır.

Adım 3. LSA'ları değiştirin ve topoloji tablosunu (LSDB) oluşturun: Yönlendirici, komşu OSPF cihazlarına yakın hale geldikten sonra, LSA'ları değiştirmeye başlar. Bağlantı Durumu Reklamları (LSA'lar), doğrudan bağlı her bağlantının maliyetini ve IP ayarlarını içerir. Her yönlendirici, OSPF alanındaki her cihaz tüm LSA'lara sahip olana kadar tüm LSA'ları komşularına yayar. Bu işleme LSA-flooding (LSA yayılımı) denir.

Yönlendirici, alınan LSA'lara dayanarak bağlantı durumu veritabanını (LSDB) oluşturur. LSDB, ağın topolojisi hakkında tüm bilgileri içerir (bu nedenle topoloji tablosu olarak adlandırılır). Tüm LSA'lar bölgedeki her yönlendiriciye yayıldığı için, aynı bölgedeki tüm yönlendiricilerin LSDB'lerinde aynı bilgiler bulunur.

4. Adım. SPF algoritmasını çalıştırın: LSDB, SPF algoritmasına girdi olarak hizmet eder. Algoritma, her bağlantının ilan edilen maliyetine göre en iyi yolları hesaplar ve yerel yönlendiricinin bakış açısından SPF ağacını oluşturur.

5. Adım. Yönlendirme tablosunu en iyi yollarla güncelleyin: Son olarak, yönlendirici SPF ağacındaki en iyi yolları yönlendirme tablosuna ekler. Yönlendirici daha sonra yönlendirme tablosundaki girdilere dayanarak iletme kararları alır.

Şimdi, her adımı daha ayrıntılı olarak inceleyelim ve protokolün en önemli yönlerini tartışalım.

Adım 1. OSPF Süreci

Varsayılan olarak, OSPF süreci her Cisco IOS-XE cihazında devre dışıdır. CLI üzerinden router ospf komutu kullanılarak manuel olarak etkinleştirilir.

Yukarıdaki diyagram, bir cihazda OSPF sürecini etkinleştirmek için gereken ön koşullara bir örnek teşkil etmektedir.

OSPF Sürümleri

Öncelikle, protokolün birkaç sürümden geçtiğine dikkat edin:

OSPFv1, 1989'da tanıtıldı. Deneysel bir protokoldü ve üretimde hiç kullanılmadı.
OSPFv2, 1991'de RFC 1247'de belirtildiği gibi tanıtıldı ve daha sonra RFC 2328 ile güncellendi. IPv4 yönlendirmesi için standart haline geldi ve en yaygın olarak benimsendi. Bu derste öncelikle 2. sürümü ele alacağız.
OSPFv3, 2008'de RFC 5340'ta belirtildiği gibi tanıtıldı ve daha sonra RFC 5838 ile güncellendi. IPv6'yı yerel olarak desteklemek üzere tasarlandı, ancak IPv4'ü de destekliyor.
Aşağıdaki komutu kullanarak 1 kimlikli OSPF sürecini etkinleştirdiğinizde, 2. sürümü etkinleştirmiş olursunuz.

Kod:

R1(config)# router ospf 1

Aşağıdaki komutu kullanarak 1 kimlik numaralı işlemi etkinleştirdiğinizde, 3. sürümü etkinleştirmiş olursunuz.

Kod:

R1(config)# router ospfv3 1

Şekil 2'de gösterilen örneğimizde, protokolün 2. sürümünü etkinleştirdiğimizi açıkça görüyoruz.

İşlem Kimliği

Bir yönlendiricide işlemi etkinleştirirken, bir işlem kimliği belirtmeniz gerekir. Aşağıda görebileceğiniz gibi, 1 ile 65535 (216-1) arasında yerel olarak anlamlı bir sayıdır.

Kod:

R1(config)# router ospf ?
  <1-65535>  Process ID

OSPF işlem kimliği yalnızca yönlendirici için yerel olarak önemlidir. Bu, aynı OSPF ağındaki farklı yönlendiricilerin OSPF işlemlerini etkilemeden farklı işlem kimlikleri kullanabileceği anlamına gelir.

İşlem kimliği, aynı yönlendiricide birden fazla OSPF örneğinin çalışmasına olanak tanır. Her OSPF örneği, kendi parametre, alan ve arayüz setleriyle bağımsız olarak yapılandırılabilir.

