OSPF

Open Shortest Path First (OSPF) dikembangkan untuk menggantikan protokol RIP (Routing Transport Protocol). OSPF merupakan protokol Routing Link State (LS) yang bersifat open-standard (non-proprietary) dan sudah dipublikasikan pada dokumen RFC 2328.

OSPF dikembangkan menggunakan algoritma Djisktra’s Shortest Path First (SPF). OSPF lebih kompleks dibandingkan EIGRP. Sehingga lebih banyak landasan teori yang harus dipelajari dibandingkan EIGRP. Selain itu, kita dituntut untuk melakukan perencanaan topologi network secara matang sebelum mengimplementasikan OSPF.

Seperti halnya EIGRP. OSPF dapat melakukan konvergensi secara cepat dan menentukan path terbaik berdasarkan cost terendah. Protokol jenis LS dapat mempelajari lebih banyak informasi tentang struktur network dibandingkan jenis protokol yang lain. Sehingga lebih banyak juga informasi yang dipertukarkan antar sesama neighbor.

Seorang konsultan pernah memberikan beberapa tips berharga jika kita bingung memilih apakah akan menggunakan EIGRP atau OSPF.

1.      EIGRP mudah dikonfigurasi dan tidak memerlukan perencanaan topologi network. Namun, setelah network tumbuh besar dan kompleks maka implementasi EIGRP pada network yang “tidak terencana” dapat menimbulkan masalah. Berbeda dengan OSPF kita sudah dituntuk sejak awal untuk memikirkan topologi network dan pertumbuhannya (hingga beberapa tahun ke depan). Sehingga peluang terjadinya kekacauan saat mengimplementasikan OSPF relatif kecil.

2.    EIGRP hanya didukung oleh perangkat buatan CISCO. Sedangkan OSPF bersifat terbuka dan didukung oleh berbagai perangkat network. Artinya kita harus melakukan investasi “serius” jika ingin meng-implementasikan EIGRP.

3.   EIGRP satu-satunya protokol routing yang menggunakan route backup. Selain memelihara tabel routing, EIGRP juga menyimpan backup setiap rute. Sehingga setiap kali terjadi kegagalan pada jalur utama, maka EIGRP menawarkan jalur alternative tanpa menunggu waktu konvergensi.

4.   EIGRP summarization dapat dilakukan dimana saja dan kapan saja. Pada OSPF summarization hanya bisa dilakukan di ABR dan ASBR.

5.  EIGRP satu-satunya yang dapat melakukan unequal load balancing serta mendukung multi protokol network (IP,IPX dan lain-lain).

Agar lebih mudah memahami OSPF, kita akan membahas hal-hal berikut ini :

·         Protokol Link State

·         OSPF area

·         OSPF Packet message

·         OSPF network topology

·         Perhitungan cost

·         Proses OSPF

·         OSPF table

a.       Protokol Link State

Protokol Link State (LS) dapat mengetahui kondisi network secara lebih akurat. Masing – masing router memiliki “gambaran jelas”.tentang topologi network, termaksud juga info bandwidth dari network lainnya.

Beberapa hal yang menjadi karakteristik LS yaitu:

·         Dapat merespon dengan cepat terhadap perubahan network

·         Mengirim update ketika terjadi perubahan pada network.

·         Mengirim update secara periodic pada interval tertentu (misal 30 menit), yang disebut dengan link state refresh

Protokol LS melakukan update routing manakala menjumpai perubahan pada link atau topologi network. Perangkat router yang mendeteksi perubahan akan menghasilkan Link State Advertisement (LSA) yang berisi status link, kemudian mengirimkannya ke router-router tetangga. Pertukaran LSA antara router akan menghasilkan status masing – masing router beserta kondisi link.

LSA itu sendiri memiliki karakteristik sebagai berikut:

·   LSA bersifat reliable

Paket LSA yang sudah diterima oleh router lain akan di-ACK.

·   LSA akan “membanjiri” area atau domain (jika hanya ada sebuah area).

·   LSA memiliki sequence number atau lifetime. 

Dengan cara ini dapat diketahui apakah LSA sudah up-to-date atau belum
.

