February 14, 2026

Was ist OSPF? Kurzanalyse im OSI-Kontext

OSPF (Open Shortest Path First) ist eines der wichtigsten Routing-Protokolle in Unternehmensnetzwerken und großen Campus-Infrastrukturen. Wenn mehrere Router und Layer-3-Switches innerhalb einer Organisation zusammenarbeiten sollen, damit Datenpakete zuverlässig und effizient ihr Ziel erreichen, braucht es eine gemeinsame „Logik“ für die Wegeauswahl. Genau das leistet OSPF: Es verteilt Informationen über erreichbare Netzwerke, berechnet daraus die besten Pfade und sorgt dafür, dass Router konsistente Routingtabellen aufbauen. Gleichzeitig taucht in der Praxis oft die Frage auf, wie OSPF im OSI-Modell einzuordnen ist. Routing gehört klassisch zur Network Layer (OSI Schicht 3) – doch OSPF besitzt eigene Nachrichtentypen, baut Nachbarschaften auf und arbeitet mit Konzepten wie Areas und Link-State-Datenbanken. Dieser Artikel liefert eine leicht verständliche, aber fachlich saubere Kurzanalyse: Was ist OSPF, wie funktioniert es im Kern, welche Rolle spielt es im Netzwerkdesign und wie hilft das OSI-Modell dabei, OSPF und Routing grundsätzlich richtig einzuordnen.

Table of Contents

Was ist OSPF? Definition und Einordnung als Routing-Protokoll

OSPF steht für Open Shortest Path First und ist ein Interior Gateway Protocol (IGP). Das bedeutet: OSPF wird für das Routing innerhalb eines autonomen Netzes bzw. einer Organisation eingesetzt, nicht zwischen Internetprovidern oder unabhängigen Netzen (dafür wird typischerweise BGP verwendet). OSPF ist ein Link-State-Routing-Protokoll. Es sammelt Informationen über die Netzwerktopologie und berechnet daraus die kürzesten bzw. „besten“ Pfade.

OSPF ist standardisiert und herstellerübergreifend implementiert. Wer tiefer in die Spezifikation einsteigen möchte, findet die technische Referenz in RFC 2328 (OSPFv2). Für IPv6 existiert OSPFv3, beschrieben in RFC 5340 (OSPF for IPv6).

OSI-Kontext: Zu welcher Schicht gehört OSPF?

Das OSI-Modell ist ein Schichtenmodell, das Netzwerkfunktionen in sieben Ebenen strukturiert. Die zentrale Leitlinie lautet: Routing ist eine Aufgabe der OSI-Schicht 3 (Network Layer), weil es um die Weiterleitung von IP-Paketen zwischen unterschiedlichen Netzen/Subnetzen geht. OSPF ist genau dafür da: Es baut die Informationen auf, die Router benötigen, um IP-Pakete korrekt zu routen.

Gleichzeitig ist es hilfreich, zwei Perspektiven zu unterscheiden:

Data Plane (Datenebene): Hier werden Nutzdatenpakete (IP) anhand der Forwarding-Tabelle weitergeleitet. Das ist klar OSI Schicht 3.
Control Plane (Steuerungsebene): Hier laufen Routing-Protokolle wie OSPF, die die Routinginformationen austauschen und berechnen, die die Data Plane später nutzt.

OSPF selbst arbeitet mit IP und wird direkt über IP übertragen (nicht über TCP wie BGP). Praktisch bedeutet das: OSPF sitzt sehr „nah“ an der Network Layer. In einer vereinfachten OSI-Einordnung kann man sagen: OSPF ist ein Protokoll der Schicht 3, das Schicht-3-Routing ermöglicht, auch wenn es natürlich eigene Nachrichtenlogik mitbringt.

OSPF im Vergleich: Warum nicht einfach „statisch routen“?

