RIP vs OSPF (ルーティングプロトコルの比較)

1. 概要

A. 定義

RIP(Routing Information Protocol)は宛先までのホップ数を基準に経路を決定する 距離ベクトル(Distance Vector) 方式、OSPF(Open Shortest Path First)は全体のトポロジーを把握して最短経路を計算する リンクステート(Link State) 方式の代表的なIGP(内部ゲートウェイプロトコル)である。

両プロトコルは同じ目的(自律システム内部の経路決定)を、正反対の情報モデルで解決する。RIPはルータが自分の隣接ルータから知らされた距離情報だけを信じて経路を決める「噂ベース」であり、OSPFはすべてのルータが全体の地図を共有したうえでそれぞれ計算する「地図ベース」である。この根本的な違いが、収束速度・拡張性・リソース使用におけるあらゆる格差を生み出す。

B. 登場背景および必要性

初期の小規模ネットワークでは、設定が単純なRIPで十分であった。しかしRIPは、最大15ホップまでしか到達できない(16=無限大)という 規模の限界 と、30秒周期でテーブル全体をやり取りするため障害の伝播が遅い 収束遅延 のために、大規模ネットワークではルーティングループと遅延が深刻になった。特にリンクが一つ切断された際に「隣接ルータを経由して迂回できる」という誤った情報が相互にフィードバックされ、ホップ数が徐々に増加していく カウント・トゥ・インフィニティ(Count-to-Infinity) 問題が慢性的であった。これを克服し、大規模で拡張性のあるルーティングを提供するために、リンクステート方式のOSPFが登場した。

2. 動作方式

RIPは周期的に隣接ルータとルーティングテーブル全体を交換し、各宛先についてホップ数が最も少ない経路を選択する(ベルマン-フォード)。この方式ではルータが全体構造を知らないまま隣接ルータの情報のみに依存するため、誤った情報が広がりやすい。一方OSPFでは、各ルータが自身のリンク状態を LSA(Link State Advertisement) として全体に伝播させ、すべてのルータが同一の トポロジーDB(地図) を構成したうえで、ダイクストラ(SPF)アルゴリズム によってそれぞれ最短経路を計算する。

flowchart LR
  subgraph RIP[RIP · 距離ベクトル]
    R1[隣接ルータと<br/>テーブル全体を交換] --> R2[ホップ数最小の経路]
  end
  subgraph OSPF[OSPF · リンクステート]
    O1[LSAでリンク状態を伝播] --> O2[トポロジーDB] --> O3[Dijkstra最短経路]
  end

メトリックの違いも本質的である。RIPは ホップ数 のみを見るため、1Gbpsの3ホップより10Mbpsの2ホップを優先するという不合理な選択をし得るのに対し、OSPFは 帯域幅ベースのCost を用いるため、実際の性能が良い経路を選ぶ。

3. 比較表

下表のすべての違いは、結局「隣接ルータだけを知っているのか、全体を知っているのか」から派生する。全体トポロジーを知るOSPFは、障害時に変更分(LSA)のみを即座に配布して迅速に収束し、実際の帯域幅で経路を最適化するが、その分だけ計算・メモリの負担が大きい。

4. ループ防止・安定化手法

RIPは全体構造を知らないという生来の弱点のため、ループ防止を 複数の補助手法 で補っている。学習した経路をその方向へ広告し返さない Split Horizon、切断された経路を無限大として広告して迅速に無効化する Route Poisoning、変更直後の一定時間は更新を保留する Hold-down、変更を即座に通知する Triggered Update がそれである。一方OSPFは、そもそも全体の地図を共有するためループが生じにくく、大規模環境では Area階層 によってLSAの伝播範囲を分割し、マルチアクセス区間では DR/BDR を選出してLSA交換の急増を抑制する。

5. 考慮事項および示唆

技術士の観点から見ると、選択基準は明確である。ルータ数が少なく単純なネットワークでは、設定・保守が容易なRIPが依然として有効であるが、拡張性・迅速な収束・経路最適化が必要であればOSPFが正解である。たとえばキャンパス網や中堅企業網では、OSPFの Area分割 によって拡張性と安定性を確保しつつ、すべてのAreaが Backbone Area 0 を中心に接続されるよう設計するのが定石である。ただし、一つの自律システム内部を超えた 異なる組織(AS)間 のルーティングはIGPではなく、パスベクトル方式の BGP(EGP) が担うため、実際の大規模ISPバックボーンは内部のOSPFとAS間のBGPを組み合わせて運用している。すなわち、RIP・OSPF・BGPは代替財ではなく、適用階層の異なる相互補完関係 として理解すべきである。

一言まとめ: RIPは 隣接ルータの情報に依存するホップ数ベースの距離ベクトル方式で単純だが、15ホップ制限・遅い収束 という弱点を持ち、OSPFは 全体トポロジーの共有 + Dijkstraによる迅速な収束・帯域幅最適化・拡張性(Area) を提供して大規模ネットワークに適しており、AS間はBGPと組み合わせて運用する。