·   LSA secara periodic di-refresh

Hal ini agar selalu “menyegarkan” informasi topologi sebelum dihapus dari link state database.

LSA dikirim ke semua router tetangga menggunakan alamat multicast (class D), yaitu 224.0.0.5. manakala sebuah router menerima LSA, dia akan meng-update Link State Database (LSDB) miliknya. LSDB ini digunakan untuk menghitung best path (rute terbaik) melalui network. Algoritma yang digunakan adalah Djikstra’s. atau disebut algoritma Shortest Path First (SPF). Hasil akhirnya ada pembentukan SPF Tree.

Rute terbaik kemudian akan dipilih dari SPF Tree untuk kemudian disimpan pada routing table. Secara berkala router akan mengirim LSA kepada router lain untuk memastikan bahwa router-router lain telah meng-update LSDB terakhir, sebelum meng-update routing table (yang identik dengan topologi network saat ini).

b.      OSPF Area

OSPF sangat efisien, proses update dapat dilakukan secara Triggered update. Artinya tidak semua informasi yang ada di router akan dikirim seluruhnya ke router-router lain. Hanya informasi yang berubah (bertambah atau berkurang) saja yang akan dikirim ke semua router dalam area tersebut. Kata “area” dalam OSPF mengacu pada sekumpulan router yang memiliki Area ID yang sama.

OSPF mengharuskan kita untuk “memecah” network menjadi beberapa area logikal, yang mengikuti model logical star atau daisy atau black-eyed susan. Network  OSPF harus memiliki sebuah area khusus yang disebut Area o atau backbone area. Jadi, semua traffic dari area lainnya harus terkoneksi dengan area o. sehingga area o harus andal dan menyediakan bandwidth cukup besar untuk melayani traffic dari area yang lain.

Masing-masing area harus terkoneksi dengan area o dan tidak boleh terkoneksi dengan area lain secara langsung. Alasan utama mengapa network OSPF terbagi menjadi beberapa area adalah untuk menjaga performa. Pada network berukuran kecil, proses perhitungan algoritma SPF (dalam proses penentuan rute terbaik) bukanlah merupakan masalah serius. Namun, pada network berukuran besar, perhitungan SPF bisa sangat kompleks, menguras CPU dan memori router. Untuk mengurangi perhitungan SPF, maka protokol OSPF perlu mempartisi network menjadi beberapa area.

Masing-masing area dihubungkan dengan router yang disebut Area Border Routing (ABR). Pertukaran infomasi secara detail hanya dilakukan dalam sebuah area yang sama. Sedangkan pertukaran informasi antar-area melibatkan informasi yang “dianggap perlu” saja.

ABR menyimpan LSDB setiap area yang ada. ABR tidak akan mem-forward detail topologi ke area yang lain. Sebagai gantinya, ABR hanya akan meneruskan informasi subnet ke area lain.

Router - router yang ada pada area o disebut backbone router. Router-router yang berbeda di dalam masing-masing area disebut internal router. Router-router yang mendistribusikan protokol non OSPF (berbeda routing domain) ke area yang menggunakan protokol OSPF disebut autonomous system boundary router.

Berikut ini ada beberapa area yang terkait dengan network OSPF:

·   Backbone area

Area o dan terhubung dengan setiap area

·   Regular area

Nonbackbone area, database-nya berisi daftar rute network internal dan network external.

·   Stub area

Database-nya hanya berisi rute network internal dan sebuah rute default.

·   Totally Stuby Area

Merupakan area khusus yang diperuntukkan bagi perangkat Cisco (Cisco proprietary area). Database-nya berisi rute untuk areanya sendiri dan sebuah rute default.

·   NSSA (Not-So-Stuby Area)

Database berisi rute internal dan sebuah optional rute default. Rute-rute didistribusikan ulang dari sebauh proses routing yang terkoneksi.

·   Totally NSSA

Sama dengan NSSA hanya saja didesain untuk perangkat Cisco (Cisco proprietary area).

c.       OSPF Packet Message

Ada 5 jenis paket yang digunakan OSPF untuk berkomunikasi. Paket-paket tersebut dienkapsulasi oleh Internet Protocol (IP Protocol 89). Hal ini, ,mirip dengan EIGRP yang menggunakan IP Protocol 88. Jadi, baik EIGRP maupun OSPF keduanya tidak menggunakan UDP atau TCP.