Statische Routen sind feste Einträge, die manuell gepflegt werden. Das funktioniert in sehr kleinen Netzen, wird aber schnell unübersichtlich und fehleranfällig, sobald:

mehrere Router beteiligt sind,
Redundanzen existieren (mehrere Wege),
Links ausfallen können,
Netze wachsen oder sich häufig ändern.

OSPF löst dieses Problem durch dynamisches Routing: Router tauschen Informationen automatisch aus, erkennen Änderungen und konvergieren (finden einen neuen stabilen Zustand) ohne manuelles Eingreifen. Für den Betrieb bedeutet das: weniger Konfigurationsaufwand, weniger Risiko durch vergessene Routen und deutlich bessere Reaktionsfähigkeit bei Störungen.

Grundprinzip: Link-State statt Distance-Vector

Um OSPF zu verstehen, reicht eine zentrale Idee: OSPF ist ein Link-State-Protokoll. Es versucht, dass jeder Router in einem Bereich (Area) ein möglichst identisches Bild der Topologie besitzt. Dieses Topologiebild wird als Link-State Database (LSDB) bezeichnet.

Das ist ein entscheidender Unterschied zu klassischen Distance-Vector-Protokollen, die eher „Nachbar sagt mir, wie weit etwas weg ist“ arbeiten. Bei OSPF lautet der Ansatz: „Ich kenne die Topologie – und berechne den besten Weg selbst.“ Diese Architektur ist einer der Gründe, warum OSPF in großen Netzen beliebt ist: Es ist deterministisch, schnell konvergent (im Vergleich zu älteren Protokollen) und gut skalierbar, wenn es korrekt designt wird.

Wie OSPF arbeitet: Nachbarschaften, LSAs und SPF-Berechnung

OSPF besteht im Kern aus drei großen Schritten, die wiederkehrend im Betrieb stattfinden:

Nachbarn finden und Beziehungen aufbauen (Neighbor/Adjacency)
Topologieinformationen austauschen (Link-State Advertisements, LSAs)
Beste Wege berechnen (Shortest Path First, SPF)

Nachbarschaft und Adjacency: Wer spricht mit wem?

OSPF-Router entdecken sich in der Regel über Hello-Nachrichten. Dabei prüfen sie, ob wesentliche Parameter übereinstimmen, zum Beispiel Area-Zugehörigkeit, Timer oder Authentifizierung. Stimmen die Parameter, kann eine OSPF-Nachbarschaft entstehen. Je nach Netztyp und Design wird daraus eine vollwertige Adjacency, über die dann Datenbankinformationen ausgetauscht werden.

Im OSI-Kontext ist das interessant, weil es zeigt: OSPF arbeitet auf Schicht 3 (IP), hat aber eine eigene „Session-ähnliche“ Logik (Nachbarschaft/Adjacency), ohne dafür zwingend eine Schicht-4-Verbindung wie TCP aufzubauen. Das ist typisch für viele Routingprotokolle: Sie nutzen IP direkt und implementieren Stabilität über eigene Mechanismen.

LSAs: Das „Topologie-Update“ von OSPF

OSPF verteilt Topologieinformationen über sogenannte LSAs (Link-State Advertisements). Man kann sich eine LSA als „Ankündigung“ vorstellen: Ein Router teilt dem OSPF-Bereich mit, welche Links, Netze oder Routen er kennt. Diese Informationen werden im Netzwerk geflutet (Flooding), damit alle Router in der gleichen Area eine konsistente LSDB aufbauen.

Das Flooding ist bewusst kontrolliert: OSPF versucht nicht permanent alles neu zu senden, sondern reagiert auf Änderungen. Dadurch ist OSPF in stabilen Netzen effizient, kann aber bei instabilen Links (Flapping) viel Kontrolltraffic erzeugen.

