Open Shortest Path First (OSPF)

Teknologi link-state dikembangkan dalam APRAnet untuk menghasilkan protocol yang terdistribusi yang jauh lebih baik daripada protocol distance-vector. Saling bertukar jarak (distance) ke tujuan, setiap router dalam jaringan memiliki peta jaringan yang dapat diperbaharui dengan cepat setelah berlakunya perubahan dalam topologi. Peta ini digunakan untuk menghitung route yang lebih baik daripada menggunakan protocol distance-vector. Perkembangan teknologi ini akhirnya menghasilkan protocol Open Shortest Path First (OSPF) yang dikembangkan oleh IETF untuk digunakan di Internet. Bahkan sekarang Internet Architecture Board (IAB) telah merekomenkan OSPF sebagai pengganti RIP.

Prinsip link-state routing sangat sederhana. Sebagai pengganti menghitung route “terbaik” dengan cara terdistribusi, semua router mempunyai peta jaringan dan menghitung semua route yang terbaik dari peta ini. Peta jaringan tersebut disimpan dalam sebuah basis data dan setiap rekod dalam basis data tersebut menyatakan sebuah link dalam jaringan. Rekod-rekod tersebut dikirim oleh router yang terhubung langsung dengan link masing-masing.

Oleh kerana setiap router perlu memiliki peta jaringan yang menggambarkan kedudukan terakhir topologi jaringan yang lengkap, setiap perubahan dalam jaringan harus diikuti oleh perubahan dalam basis data link-state yang terletak di setiap router. Perubahan status link yang didedikasikan oleh router akan mengubah basis data link-state router tersebut, kemudian router mengirimkan perubahan tersebut ke router yang lain.

Protocol yang digunakan untuk mengirimkan perubahan ini harus cepat dan dapat diandaikan. Ini dapat dicapai oleh protocol flooding. Dalam protocol flooding, pesanan yang dikirim adalah perubahan dari basis data serta nombor urutan pesanan tersebut. Dengan hanya mengirimkan perubahan basis data, waktu yang diperlukan untuk pengiriman dan pemprosesan pesanan tersebut lebih sedikit dibandingkan dengan mengirim seluruh isi basis data tersebut. Nombor urutan pesanan diperlukan untuk mengetahui apakah pesanan yang diterima lebih baru daripada yang terdapat dalam basis data. Nombor urutan ini berguna kepada link yang putus untuk menjadikan ianya bersambung kembali.

Pada saat terdapat link yang putus dan jaringan menjadi terpisah, basis data bahagian kedua jaringan tersebut menjadi berbeza. Ketika link yang putus tersebut hidup kembali, basis data di semua router haruslah disamakan. Basis data ini tidak akan kembali sama dengan mengirimkan satu pesanan link-state sahaja. Proses penyamaan basis data pada router yang bertetangga disebut sebagai menghidupkan adjacency. Dua buah router bertetangga disebut sebagai adjacent bila basis data link-state keduanya telah sama. Dalam proses ini kedua-dua router tersebut tidak saling bertukar basis data kerana akan memerlukan waktu yang lama.

Proses menghidupkan adjacency terdiri daripada dua fasa. Fasa pertama, kedua router saling bertukar deskripsi basis data yang merupakan ringkasan dari basis data yang dimiliki setiap router. Setiap router kemudian membandingkan deskripsi basis data yang diterima dengan basis data yang dimilikinya. Pada fasa kedua, setiap router meminta tetangganya untuk mengirimkan rekod-rekod basis data yang berbeza, iaitu bila router tidak memiliki rekod tersebut, atau nombor urutan rekod yang dimiliki lebih kecil daripada yang dikirimkan oleh deskripsi basis data. Setelah proses ini, router memperbaharui beberapa rekod dan ini kemudian dikirimkan ke router lain melalui protocol flooding.

Protocol link-state lebih baik daripada protocol distance-vector disebabkan oleh beberapa perkara; waktu yang diperlukan untuk konvergen lebih cepat dan yang lebih penting lagi protocol ini tidak menghasilkan routing loop. Protocol ini memerlukan penggunaan metrik sekaligus. Throughput, delay, biaya, dan keandalan adalah metrik yang umum dalam jaringan. Di samping itu protocol ini juga dapat menghasilkan banyak jalur ke sebuah tujuan. Misalnya router A memiliki dua buah jalur dengan metrik yang sama ke host B. Protocol dapat memasukkan kedua jalur tersebut ke dalam forwarding table sehingga router mampu mambahagikan beban di antara kedua jalur tersebut.

Rancangan OSPF menggunakan protocol link-state dengan penambahan beberapa fungsi. Fungsi-fungsi yang ditambahkan antara lainnya adalah jaringan multi-access seperti X.25 dan Ethernet dan membahagikan jaringan yang besar menjadi beberapa area.

Setelah dijelaskan bahawa setiap router dalam protocol link-state perlu membentuk adjacency dengan router tetangganya. Pada jaringan multi-access, tetangga setiap router dapat lebih dari satu. Dalam situasi seperti ini, setiap router dalam jaringan perlu membentuk adjacency dengan semua router yang lain dan ini tidak efisien. OSPF mengefisienkan adjacency ini dengan memperkenalkan konsep designated router dan designated router cadangan. Semua router hanya perlu adjacent dengan designated router tersebut, sehingga hanya designated router adjacent dengan router yang lain. Designated router cadangan akan mengambil alih fungsi designated router yang gagal berfungsi.

Langkah pertama dalam jaringan multi-access adalah memilih designated router dan cadangannya. Pemilihan ini dimasukkan ke dalam protocol Hello, protocol dalam OSPF untuk mengetahui tetangga-tetangga router dalam setiap link. Setelah pemilihan, barulah router-router membentuk adjacency dengan designated router dan cadangannya. Setiap terjadi perubahan jaringan, router mengirimkan pesanan menggunakan protocol flooding ke designated router dan designated router mengirimkan pesanan tersebut ke router yang lain dalam link.

Designated router cadangan juga memperdengarkan pesanan-pesanan yang dikirim ke designated router. Jika designated router gagal, cadangannya kemudian menjadi designated router yang baru serta dipilih designated router cadangan yang baru. Ini kerana designated router yang baru telah adjacent dengan router-router lain, tidak perlu dilakukan lagi proses penyamaan basis data yang memerlukan waktu yang lama.

Dalam jaringan yang besar tentu memerlukan basis data yang besar untuk menyimpan topologi jaringan. Ini termasuklah keperluan memori router yang lebih besar serta waktu perhitungan route yang lebih lama. Hal ini, OSPF menggunakan konsep area dan backbone. Jaringan dibahagikan kepada beberapa area yang menghubungkan ke backbone. Setiap area dianggap sebagai jaringan tersendiri dan router-router di dalamnya hanya perlu memiliki peta topologi jaringan dalam area tersebut. Router-router yang terletak diperbatasan antara area hanya mengirimkan ringkasan dari link yang terdapt dalam area dan tidak mengirimkan topologi area satu ke area lain. Dengan demikian, perhitungan route menjadi lebih sederhana.

RIP vs OSPF

Protocol RIP sangat sederhana dan mudah diimplementasikan tetapi dapat menimbulkan routing loop. Manakala protocol OSPF merupakan protocol yang lebih rumit dan lebih baik daripada RIP tetapi memerlukan memori dan waktu CPU yang besar.