Kelima paket tersebut yaitu:

 ·   Hello
  Paket yang digunakan untuk identifikasi neighbor. Pada kondisi standar, paket hello dikirimkan secara berkala tiap 10 detik sekali (dalam media broadcast multiaccess) dan 30 detik sekali dalam media Point-to-point.

·   Database Decription (DBD)
  Kadangkala disebut juga DDP (Database Description Packet). Paket yang berisi rangkuman (summary) LSDB, yaitu RID dan sequence number untuk masing-masing LSA yang ada pada LSDB.

·   Link State Request (LSR)
  Paket yang digunakan untuk me-request database topologi dari sebuah router tetangga. 

·   Link State Update (LSU)
Paket yang merespon terhadap paket LSR 

·   Link State Acknowledgement (LS ACK)
 Paket yang men-ACK paket LSU yang sudah diterima

Selain istilah-istilah yang sudah dijelaskan, ada beberapa istilah lain yang berkaitan dengan OSPF. Sebaiknya dipahami agar tidak menimbulkan kebingungan.

·   Router ID (RID)

Selain Area ID ada juga yang disebut dengan Router ID (RID). RID ini merupakan identifikasi masing-masing router. RID menggunakan IP address tertinggi yang dapat digunakan oleh suatu router. Seringkali RID digunakan bersama loopback adapter. Jika menggunakan loopback maka kita dapat menentukan nilai RID secara bebas, tidak harus menggunakan IP address tertinggi.

·   Link State Advertisment (LSA)

Nama sebuah class struktur data OSPF, yang menyimpan informasi topologi. LSA disimpan di memori LSDB dan berkomunikasi menggunakan LSU message.

·   Designated Router (DR)

Designated Router adalah sebuah router (pada network broadcast multi-access media) yang bertanggung jawab memelihara topology table.

OSPF memisahkan network menjadi area-area. Di dalam masing-masing area, ada sebuah router yang diidentifikasi sebagai DR. Router ini bertanggung jawab untuk mendistribusikan informasi routing untuk intra dan inter-area. Dalam praktiknya, DR ditentukan dari IP address tertinggi atau dengan perintah tertentu.

·   Backup Designated Router (BDR)

Merupakan router cadangan DR. jika DR tidak berfungsi maka BDR akan mengambil alih

OSPF termasuk dalam kategori classless routing protocol, artinya OSPF. OSPF mendukung multiple subnet mask yang dikenal dengan istilah Variable Length Subnet Masking (VLSM). OSPF menggunakan paket multicast dengan alamat 224.0.0.5 (untuk semua router OSPF) atau 224.0.0.6 (untuk semua DR)

DR dan BDR dibutuhkan untuk mengurangi kompleksitas neighborship yang melibatkan banyak router.

DR dan BDR dapat ditentukan secara manual (oleh admin) atau secara otomatis (melalui pertukaran paket Hello) berdasarkan RID dan Priority tertinggi. Biasanya yang menjadi patokan adalah IP address tertinggi.

DR dan BDR yang ditentukan secara manual akan memudahkan dalam menentukan desain topologi network.

d.      OSPF Topology Network

Bagaimana protokol OSPF berkomunikasi dalam network sangat bergantung pada media network yang digunakan. Setidak – tidaknya ada 5 teknologi network yang dapat diidentifikasi oleh OSPF.

·   Broadcast Multiaccess

Berbagai network LAN seperti Ethernet, Token Ring,FDDI. Trafic dikirim menggunakan alamat multicast. Akan ada pemilihan/penentuan router yang akan berfungsi sebagai DR dan BDR. Semua router akan berkomunikasi langsung dengan DR.

Koneksi antar router secara langsung. Seperti koneksi menggunakan link serial (serial line). Dalam hal ini tidak diperlukan DR dan BDR. Trafic dikirim menggunakan alamat multicast 224.0.0.5.