SPF-Algorithmus: Die eigentliche Pfadberechnung

Sobald die LSDB steht, berechnet jeder Router selbstständig die besten Pfade mit dem Shortest Path First (SPF)-Algorithmus, oft als Dijkstra-Algorithmus beschrieben. Das Ergebnis landet in der Routingtabelle und bildet die Grundlage für die Weiterleitung von IP-Paketen in der Data Plane.

Metric und „Cost“: Was bedeutet „Shortest“ in OSPF?

„Shortest“ bedeutet bei OSPF nicht automatisch „wenigste Router-Hops“, sondern „geringste Gesamtkosten“. OSPF verwendet dafür eine Metrik namens Cost, die typischerweise aus der Bandbreite eines Links abgeleitet wird. Sehr vereinfacht gilt: Höhere Bandbreite = geringere Kosten, also bevorzugter Pfad.

Als grobes Modell wird häufig eine Beziehung nach dem Muster „Referenzbandbreite geteilt durch Linkbandbreite“ verwendet. Das genaue Verhalten hängt von Implementierung und Konfiguration ab, aber das Grundprinzip kann als Denkstütze dienen:

$Cost = \frac{Referenz}{Bandbreite}$

Wichtig in der Praxis: Wenn die Referenzbandbreite nicht zu modernen Linkgeschwindigkeiten passt (z. B. 10G/40G/100G), können viele schnelle Links die gleiche Cost bekommen. In professionellen Netzen wird die Referenzbandbreite deshalb oft angepasst, damit OSPF sinnvoll zwischen unterschiedlichen Kapazitäten unterscheiden kann.

OSPF-Areas: Warum es Bereichsstrukturen gibt

OSPF skaliert über ein Area-Konzept. Eine Area ist ein logischer Bereich, in dem Router die gleiche LSDB teilen. Die bekannteste Area ist Area 0 (Backbone). In klassischen Designs sind andere Areas an das Backbone angebunden.

Das Ziel der Area-Struktur ist Skalierung:

Weniger Flooding über das gesamte Netz: Änderungen bleiben eher innerhalb einer Area.
Kleinere LSDBs pro Router: Weniger Speicher- und Rechenlast.
Strukturierung: Standorte, Gebäudeteile oder Domänen lassen sich sauber trennen.

Aus OSI-Sicht bleibt das trotzdem klar Schicht 3: Areas sind ein Kontrollplane-Konzept zur Organisation von Routinginformationen.

Router-Rollen in OSPF: DR, BDR und ABR verständlich

OSPF kennt in bestimmten Netztypen (typisch Broadcast-Netze wie Ethernet) spezielle Rollen, um die Anzahl der Adjacencies und den Austausch von LSAs effizient zu gestalten:

DR (Designated Router): Zentraler Router für LSA-Austausch im Segment.
BDR (Backup Designated Router): Ersatz, falls der DR ausfällt.

Für die Area-Struktur gibt es weitere Rollen:

ABR (Area Border Router): Router, der zwei oder mehr Areas verbindet (insbesondere mit dem Backbone).
ASBR (Autonomous System Boundary Router): Router, der Routen aus anderen Routingdomänen/protokollen ins OSPF importiert (Redistribution).

Diese Rollen sind wichtig, um OSPF richtig zu planen: Wer ist Backbone-nah, wo werden Routen zusammengefasst, wo findet Redistribution statt?

OSPFv2 vs. OSPFv3: IPv4 und IPv6 im Überblick

OSPFv2 wird für IPv4 genutzt, OSPFv3 für IPv6. Konzeptionell sind sie ähnlich, aber OSPFv3 ist auf IPv6-Adressierung und Mechanismen angepasst. In vielen modernen Netzen existieren beide parallel, wenn Dual Stack (IPv4 und IPv6 gleichzeitig) betrieben wird. Für Einsteiger genügt meist diese Kernaussage:

OSPFv2: Routing-Informationen für IPv4-Netze
OSPFv3: Routing-Informationen für IPv6-Netze

Technische Details lassen sich in den oben verlinkten RFCs nachlesen.

