Pertemuan 5: OSPF Theory & Operation

Minggu ke-5
Topik: OSPF Theory & Operation
Dosen: Ir. H.A. Mooduto, M.Kom.

1. Pendahuluan: Mengapa OSPF menjadi Pilihan Utama?

Setelah mempelajari konsep Link-State di pertemuan 4, sekarang kita masuk ke implementasi nyata: OSPF (Open Shortest Path First).

Fakta tentang OSPF

  • Open Standard: Bisa berjalan di multi-vendor (Cisco, Juniper, MikroTik, dll)
  • Link-State Protocol: Menggunakan algoritma Dijkstra (SPF)
  • Classless: Mendukung VLSM dan CIDR
  • Convergence Cepat: Triggered updates
  • Scalable: Mendukung hierarchical design dengan multiple areas

Analogi OSPF

Jika jaringan adalah peta kota, OSPF adalah sistem navigasi cerdas yang memiliki peta lengkap dan bisa menghitung rute tercepat secara real-time.

OSPF dalam Enterprise Network

Environment OSPF Implementation Benefits
Campus Network Multiple Areas dengan Area 0 sebagai backbone Scalability, fast convergence
Data Center OSPF dengan cost optimization Optimal path selection, load balancing
WAN OSPF over point-to-point links Efficient bandwidth usage
Multi-vendor Standard OSPF implementation Vendor interoperability

2. Konsep Dasar OSPF

A. OSPF Router ID

Router ID adalah identitas unik setiap router dalam OSPF domain.

1 Manual Configuration (direkomendasikan) - paling stabil
2 IP address tertinggi pada loopback interface - secondary choice
3 IP address tertinggi pada active interface - least preferred

Konfigurasi Router ID:

! Manual Router ID configuration
Router(config)# router ospf 1
Router(config-router)# router-id 1.1.1.1

! Atau melalui loopback interface
Router(config)# interface loopback0
Router(config-if)# ip address 1.1.1.1 255.255.255.255

B. OSPF Areas: Kunci Skalabilitas

OSPF menggunakan hierarchical design dengan sistem areas untuk meningkatkan skalabilitas.

Area 0

Backbone Area

Pusat yang menghubungkan semua area lain. Wajib ada dalam setiap OSPF domain.

Area 1

Non-Backbone Areas

Area biasa yang terhubung ke Area 0 melalui ABR (Area Border Router).

Area 2

Stub Areas

Area yang tidak menerima external routes, mengurangi size routing table.

Analog Hierarchical Structure

  • Area 0 seperti ibu kota provinsi
  • Area lain seperti kabupaten-kabupaten
  • Traffic antar kabupaten harus melalui ibu kota provinsi

3. Proses Pembentukan OSPF Neighborship dan Adjacency

State Machine OSPF Neighborship

1

Down State

Router belum mulai komunikasi OSPF. Mengirim Hello packet ke 224.0.0.5

→
2

Init State

Router A mengirim Hello ke Router B. Router B menerima, tapi belum menambahkan A dalam neighbor list

→
3

Two-Way State

Router B membalas Hello dan menambahkan Router A dalam neighbor list. DR/BDR Election terjadi pada state ini

→
4

ExStart State

Router menentukan master/slave untuk pertukaran database. Router dengan Router ID lebih tinggi menjadi master

→
5

Exchange State

Router saling mengirim DBD (Database Description) packets yang berisi "daftar isi" dari LSAs

→
6

Loading State

Router meminta LSA lengkap menggunakan LSR (Link State Request) dan menerima LSU (Link State Update)

→
7

Full State

Database OSPF pada kedua router sudah synchronized. Adjacency terbentuk dan siap menghitung routing table

Waktu Konvergensi

Proses ini biasanya selesai dalam hitungan detik! Bandingkan dengan RIP yang butuh menit.

Requirements untuk Neighborship

Parameter Harus Sama Konsekuensi jika Beda
Area ID Ya Neighborship tidak terbentuk
Hello/Dead Timers Ya Neighborship flapping
Authentication Ya Neighborship ditolak
MTU Ya (optional) Stuck di ExStart/Exchange
Network Type Tidak Mempengaruhi DR election

4. DR/BDR Election: Mengapa Diperlukan?

A. Konsep Designated Router (DR) dan Backup DR (BDR)

DR/BDR hanya diperlukan pada multi-access network (Ethernet) bukan point-to-point links.

Analogi DR/BDR

Dalam meeting 10 orang, lebih efisien jika ada 1 moderator (DR) daripada semua orang bicara langsung ke semua orang.