·   Point-to-Multipoint

Sebuah interface dikoneksikan dengan banyak tujuan. Menggunakan sebuah IP subnet. Tidak ada pemilihan DR atau BDR. Bayangkan saja seperti sekumpulan link point-to-point. Setiap link akan mendapatkan LSA. Sedangkan trafic dikirim menggunakan alamat multicast.

·   Nonbroadcast multi-access (NBMA)

Teknologi WAN seperti X.25 dan Frame Relay, merupakan contoh dari NBMA. OSPF akan memandang network sebagai suatu network broadcast yang diwakilkan oleh sebuah IP subnet.

Pada NBMA, alamat broadcast dan multicast tidak dikenal. Setiap traffic akan diduplikasikan untuk masing-masing circuit fisik, menggunakan alamat unicast.

NBMA biasanya dibangun menggunakan topologi fully atau partially meshed. Kita harus melakukan konfigurasi manual dari masing-masing neighbor, DR dan BDR. DR dan BDR harus terkoneksi langsung dengan neighbor.

·   Virtual Links

Merupakan koneksi virtual ke suatu remote area yang tidak memiliki koneksi dengan backbone (Area o). Meskipun OSPF menanganinya sebagai direct, singlehop connection (menuju backbone area), koneksi ini adalah koneksi virtual yang “dibungkus” dalam network. OSPF traffic akan dikirim sebagai unicast datagram.

e.      Perhitungan cost

Jika pada EIGRP ada perhitungan sophisticated metric atau metric yang bergantung kepada bandwidth, delay, reliability, load dan MTU, maka pada OSPF menggunakan perhitungan mirip metric yang disebut cost. Jadi OSPF sebenarnya tidak menggunakan metric yang disebut cost. Jadi OSPF sebenarnya tidak menggunakan metric, melainkan cost yang didefinisikan

Cost = 100 Mbps

             Bandwidth

Semakin “cepat” link-nya maka akan semakin rendah nilai cost pada link tersebut

Rumus diatas dapat digunakan untuk berbagai tipe interface card yang speed-nya di atas 100 Mbps. Namun, perlu diingat bahwa bandwidth sangat bergantung pada jenis interface card yang digunakan.

f.        Proses OSPF

Seperti yang pernah Penulis singgung sebelumnya bahwa OSPF jauh lebih kompleks dibandingkan EIGRP. Sehingga tidak mudah untuk memahami dan menjelaskan kembali apa yang terjadi saat router-router OSPF bekerja.

 Secara garis besar, proses OSPF dapat dijelaskan sebagai berikut:

1.       Pembentukan Adjacency Router.

Adjecency Router adalah router  yang bersebelahan atau yang terdekat. Router  OSPF akan menghubungkan diri dan saling berkomunikasi dengan router-router terdekat.

Berikut ini contoh pembentukan adjacency router pada proses OSPF yang berlangsung pada media Point-to-point. Penulis memilih media point-to-point karena lebih mudah dipahami dibandingkan broadcast multi-access.

Misalkan ada dua buah router A dan B. Kedua router tersebut saling mengirim paket Hello menggunakan alamat multicast. Di dalam paket hello ada sebuah field yang berisi informasi Neighbor atau neighbor ID.

Misalkan saja B menerima paket hello lebih dahulu daripada router A. maka B akan membalas mengirim paket hello (berisi RID milik A dan RID B) kepada router A.

Ketika A menerima paket hello yang berisi RID miliknya sendiri, maka A akan mengganggap B adalah adjencent router dan mengirimkan kembali paket hello (yang berisi RID B dan RID A) kepada router B.

Dengan demikian, B juga akan segera menganggap A sebagai adjacent router-nya. Sampai disini adjacency router telah terbentuk dan siap melakukan pertukaran informasi routing.

Proses pembentukan adjacent router pada media broadcast multi-access (seperti jaringan Ethernet) akan jauh lebih rumit. Karena media broadcast akan meneruskan paket-paket hello ke seluruh router yang ada dalam jaringan. Sehingga adjacency router-nya tidak hanya satu. Proses pembentukan adjacency akan terus berulang sampai semua router yang ada di dalam jaringan tersebut menjadi adjacent router.