OSPF in der Praxis: Wo wird es typischerweise eingesetzt?

OSPF ist ein Standard-IGP in vielen Unternehmensumgebungen, insbesondere wenn:

mehrere Standorte verbunden sind,
ein Campus-Netz mit vielen Layer-3-Segmenten existiert,
Redundanz und schneller Failover benötigt werden,
ein herstellerübergreifendes Design gefordert ist.

Man findet OSPF häufig als „Backbone“ für interne IP-Routen. In sehr großen Provider-Netzen wird stattdessen oft IS-IS eingesetzt, während BGP für die Inter-AS-Welt zuständig bleibt. Für den OSI-Kontext ist der entscheidende Lernpunkt: OSPF ist ein Schicht-3-Control-Plane-Protokoll für die interne Routinglogik.

Typische Fehlerbilder: Wenn OSPF nicht konvergiert oder Routen fehlen

Gerade für Einsteiger ist es hilfreich zu wissen, wie OSPF-Probleme typischerweise aussehen. Häufige Ursachen sind:

Nachbarschaft kommt nicht zustande: Area-ID stimmt nicht, Timer passen nicht, Authentifizierung falsch, MTU-Mismatch.
Routen fehlen in bestimmten Bereichen: Area-Design falsch, Summarization/Filter, fehlende Redistribution oder falsche Prefix-Policies.
Instabilität (Flapping): Linkprobleme erzeugen ständige Topologieänderungen und wiederholte SPF-Läufe.
Suboptimale Pfade: Cost-Werte nicht passend, Referenzbandbreite unzureichend, unerwartete DR/BDR-Wahl.

Im OSI-Denken hilft eine strukturierte Diagnose: OSPF selbst ist Schicht 3, aber es hängt vom funktionierenden Unterbau ab. Wenn Layer 2 (VLANs, Trunks, STP) instabil ist, werden OSPF-Nachbarschaften ebenfalls instabil. Das zeigt, wie Schichten zusammenspielen: OSPF ist zwar Layer 3, benötigt aber stabile Layer 2-Konnektivität.

OSPF und Sicherheit: Authentifizierung und Risiko minimieren

Routing-Protokolle sind Teil der Control Plane und damit sicherheitsrelevant. Wer OSPF-Nachrichten fälschen oder manipulieren kann, könnte Routing beeinflussen. In professionellen Netzen werden daher Schutzmaßnahmen eingesetzt, zum Beispiel:

OSPF-Authentifizierung: Sicherstellen, dass nur berechtigte Router OSPF sprechen.
Control-Plane-Schutz: Filtern/Limitieren von Control-Plane-Traffic, je nach Plattform.
Segmentierung: OSPF nur in dafür vorgesehenen Transit-/Routing-VLANs nutzen, nicht auf Benutzerports.

Wichtig bleibt: OSPF ist kein Endnutzerprotokoll, sondern ein internes Steuerprotokoll. Es sollte entsprechend kontrolliert und dokumentiert betrieben werden.

OSPF und das OSI-Modell: Ein praktischer Merksatz

Wenn Sie die Einordnung kurz und belastbar behalten möchten, hilft dieser Merksatz:

IP routen ist Layer 3.
OSPF ist die Control Plane, die Layer 3 das „Wissen“ über die Wege liefert.
OSPF nutzt IP direkt und ist damit sehr nah an Layer 3, auch wenn es eigene Nachbarschaftslogik hat.

Damit lässt sich OSPF sauber von Protokollen unterscheiden, die Routing zwar steuern, aber einen anderen Transportmechanismus nutzen (wie BGP über TCP). Es ist außerdem eine gute Grundlage, um Troubleshooting nach Schichten zu strukturieren: Erst Link und VLAN stabilisieren (Layer 1/2), dann IP und OSPF prüfen (Layer 3), dann darüberliegende Dienste.

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