B. Proses Election DR/BDR

1 Priority Tertinggi (default 1) - Nilai 0 berarti tidak ikut election
2 Router ID Tertinggi jika priority sama
3 Interface IP Tertinggi jika Router ID sama (jarang terjadi)

Fakta Penting DR/BDR Election

  • Election hanya terjadi saat interface pertama kali aktif
  • Router dengan priority 0 tidak akan menjadi DR/BDR
  • DR/BDR election tidak preemptive (tidak bisa digantikan kecuali down)
  • DROTHER hanya berkomunikasi dengan DR/BDR, bukan sesama DROTHER

Konfigurasi DR/BDR Election:

! Mengatur OSPF priority pada interface
Router(config)# interface gigabitethernet0/0
Router(config-if)# ip ospf priority 100

! Memaksa router menjadi DR (priority tinggi)
Router(config-if)# ip ospf priority 255

! Mencegah router menjadi DR/BDR
Router(config-if)# ip ospf priority 0

! Verifikasi
Router# show ip ospf neighbor
Router# show ip ospf interface gigabitethernet0/0

5. Link-State Advertisement (LSA) Types: Bahasa OSPF

LSA adalah "pesan" yang berisi informasi topology. Setiap type memiliki fungsi khusus:

Type 1 Router LSA

Dibuat oleh: Setiap router

Scope: Area lokal saja

Isi: Semua link yang terhubung ke router tersebut

Type 2 Network LSA

Dibuat oleh: DR pada multi-access network

Scope: Area lokal

Isi: Daftar semua router yang terhubung ke network tersebut

Type 3 Summary LSA

Dibuat oleh: Area Border Router (ABR)

Scope: Antar area (dikirim dari area asal ke area lain via Area 0)

Isi: Rute summary untuk network di area lain

Type 4 ASBR Summary LSA

Dibuat oleh: ABR

Scope: Seluruh OSPF domain

Isi: Informasi bagaimana mencapai ASBR

Type 5 AS External LSA

Dibuat oleh: ASBR

Scope: Seluruh OSPF domain

Isi: Rute dari external protocol (seperti EIGRP, BGP, atau static)

LSA Flow dalam Multi-Area OSPF

Area 1
→
Type 1 & 2
Stay dalam area
ABR
→
Type 3
Summary ke Area 0
Area 0
→
Type 3
Distribusi ke area lain
ASBR
→
Type 5
External routes ke semua area

6. OSPF Packet Types: Komunikasi dalam OSPF

Packet Type Fungsi Multicast Address Reliable?
Hello Membentuk dan maintain neighborship 224.0.0.5 (All OSPF Routers) No
DBD Database Description - mendeskripsikan database content 224.0.0.5 Yes
LSR Link State Request - meminta LSA tertentu Unicast Yes
LSU Link State Update - mengirim LSA yang diminta 224.0.0.5/6 Yes
LSAck Link State Acknowledgment - mengkonfirmasi penerimaan LSA Unicast N/A

Multicast Address OSPF

  • 224.0.0.5: All OSPF Routers - untuk Hello, DBD, LSU
  • 224.0.0.6: All OSPF DR Routers - khusus untuk DR/BDR communication

7. Algoritma SPF (Shortest Path First) Dijkstra

A. Tahapan Perhitungan SPF:

1 Build Topology Database: Kumpulkan semua LSA dari area yang sama
2 Calculate Shortest Path: Mulai dari router sendiri sebagai root
3 Build SPF Tree: Tentukan path terpendek ke setiap network
4 Build Routing Table: Masukkan best paths ke routing table

B. Contoh Perhitungan OSPF Cost

Formula OSPF Cost:

Cost = Reference Bandwidth / Interface Bandwidth

Cisco Reference Bandwidth: 100 Mbps (default)

Contoh perhitungan:
- 100 Mbps: Cost = 100/100 = 1
- 10 Mbps: Cost = 100/10 = 10
- 1 Gbps: Cost = 100/1000 = 0.1 → dibulatkan ke 1
- 10 Gbps: Cost = 100/10000 = 0.01 → dibulatkan ke 1

Masalah dengan Reference Bandwidth Default

Dengan reference bandwidth 100 Mbps, semua interface >= 100 Mbps memiliki cost 1. Untuk jaringan modern, perlu diadjust:

! Adjust reference bandwidth untuk support high-speed links
Router(config)# router ospf 1
Router(config-router)# auto-cost reference-bandwidth 10000
! 10000 = 10 Gbps reference