Yönlendirici Kimliği

OSPF işlemi, başlatılmak ve mesaj gönderebilmek için bir Yönlendirici Kimliğine (RID) ihtiyaç duyar. RID, benzersiz bir 32 bit tanımlayıcıdır. RID ile ilgili iki seçenek vardır:

RID'yi doğrudan işlem altında yapılandırabilirsiniz. Bu önerilen yaklaşımdır.
Yönlendiricinin otomatik olarak bir RID seçmesine izin verebilirsiniz.
Yönlendirici, en yüksek loopback IPv4 adresini kullanmaya çalışır.
Loopback IP adresi mevcut değilse, en yüksek arayüz IPv4 adresini kullanmaya çalışır.

RID tahsis etme sürecini daha sonra ayrıntılı olarak ele alacağız. Şimdilik, örnekteki yönlendiricide 1.1.1.1 yönlendirici kimliğinin nasıl yapılandırılacağına dair bir örnek gösterelim.

Kod:

R1(config)# router ospf 1
R1(config-router)# router-id 1.1.1.1
R1(config-router)#

Yönlendirici kimliğinin tüm ağ içinde benzersiz olması gerektiğini hatırlamak çok önemlidir.

Ağ Komutu

Yönlendiricinin mesaj gönderebilmesi ve diğer yönlendiricilerle komşuluk kurabilmesi için son ön koşul, hangi arayüzlerin OSPF sürecine katılacağını ve hangi alana ait olacaklarını belirtmektir. Varsayılan olarak, arayüzlerin hiçbiri yönlendirme sürecine dahil edilmez. Aşağıdaki sözdizimiyle ağ komutunu kullanarak bir arayüz aralığını dahil ediyoruz.

Kod:

router ospf 1
 network <ip-address> <wildcard-mask> area <area-id>

`network` komutunun iki işlevi vardır:

Belirtilen aralıkta yer alan arayüzleri OSPF işlemine dahil eder; bu, yönlendiricinin bu arayüzlere OSPF Hello paketleri göndermeye başlaması anlamına gelir.

Dahil edilen arayüzlerin ön ekini OSPF etki alanında duyurur.

Yönlendirici, her arayüzün IP adresini `network` komutunda belirtilen IP adresi ve joker maske ile karşılaştırır. Bir arayüzün IP adresi belirtilen aralıkta yer alıyorsa, arayüz verilen alan için OSPF işlemine dahil edilir.

Şekil 2'de gösterilen örneğe bakın. Yönlendiricinin Eth0/0'dan Eth0/3'e kadar dört arayüzü olduğunu fark edin. Ancak, yalnızca Eth0/0 (10.1.0.1) ve Eth0/1 (10.1.5.1) arayüzleri OSPF işlemine dahil edilir çünkü IP adresleri `network 10.1.0.0 0.0.255.255 area 0` ağ komutuyla eşleşir. Diğer iki arayüzün IP adresleri ağ komutuyla eşleşmez ve dahil edilmez. Bu nedenle, yönlendirici Eth0/2 ve Eth0/3 portları üzerinden Hello mesajları göndermez.

Adım 2. Komşu Tablosu

Adım 1, OSPF çalıştırmak isteyen ağdaki her yönlendirici için temel bir ön koşuldur. İki yönlendirici yönlendirme işlemini başarıyla etkinleştirdiğinde, RID tahsis ettiğinde ve aynı bağlantı üzerinde OSPF etkinleştirilmiş bir arayüze sahip olduğunda, komşu olabilirler.

OSPF Komşuları Olmak

OSPF komşuları olma süreci, ayrı ayrı ele alacağımız iki ana aşamaya ayrılabilir.

İki Yönlü Komşu Olmak

Aşağıdaki diyagramda gösterilen örneğe bakalım; burada R1 (1.1.1.1) ve R2 (2.2.2.2) olmak üzere iki yönlendirici, bir bağlantı üzerinden doğrudan birbirine bağlanmıştır. Her iki yönlendirici de yeni yapılandırılmış ve aralarındaki bağlantı yeni kurulmuştur.

Adım 1. Başlangıçta, her iki cihazın da komşu tablosu boştur çünkü hiçbiri Hello paketi almamıştır. Bu, "Aşağı" durumu olarak adlandırılır.