2.       Menentukan DR (dan BDR jika diperlukan)

Pada jaringan broadcast multi-access, DR dan BDR diperlukan. DR dan BDR akan menjadi pusat informasi OSPF dalam jaringan tersebut. Sehingga pemilihan DR dan BDR sangat penting. BDR merupakan cadangan atau backup dari DR. BDR tidak akan digunakan hingga ada masalah terjadi pada DR.

Di dalam paket hello ada sebuah field berisikan RID dan nilai Priority (Rtr Prio) dari sebuah router. Semua router yang ada dalam jaringan broadcast multi-access akan menerima (semua) hello dari router-router lain. Router dengan RID atau Priority tertinggi akan menjadi DR. Router dengan nilai RID atau Priority di urutan kedua akan dipilih menjadi BDR.

Status DR dan BDR ini tidak akan berubah meskipun ada router lain yang baru bergabung dalam jaringan dengan nilai priority lebih tinggi. Kecuali jika DR atau BDR yang sudah ada menjadi tidak berfungsi (rusak,down, dan sebagainya). Maka akan dilakukan pemilihan ulang DR dan BDR.

Secara default, semua router OSPF akan memiliki nilai Priority 1. Range Priority ini adalah mulai dari 0 hingga 255. Nilai o akan menjamin router tersebut tidak akan menjadi DR atau BDR, sedangkan nilai 255 menjamin sebuah router pasti akan menjadi DR.

Jika ada dua buah router memiliki nilai Priority yang sama, maka yang menjadi DR dan BDR adalah router dengan nilai RID tertinggi dalam jaringan.

3.       Proses Route Exchange

Pada jaringan yang menggunakan media broadcast multi-access, DR-lah yang akan melayani setiap router yang ingin bertukar informasi dengannya. DR akan memulai lebih dulu proses pengiriman informasi.

Ada sebuah fase yang menangani siapa yang lebih dulu melakukan pengiriman. Fase ini disebut dengan istilah Exstart State. Pada fase ini akan dipilih siapa yang akan menjadi master dan siapa yang menjadi slave. Router yang menjadi master akan melakukan pengiriman lebih dahulu sedangkan router slave akan mendengarkan lebih dahulu.

Router Master dan Slave dipilih berdasarkan RID tertinggi. Ketika sebuah router mengirimkan paket hello, RID masing-masing router akan dikirimkan ke router neighbor.

Setelah membandingkan dengan RID miliknya (dan ternyata lebih rendah), maka router tersebut akan segera terpilih menjadi master dan melakukan pengiriman lebih dulu ke router slave.

Setelah fase Exstart, router akan memasuki fase Exchange DDP atau DBD. Isi paket ini adalah ringkasan status untuk seluruh media yang ada dalam jaringan. Jika router penerima belum memiliki informasi yang ada dalam DDP, maka router pengirim akan masuk dalam fase Loading State.

Fase loading state merupakan fase dimana sebuah router mulai mengirim informasi state secara lengkap ke router tetangganya.

Setelah loading state selesai, router-router yang tergabung dalam OSPF akan memiliki informasi state yang lengkap dalam database state-nya. Fase ini disebut dengan istilah Full State.

Proses pertukaran informasi antara dua buah router (disebut Neighbor state), secara garis besar dapat dijelaskan sebagai berikut:

·   Down State

Proses OSPF belum dimulai, jika tidak ada paket hello yang diterima oleh router mana pun.

·   Init State

Router penerima paket hello dari router  lain. Pada fase ini router penerima baru “melihat” RID router pengirim.

·   Two-way state

Router menerima paket hello dari router lain yang berisi RID-nya sendiri (router penerima). Paket hello ini merupakan balasan atas paket hello yang sudah dikirim oleh router penerima. Jika kondisi tertentu terpenuhi maka router-router dapat menjadi neighbor (tetangga).

·   Exstart state

Jika router-router menjadi adjacent (exchange route), router-router tersebut akan menentukan salah satu router (router master) yang akan memulai proses pertukaran informasi (exchange process). Pada fase ini ditentukan DR/BDR.

·   Exchange State

Router-router saling bertukar DBD berdasarkan RID dan sequence number.

