Transient States in Open Shortest Path First

Abstract

This master's thesis studies the behaviour of the OSPF (Open Shortest Path First) routing protocol. The OSPF protocol is a commonly used routing protocol in the packet switched networks. The purpose of the routing protocol is to establish paths between the network nodes so that the dominant network topology is taken into account. When the topology of the network changes the routing protocol adapts to the situation by re-calculating the forwarding tables that are used to forward the packets in the network.

The first part of the work explains the functionality of the OSPF protocol and discusses the earlier research related to the field. The literature survey gives information on the ability of the OSPF protocol to observe changes in the network. Some guidelines for the OSPF network design are also found from the literature.

A discrete-event simulation model is built to be used in the experimental part of the study. The simulations are used to observe the OSPF protocol behaviour during the transient states that follow the changes in the network topology. Information on transient state behaviour can be used to find a network configuration that leads to a fast routing convergence after a change in the network has occurred.

Network design guidelines that lead to a fast routing convergence are received as a result. While the fast convergence is targeted the guidelines also help to preserve the network stability in an operational network.

Tässä diplomityössä tutkitaan OSPF (Open Shortest Path First) reititysprotokollan käyttäytymistä. OSPF-protokolla on yleinen pakettikytkentäisissä tietoverkoissa reititykseen käytettävä protokolla. Reitityksen tehtävä on muodostaa polkuja tietoverkon solmukohtien välille ottaen huomioon verkon kulloinkin vallitseva rakenne. Verkon rakenteen muuttuessa reititysprotokolla mukautuu tilanteeseen muuttamalla verkon reititystauluja, joiden avulla pakettiliikennettä ohjataan verkossa.

Työn alkuosassa selvitetään OSPF-protokollan rakenne sekä käydään läpi aikaisempaa aiheeseen liittyvää tutkimusta. Kirjallisuuskatsauksesta saadaan tietoa OSPF-protokollan kyvystä havaita muutoksia verkossa sekä suosituksia OSPF -verkon suunnittelussa oleelliseksi havaituista seikoista.

Työn kokeellisessa osassa käytettäväksi rakennetaan tapahtumapohjainen simulaatiomalli. Simulaatiomallin avulla tutkitaan OSPF-protokollan käyttäytymistä verkossa tapahtuvia muutoksia seuraavien lyhytaikaisten muutostilojen aikana. Muutostilojen aikaista käyttäytymistä tutkimalla voidaan löytää verkolle asetukset, joiden avulla saavutetaan reitityksen nopea konvergenssi verkossa tapahtuvien muutosten jälkeen.

Työn tuloksena saadaan suosituksia joiden avulla tietoverkko voidaan suunnitella siten, että reititys reagoi muutoksiin nopeasti. Nopean reagointi kyvyn lisäksi verkon stabiilius voidaan säilyttää käyttämällä saatuja asetuksia.