Adım 2. R2, R1'den Hello paketini aldığında ancak Hello mesajında kendi yönlendirici kimliğini görmediğinde, "Başlatma" durumuna geçer. Bu durumda, R2, R1'in RID'sini komşu tablosuna kaydeder ve bu bağlantı üzerinden gönderdiği Hello mesajlarına R1'in RID'sini eklemeye başlar.

Adım 3. R1, R2'den Hello paketini aldığında ve Hello mesajında kendi yönlendirici kimliğini gördüğünde, R2 ile olan komşu durumunu "Çift Yönlü" durumuna geçirir. Bu, her iki yönlendiricinin de birbirini komşu olarak tanıdığı anlamına gelir. Bu işlem, her ikisi de çift yönlü duruma gelene kadar diğer yönde de gerçekleşir.

Aynı bağlantı üzerinde birden fazla yönlendirici bulunabileceğini unutmayın. Bu durumda, her yönlendirici, aldığı Hello paketleri aracılığıyla duyduğu tüm RID'leri gönderdiği Hello mesajlarına dahil eder.

Tamamen Komşu Hale Gelme

İki yönlendirici çift yönlü komşu haline geldiğinde, Bağlantı Durumu Veritabanı bilgilerini değiş tokuş etmeye başlayabilirler.

4. ve 5. Adımlar. R1 ve R2 iki yönlü bir durumdayken ve Bağlantı Durumu Veritabanlarını (LSDB) değiş tokuş etmeye karar verdiklerinde, tüm LSDB'yi uzak komşuya doğrudan göndermezler. Tüm veritabanı çok büyük olabilir ve neredeyse aynı LSDB'lere sahip olabilirler. Bu nedenle, önce LSDB'lerinde bulunan tüm LSA'ların özet bir listesini gönderirler. Bu, Veritabanı Açıklaması (DBD) paketleri kullanılarak yapılır.

6. Adım. Önceki adımda, R2, LSDB'sinde bulunan 50 LSA'nın listesini gönderir. R1 daha sonra LSDB'sini sorgular ve listeden yalnızca 5 LSA'nın eksik olduğunu bulur. Ardından R1, bu 5 eksik LSA'yı istemek için bir Bağlantı Durumu İsteği (LSR) paketi gönderir.

7. Adım. R2, önceki adımda R1'in istediği beş LSA'nın tamamını bir Bağlantı Durumu Güncellemesi (LSU) paketi kullanarak gönderir. Bir LSU paketinin birden fazla LSA içerebileceğine dikkat edin.
Adım 8. Sonunda, yönlendiriciler Tam duruma geçer; bu, eksik LSA'ları değiştirdikleri ve artık özdeş LSDB'lere ve topoloji görünümlerine sahip oldukları anlamına gelir.

OSPF Paketleri

OSPF, komşuluk oluşturma ve LSDB veritabanını değiştirme sürecinde aşağıdaki 5 paket türünü kullanır. Aşağıdaki tablo, her paket türünün işlevini açıklamaktadır. Tabloyu incelerken, kullanılan paketler bağlamında komşu olma sürecini tekrar gözden geçirin.

Şimdi komşuluk kurma sürecine geri dönelim ve kullanılan paket türleri bağlamında inceleyelim.

3. Adım. Topoloji Tablosu (LSDB)

Ağdaki tüm yönlendiriciler tam duruma ulaştığında, tüm cihazların aynı Bağlantı Durumu Veritabanına (LSDB) sahip olduğu anlamına gelir. Bu, her cihazın topolojinin aynı görünümüne sahip olduğu anlamına gelir.

Bir yönlendirici yeni bir bağlantı duyurmak veya topolojide değişiklik yapmak istediğinde, OSPF alanındaki tüm cihazlara yayılan bir bağlantı durumu duyurusu (LSU içinde) gönderir, böylece her cihaz aynı topoloji görünümüne sahip olur. Bu işleme LSA yayma denir.

LSA Yayma

LSA yayma işlemi, tüm cihazların senkronize bir bağlantı durumu veritabanına sahip olmasını sağlar. Aşağıdaki diyagram, bir sinyal alanı ağındaki yayma işleminin bir örneğini göstermektedir.

Yeni bir LSA aldığında, her cihaz LSDB veritabanını günceller ve her ağa giden en iyi yolları hesaplamak için SPF algoritmasını çalıştırır.

