OSPFエリア ～エリア内は詳しく、エリア外は概要だけ～

OSPFエリアとは

OSPFエリアとは、「同一のLSDBを持つOSPFルータのグループ」です。単一のエリアではなく、複数のエリアに分割することでOSPFは大規模なネットワークで効率よくルーティングテーブルを作成できるようになります。以下は、複数のエリア構成の簡単な例です。

エリア0に含まれるルータはすべて共通の「エリア0のLSDB」を持ちます。エリア1に含まれるルータはすべて共通の「エリア1のLSDB」を持ちます。同様にエリア2に含まれるルータはすべて共通の「エリア2のLSDB」を持ちます。エリア同士を相互接続するルータはエリア境界ルータ(ABR : Area Border Router)と呼びます。ABRは複数のエリアに所属して、複数のエリアのLSDBを持つルータです。

なお、OSPFエリアは32ビットのエリア番号で識別します。エリア番号として、単純な数字で表記することもありますし、IPアドレスのように「x.x.x.x」と8ビットずつの10進数表記することもあります。

エリア内とエリア外の認識

OSPFルータは、LSDBでネットワーク構成を把握しています。複数のエリアに分割することで、エリア内とエリア外でどの程度まで詳細なネットワーク構成を把握するかが違ってきます。簡単にいえば、「エリア内は詳しく、エリア外は概要だけ」です。

エリア内については、ルータが何台あり、それぞれのルータがどのように相互接続されているかということまで詳しくネットワーク構成を把握します。こうしたエリア内の詳細なネットワーク構成を記述するLSAは、エリアの外には流しません。そのため、大規模なネットワークでもLSAのやりとりを削減できます。一方、エリア外はネットワークアドレスとそこに到達するためのメトリックという概要だけです。つまり、エリア外はあまり詳細なネットワーク構成を知る必要なく、RIPなどのディスタンスベクタ型のルーティングプロトコルと同程度ということです。また、OSPF以外のルーティングを行っている部分(非OSPFドメイン)についても、ネットワークアドレスがわかるようにしています。

エリア内のネットワーク構成に変更があると、エリア内に通知して必要に応じてSPF計算を実行してルーティングテーブルを更新します。一方、エリア外の変更についてはSPF計算を実行しません。エリアを分割することで、あまり関係のないエリア外のネットワーク構成が変更されても、SPF計算を行うことがなくなります。

「図 OSPFエリアの概要」内のLSDB(エリア1)についてフォーカスすると、以下のようになります。

LSDB(エリア1)では、エリア1のネットワーク構成の詳細が記述されています。ルータが3台いて、それぞれのルータがどのように接続されているかがわかります。また、他のエリアと接続しているABRとなっているルータもわかります。エリア1以外については、どんなネットワークアドレスがあるかという概要だけです。

エリア外の概要情報のことを英語では「summary」と表現しています。日本語訳のときに「集約」とされることが多いようです。「集約」という日本語訳だと、複数のネットワークアドレスをまとめるようなイメージを受けてしまいます。OSPFのエリア外の情報を意味する「summary」は、「集約」ではなく「概要」または「要約」という日本語訳のほうが適切だと考えています。

OSPFエリアは2階層

OSPFでルーティングするネットワークを複数のエリアに分割するときには、2階層のエリア構成を取ることになります。中心となるエリアをバックボーンエリアと呼びます。エリア0がバックボーンエリアとして認識されます。その他のエリアは、必ずバックボーンエリアと接続しなければいけません。原則として、バックボーンエリア以外のエリアの先に、さらに他のエリアを接続することはできません。エリア間のルート情報がループしないようにするためにこうしたエリア構成に制約があります。

不正なエリア構成の例

以下のように、エリア1の先にエリア3を接続するようなエリア構成は不正なエリア構成です。

このようなエリア構成をどうしても取りたいときには、例外的にバーチャルリンクを利用することで可能です。ただし、バーチャルリンクが必要なエリア構成は一時的なソリューションとして考える方がよいです。

また、以下のような複数のバックボーンエリアも不正なエリア構成です。

こうした複数のバックボーンエリア構成は「分断バックボーン」や「不連続バックボーン」と呼びます。不連続バックボーンのエリア構成になってしまうと、それぞれのバックボーンエリアを中心とした2階層分のエリア間のみ通信ができますが、OSPFネットワーク全体の通信はできません。上記の図では、エリア1とエリア3間の通信はできません。また、不連続なバックボーンエリア間の通信もできません。リンク障害などの影響で意図せずに不連続バックボーンになってしまうことを防ぐために、バーチャルリンクの設定を行うこともあります。

OSPFバーチャルリンクについての詳細は、以下の記事をご覧ください。