C. SPF Calculation Example

Router A
Cost: 0 (Root)
Cost 10
Router B
Cost: 10
Cost 5
Router C
Cost: 15

Shortest Path dari A ke C: A → B → C (Total Cost: 15)

Alternate Path: A → C langsung tidak ada

8. Konfigurasi OSPF Dasar dan Best Practices

A. Basic OSPF Configuration

Konfigurasi OSPF Single Area:

! Mengaktifkan OSPF process
Router(config)# router ospf 1

! Konfigurasi Router ID
Router(config-router)# router-id 1.1.1.1

! Mendefinisikan networks yang participate in OSPF
Router(config-router)# network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0
Router(config-router)# network 10.1.1.0 0.0.0.255 area 0

! Atau menggunakan interface method (recommended)
Router(config)# interface gigabitethernet0/0
Router(config-if)# ip ospf 1 area 0

B. Multi-Area OSPF Configuration

Konfigurasi OSPF Multi-Area:

! Router di Area 0 (Backbone)
Router(config)# router ospf 1
Router(config-router)# router-id 1.1.1.1
Router(config-router)# network 10.0.0.0 0.255.255.255 area 0

! ABR (Area Border Router)
Router(config)# router ospf 1
Router(config-router)# router-id 2.2.2.2
Router(config-router)# network 10.0.0.0 0.255.255.255 area 0
Router(config-router)# network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 1

! Router di Area 1
Router(config)# router ospf 1
Router(config-router)# router-id 3.3.3.3
Router(config-router)# network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 1

C. Best Practices OSPF

Manual Router ID

Selalu konfigurasi manual Router ID menggunakan loopback interface untuk stability

Hierarchical Design

Gunakan multiple areas untuk jaringan > 50 routers. Batasi jumlah router per area

Authentication

Implement OSPF authentication untuk security (MD5 recommended)

Reference Bandwidth

Adjust reference bandwidth untuk support high-speed links

9. Troubleshooting OSPF Common Issues

Masalah Umum dan Solusinya

Masalah Gejala Penyebab Solusi
Neighborship Stuck Router tidak mencapai Full state MTU mismatch, timer mismatch, network type mismatch Cek parameter OSPF, verifikasi interface configuration
Routes Missing Network tidak muncul di routing table Area mismatch, network statement salah, distribute-list Verifikasi network statements, cek area assignment
High CPU Router CPU utilization tinggi SPF thrashing, terlalu banyak LSA, large areas Implement multiple areas, filter unnecessary LSAs
DR/BDR Issues Unoptimal DR election, communication issues Priority configuration, network type incorrect Manual DR election, verify network type

Command Troubleshooting OSPF

Essential OSPF Troubleshooting Commands:

! Verifikasi OSPF neighbors
Router# show ip ospf neighbor
Router# show ip ospf neighbor detail

! Verifikasi OSPF interfaces
Router# show ip ospf interface
Router# show ip ospf interface brief

! Verifikasi OSPF database
Router# show ip ospf database
Router# show ip ospf database router
Router# show ip ospf database network

! Debug OSPF events
Router# debug ip ospf adj
Router# debug ip ospf events

! Verifikasi routing table
Router# show ip route ospf
Router# show ip route 192.168.1.0

10. Kaitannya dengan Dunia Kerja Lulusan D3

Skill yang Harus Dikuasai

OSPF Design

Merancang hierarchical OSPF network dengan multiple areas

Configuration

Konfigurasi basic OSPF single dan multi-area

Troubleshooting

Menganalisis OSPF neighbor table untuk troubleshooting

Optimization

Memahami LSA flow dalam multi-area design

Common Issues dalam Jaringan Enterprise

Real-World Scenario: Campus Network

Problem: Jaringan kampus dengan 3 gedung mengalami slow convergence dan routing instability

Analysis: Single Area OSPF dengan 100+ routers menyebabkan frequent SPF calculation

Solution: Implement multi-area OSPF dengan Area 0 sebagai backbone dan setiap gedung sebagai area terpisah

! Before: Single Area
All routers in Area 0

! After: Multi-Area
Core switches: Area 0
Building A routers: Area 1
Building B routers: Area 2
Building C routers: Area 3

Tips Interview untuk Lulusan D3

Pertanyaan Interview yang Sering Ditanyakan:

  • "Apa perbedaan antara OSPF dan EIGRP?"
  • "Bagaimana proses DR/BDR election bekerja?"
  • "Apa fungsi different LSA types?"
  • "Bagaimana troubleshooting OSPF neighborship yang stuck?"
  • "Kapan sebaiknya menggunakan multi-area OSPF?"