Bu işlem, yüzün altında yönlendiriciye sahip küçük ve orta ölçekli ağlarda iyi çalışır. Ancak, yüzlerce yönlendirici ve binlerce bağlantıya sahip büyük ağlarda bazı ölçeklendirme sınırlamaları vardır. Protokolün 30 yaşında olduğunu göz önünde bulundurarak, bazı ölçeklendirme sınırlamalarına bakalım:

LSDB çok büyük hale gelir ve çok fazla RAM gerektirir (eskiden yönlendiricilerin birkaç MB RAM'i vardı).
LSA yayılımı çok fazla bant genişliği gerektirir (eskiden bağlantılar 2 Mbps ve hatta daha azdı).
SPF algoritmasının çalışması için çok fazla CPU gerekir, bu da tamamlanması için çok zaman anlamına gelir (eskiden cihazların daha az güçlü CPU'ları vardı).
Ağdaki her olay (örneğin arayüzün devre dışı kalması -> tekrar çalışır hale gelmesi), her cihazın SPF algoritmasını yeniden çalıştırmasını zorunlu kılar.
4. Adım. SPF Algoritması
LSA sel yayma işlemi, her cihazın aynı LSDB veritabanına sahip olmasını sağlar. Ancak, en başından itibaren LSDB'nin yönlendiricinin doğrudan yönlendirme tablosuna ekleyebileceği yönlendirme bilgileri sağlamadığını anlamak çok önemlidir. LSDB, tüm ağ topolojisini - tüm yönlendiricileri ve tüm bağlantıları - tanımlar. Bu, tüm şehrin haritası gibidir. Ancak, bir harita size A noktası ile B noktası arasındaki en hızlı rotayı söylemez. Harita size tüm mevcut yolları ve özelliklerini (bulvar, otoyol, sokak vb.) gösterir. Ancak, en hızlı olanı seçmek için farklı rotaları kendiniz karşılaştırmalı ve her rotanın kapasitesini göz önünde bulundurmalısınız - otoyollar şehir sokaklarından, şehir sokakları da toprak yollardan daha hızlıdır, vb.

- LSDB, şehrin haritasıdır. Her yönlendirici haritada farklı bir konumdadır.

- SPF algoritması, yerel yönlendiriciden her uzak hedefe en hızlı rotayı bulmak için haritayı kullanır.

Örneğin, aşağıdaki şemaya bakalım. Her yönlendiricinin ağın aynı topoloji görünümüne sahip olduğunu fark edin. Ancak, her yönlendirici, kendi yerel bakış açısından her uzak ağa giden en iyi rotayı hesaplamak için SPF algoritmasını çalıştırmalıdır. Çünkü her yönlendirici topolojide farklı bir noktadadır (her cihaz haritada farklı bir yerdedir).

Her yönlendirici, SPF algoritmasını kendi başına çalıştırmalıdır çünkü A ağına giden en hızlı yol, her yönlendiricinin topolojideki özel konumuna bağlı olarak farklı olabilir. Örneğin, R1'den A ağına giden en hızlı yol, R2'den A ağına giden en hızlı yoldan farklı olabilir ve bu böyle devam eder.

Bu bağlamda, OSPF, LSDB'yi işlemek ve yerel yönlendiricinin bakış açısından bilinen her ağa giden en iyi yolu oluşturmak için Dijkstra En Kısa Yol İlk (SPF) algoritmasını kullanır. SPF algoritmasının hesapladığı en iyi rotalar daha sonra yönlendirme tablosuna eklenir.

Alan Kavramı

Daha önce de belirttiğimiz gibi, tek alanlı OSPF tasarımı, ağ 50'den fazla yönlendiriciye ulaştığında sorun yaşar. Bu ölçeklendirme sınırlamasının çözümü, ağı birkaç daha küçük ağ alanına bölmektir. Örneğin, büyük bir tek alanlı ağ büyük bir şehre benzetilirse, birden fazla küçük alana sahip bir ağ, birbirine bağlı birden fazla küçük şehre benzetilebilir.

Alan kavramının ölçeklendirme açısından birçok avantajı vardır:

Büyük LSDB, alan başına daha küçük LSDB'lere bölünür.

Her alanın kendi LSDB'si vardır. Örneğin, yalnızca şehrinizin haritasını ve diğer şehirlere giden yolları bilmeniz gerekir. Başka bir şehir içindeki yolları bilmenize gerek yoktur.

