5. Protocol Data Structures (Protokolldatenstrukturen)

Dieses Kapitel stellt kurz die wichtigsten Datenstrukturen vor, die vom OSPF-Protokoll verwendet werden. Details werden in den folgenden Kapiteln ausgeführt.

Kapitelübersicht (Chapter Overview)

Das OSPF-Protokoll stützt sich auf mehrere wichtige Datenstrukturen zur Aufrechterhaltung der Netzwerktopologie und Routing-Informationen:

• Globale Parameter
• Area-Datenstruktur
• Interface-Datenstruktur
• Neighbor-Datenstruktur
• Link-State-Datenbank

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Hauptdatenstrukturen (Main Data Structures)

1. Globale Parameter (Global Parameters)

Router-Level-Parameter

• Router ID: 32-Bit-eindeutige Kennung
• Area-Liste: Alle Areas, an denen der Router teilnimmt
• AS-Grenzrouter-Flag: Ob ASBR oder nicht
• Externe Routing-Informationen: Routen von anderen Protokollen

2. Area-Datenstruktur (Area Data Structure)

Jede Area pflegt

• Area ID: Area-Kennung
• Area-Authentifizierung: Authentifizierungstyp und Schlüssel
• Link-State-Datenbank: Alle LSAs dieser Area
• Adressbereiche: Netzwerkadressbereiche der Area
• Area-Typ: Standard-Area, Stub-Area oder NSSA

3. Interface-Datenstruktur (Interface Data Structure)

Jedes Interface pflegt

• Interface-Typ: Punkt-zu-Punkt, Broadcast, NBMA usw.
• Interface-Status: Down, Loopback, Waiting, DR, Backup, DROther
• IP-Adresse und Maske
• Area ID: Area, zu der das Interface gehört
• Hello-Intervall und Dead-Intervall
• Router-Priorität: Verwendet für DR-Wahl
• Neighbor-Liste: Neighbors auf diesem Interface

4. Neighbor-Datenstruktur (Neighbor Data Structure)

Jeder Neighbor pflegt

• Neighbor ID: Router ID des Neighbors
• Neighbor-Status: Down, Init, 2-Way, ExStart, Exchange, Loading, Full
• Neighbor-IP-Adresse
• Neighbor-Priorität
• Designated Router und Backup Designated Router
• Link-State-Anforderungsliste
• Datenbank-Zusammenfassungsliste
• Link-State-Übertragungsliste

5. Link-State-Datenbank (Link State Database)

LSDB-Struktur

• Nach Typ organisiert: Router-LSA, Network-LSA, Summary-LSA, AS-external-LSA
• Nach Area getrennt: Jede Area hat eine unabhängige LSDB
• LSA-Header-Informationen: LS Age, LS Type, Link State ID, Advertising Router, LS Sequence Number

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Datenstrukturbeziehungen (Data Structure Relationships)

Hierarchische Struktur

Router
  ├── Area 1
  │   ├── Link-State-Datenbank (LSDB)
  │   └── Interface-Liste
  │       └── Neighbor-Liste
  ├── Area 2
  │   ├── LSDB
  │   └── Interface-Liste
  └── Routing-Tabelle (Routing Table)

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Zweck der wichtigsten Datenstrukturen (Data Structure Purposes)

Datenstruktur	Hauptzweck	Aktualisierungszeitpunkt
Globale Parameter	Router-Basiskonfiguration	Konfigurationsänderung
Area-Struktur	Area-Konfiguration und LSDB	LSA-Aktualisierung
Interface-Struktur	Interface-Status und Neighbor-Verwaltung	Hello-Protokoll
Neighbor-Struktur	Adjacency-Wartung	State-Machine-Übergang
LSDB	Topologieinformationsspeicherung	LSA-Flooding
Routing-Tabelle	Weiterleitungsentscheidung	SPF-Berechnung

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Speicher- und Leistungsüberlegungen (Memory and Performance)

Speichernutzungsschätzung

Grundformeln

• LSDB-Größe ≈ (Anzahl Router × Router-LSA) + (Anzahl Netzwerke × Network-LSA) + (Inter-Area-Routen × Summary-LSA)
• Neighbor-Struktur ≈ Anzahl Interfaces × durchschnittliche Neighbor-Anzahl
• Routing-Tabelle ≈ Anzahl aller erreichbaren Netzwerke

Optimierungsempfehlungen

1. Area-Aufteilung: Größe jeder Area begrenzen
2. Routen-Aggregation: LSA-Anzahl reduzieren
3. Stub-Areas: Externe Routing-Informationen reduzieren
4. Interface-Tuning: Timer-Parameter anpassen

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Technische Zusammenfassung (Technical Summary)

Datenstruktur-Designprinzipien

1. Hierarchische Organisation

   • Global → Area → Interface → Neighbor
   • Erleichtert Verwaltung und Fehlerisolierung

2. State-Machine-gesteuert

   • Interface-State-Machine
   • Neighbor-State-Machine
   • Klare Zustandsübergänge

3. Verteilte Datenbank

   • Jeder Router pflegt vollständige LSDB
   • Synchronisation durch Flooding
   • Gewährleistet Routing-Konsistenz

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Referenzen (References)

• Vollständiger Text: RFC 2328 Section 5

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Hinweis (Note): Dieses Kapitel bietet einen Überblick. Detaillierte Datenstrukturdefinitionen und -operationen werden in den folgenden Kapiteln ausführlich erklärt.