·   Loading state

Router saling membandingkan DBD yang diterima dengan isi database LS. Pada fase ini dilibatkan paket LSR, LSU, dan LS ACK.

·   Fullstate

LSDB antar neighbor telah saling sinkron.

4.       Memilih Rute Terbaik

Setelah informasi seluruh jaringan berada dalam database maka mulailah menentukan rute terbaik untuk dimasukkan ke dalam routing table. Untuk memilih rute-rute terbaik parameter yang digunakan oleh OSPF adalah Cost.

Router OSPF akan menghitung semua cost yang ada dan akan menjalankan algoritma Shortest Path First untuk memilih rute terbaik. Setelah selesai, maka rute tersebut langsung dimasukkan dalam routing table dan siap digunakan untuk pengiriman atau forward data.

5.       Memelihara routing table

Router harus tetap menjaga database­-nya. Hal ini bertujuan agar jika menemukan sebuah rute yang sudah tidak valid, maka router-router akan mengetahuinya dan tidak lagi menggunakan rute tersebut.

Ketika ada perubahan link-state dalam jaringan, router akan melakukan flooding terhadap perubahan ini, agar seluruh router dalam jaringan mengetahui perubahan tersebut.

Pada beberapa buah buku Cisco CCNP yang pernah Penulis baca, proses OSPF dapat dirangkum kembali atau dijelaskan secara sederhana menjadi 3 tahapan. Pada dasarnya, sama saja dengan penjelasan diatas. Secara umum ada 3 tahap yang dilakukan oleh protokol OSPF.

·   Neighbor discovery

Tahap pertama, mirip dengan EIGRP.

Pada tahap ini router akan saling bertukar informasi untuk mengetahui keberadaan “tetangganya”. Seperti halnya EIGRP. Protokol OSPF akan menyimpan daftar pada neighbor table. Paket hello digunakan juga pada proses neighbor discovery.

·   Topology database exchange

Tahap kedua, pertukaran database topologi.

Setiap Router mengirimkan informasi tentang network, sehingga router-router dapat mempelajarinya. Informasi akan disimpan pada database topologi yang disebut Link State Database (LSDB). Isi dari database tersebut sama dengan apa yang dipahami oleh manusia pada saat menggambar diagram topologi. Informasi yang ada pada LSDB antar lain:

1.       Router ID (RID)

2.       Interface masing- masing router, IP address, mask, subnet

3.       Daftar router yang dicapai oleh masing-masing router  dan interface-nya

·   Router computation

Tahap ketiga, proses kalkulasi

Setiap router (secara independen) menganalisis data yang diperoleh dan melakukan kalkulasi untuk menentukan rute terbaik. Algoritma yang digunakan adalah SPF.

g.       OSPF Table

Ada 3 buah tabel atau database penting yang terlibat dalma proses OSPF. Ketiganya dimiliki oleh setiap router.

1.       Adjecency table

Database ini berisi daftar semua router tetangga.

2.       Topological table

Database ini berisi seluruh informasi tentang router yang berada dalam satu area.

3.       Routing table

Disebut juga Forwarding database. Isinya adalah cost terendah untuk mencapai router atau network lainnya

RANGKUMAN OSPF

Protokol OSPF:

1.       Merupakan Iink State protocol

2.       Menggunakan Algoritma Dijkstra untuk menentukan path terbaik

3.       Menggunakan perhitungan cost, dan merupakan fungsi bandwidth

4.       Router – router menerima LSA

5.       Network dibagi menjadi beberapa area

6.       Network OSPF meliputi:

a.      Broadcast

b.      Non broadcast

c.       Point-to-point

d.      Point-to-multipoint

7.       Ada area utama yang disebut Area o (backbone area)

8.       Semua area harus terkoneksi dengan Area o

9.       Mengurangi Traffic dengan hanya membanjiri pengiriman LSA di dalam sebuah area

10.   DR ditentukan berdasarkan Priority. Jika prioritasnya sama maka DR ditentukan berdasarkan RID tertinggi

11.   RID ditentukan melalui interface loopback atau IP address tertinggi dari interface fisik.