Her alanın LSDB'si çok daha küçük olduğundan, OSPF işlemi daha az RAM ve CPU gerektirir ve SPF'nin çalışması için daha az zaman gerekir.
Bir alandaki değişiklikler, yalnızca o alandaki yönlendiricilerin SPF hesaplamalarını yapmasını gerektirir ve bu da SPF'nin çalıştırılması gereken sayıyı önemli ölçüde azaltır.

LSA yayma işlemi yalnızca alan içinde gerçekleşir ve bu da gerekli bant genişliğini azaltır.

Önemli Çıkarımlar

Bu ders beklenenden daha büyük oldu. Bağlantı durumu protokolünün en önemli yönüne değindik. Ancak, her şeyin nasıl çalıştığı ve bir araya geldiği konusunda ayrıntılara girdiğinizde çok daha fazlası var. Neyse, dersin en önemli kısımlarını inceleyelim.

Protokol beş ana adımda çalışır:

Adım 1. Yerel yönlendirme işlemini etkinleştirin ve RID'yi seçin.

Adım 2. Komşu yakınlıklarını kurun.

Adım 3. LSA'ları değiştirin ve topoloji tablosunu (LSDB) oluşturun.

Adım 4. SPF algoritmasını çalıştırın.

Adım 5. Yönlendirme tablosunu en iyi yollarla güncelleyin.

Komşuluk Durumları:

Aşağı Durum

Yönlendiriciler arasında hiçbir OSPF bilgisinin alışveriş edilmediği başlangıç durumu.

Başlangıç Durumu

Bir yönlendirici, OSPF komşularını bulmak için arayüzlerinden bir Hello paketi gönderir.

Bir yönlendirici, Komşu alanında yönlendirici kimliğini içeren bir Hello paketi alırsa, 2 Yönlü duruma geçer.

2 Yönlü Durum

Her iki yönlendirici de birbirini komşu olarak tanır.

Yönlendiriciler, rollerine (DR/BDR seçimi) göre tam bir yakınlık kurarlar.

Başlangıç Durumu

Yönlendiriciler, ana-köle ilişkisini ve DBD (Veritabanı Açıklaması) paketleri için ilk sıra numarasını müzakere eder.
Daha yüksek yönlendirici kimliğine sahip yönlendirici ana yönlendirici olur.

Değişim Durumu

Yönlendiriciler, bağlantı durumu veritabanlarının özetlerini içeren DBD paketlerini değiştirir.
Bu özetler, eksik veya güncel olmayan LSA'ları belirlemeye yardımcı olan LSA (Bağlantı Durumu Reklamı) başlıklarını içerir.

Yükleme Durumu

Yönlendiriciler, Değişim durumunda alınan özetlere dayanarak ihtiyaç duydukları tüm LSA'lar için LSR'ler (Bağlantı Durumu İstekleri) gönderir.
Komşular, istenen LSA'ları içeren LSU (Bağlantı Durumu Güncellemesi) paketleriyle yanıt verir.
Tamamlanmış Durum
Her iki yönlendirici de aynı bağlantı durumu veritabanına sahiptir.
LSA'ların değişimini tamamlamış ve tamamen bitişiktirler.
OSPF yönlendirmesi artık eksiksiz ve senkronize edilmiş bağlantı durumu veritabanına göre gerçekleştirilebilir.

OSPF Paketleri:

Merhaba
224.0.0.5 adresine periyodik olarak gönderilir.
Aynı segment/bağlantı üzerindeki diğer OSPF yönlendiricilerini keşfeder.
Gönderen yönlendirici hakkında RID, Alan Kimliği ve Kimlik Doğrulama Türü gibi bilgiler içerir.
Komşuluk kurulup kurulmayacağını belirler.
Veritabanı Tanımlayıcısı (DBD)
Yönlendiricinin LSDB'sindeki LSA'ların özeti.
Tam LSDB verilerinin gereksiz yere gönderilmesini önler.
Bağlantı Durumu İsteği (LSR)
Tam LSA'ların listesini istemek için gönderilir.
Bağlantı Durumu Güncellemesi (LSU)
İstenen LSA'ları içerir.
Bağlantı Durumu Onayı (LSAck)
LSU'nun alındığını onaylamak için gönderilir.