OSPFのコスト（メトリック）

OSPFのコストとは

OSPFは宛先までのコストの合計がいちばん小さい経路を選びます。このコストがOSPFのメトリックです。

RFC 2328 Section 2.1は、コストを各ルータインタフェースの出方向に結び付く値と定めています。管理者が設定するもので、値が小さいほどそのインタフェースが転送に使われやすくなります。Section 9ではインタフェースの出力コストは0より大きくなければならないと規定しています。

ここから2つのことが決まります。

コストは片方向の値です。 R1とR2をつなぐリンクに「リンクのコスト」という1つの値があるのではなく、R1の出方向とR2の出方向にそれぞれ別の値があります。片側だけ変えれば往路と復路で経路が変わります
最小値は1です。 0にはできません

設定できる上限は65535です。Router-LSAがリンクごとのコストを運ぶフィールドが16ビットだからです（RFC 2328 Appendix A.4.2）。

RFCはコストの決め方までは規定していません。 Section 1.2はコストを「単一の無次元のメトリック」と呼ぶだけで、帯域幅から計算するとは書いていません。帯域幅を基に自動計算するのは各社の実装です。

コストの決まり方

Ciscoの実装では、1つのインタフェースのコストは次の順で決まります。

インタフェース単位のcostが設定されていればその値をそのまま使い、無ければ参照帯域幅をインタフェースの帯域幅で割った値になります。どちらもMbpsで計算し、1未満になれば1に切り上げます。

設定	書く場所	単位
`auto-cost reference-bandwidth <値>`	`router ospf <プロセス>` 配下	Mbps
`cost <値>`	`area <ID>` → `interface <IF>` 配下	コストそのもの（1〜65535）
`bandwidth <値>`	インタフェース配下（OSPFの外）	kbps

既定の参照帯域幅は100Mbpsです。 これは現在の回線速度に対して低すぎます。100Mbpsを1Gbpsで割ると0.1、10Gbpsで割ると0.01で、どちらも切り上げられてコスト1になります。1Gbpsも10Gbpsも100Gbpsも区別できません。区別したいなら参照帯域幅を上げます。

参照帯域幅はエリア内の全ルータで同じ値にします。 1台だけ設定を忘れると、そのルータのリンクだけ相対的に安くなり、意図しない経路が選ばれます。

検証構成

R1からR3へ、R2経由とR4経由の2つの経路があるダイヤモンド型です。全リンクが1Gbpsで、全リンクがエリア0です。観測対象は1つに固定します。R1から見た 3.3.3.3/32 です。

項目	内容
経路A	R1 - R2 - R3
経路B	R1 - R4 - R3
ルータID	R1が`1.1.1.1`、R2が`2.2.2.2`、R3が`3.3.3.3`、R4が`4.4.4.4`
観測対象	R1から見た`3.3.3.3/32`
ソフトウェア	XRd 26.1.1

7つのSTEPで進めます。

STEP	操作	確かめること
0	既定状態	1GbpsのリンクもLoopbackもコスト`1`。2経路が等コスト
1	1つのインタフェースの`bandwidth`を下げる	コストが帯域幅から決まる。遠回りのほうが安くなることもある
2	全4台の参照帯域幅を100Gbpsへ	コストが一斉に変わる。Loopbackは変わらない
3	R4だけ既定へ戻す	そのルータのリンクが安くなり、経路がR4へ寄る
4	R4も揃える	等コストに戻り、FIBに2本載る
5	1つのインタフェースに`cost`を設定	参照帯域幅より優先される。往路だけ変わり復路は変わらない
6	すべて既定へ戻す	STEP 0と同じ状態（最終状態）

STEP 0：既定の状態

show ospf interface briefのCost列が、この記事でいちばん見る場所です。1Gbpsの物理インタフェースもLoopbackも1で並んでいます。

R1 すべてコスト1（STEP 0）
RP/0/RP0/CPU0:R1#show ospf interface brief
Fri Sep 11 07:28:19.669 UTC

* Indicates MADJ interface, (P) Indicates fast detect hold down state

Interfaces for OSPF 1

Interface          PID   Area            IP Address/Mask    Cost  State Nbrs F/C
Lo0                1     0               1.1.1.1/32         1     LOOP  0/0
Gi0/0/0/0          1     0               10.1.2.1/24        1     DR    1/1
Gi0/0/0/1          1     0               10.1.4.1/24        1     DR    1/1

R1から3.3.3.3/32へは2本の経路が載ります。メトリックはどちらも3です。R1の出方向が1、R2（またはR4）の出方向が1、R3のLoopbackが1の合計です。

R1 2経路が等コスト（STEP 0）
RP/0/RP0/CPU0:R1#show route ospf
Fri Sep 11 07:28:18.205 UTC

O    2.2.2.2/32 [110/2] via 10.1.2.2, 00:08:37, GigabitEthernet0/0/0/0
O    3.3.3.3/32 [110/3] via 10.1.2.2, 00:04:18, GigabitEthernet0/0/0/0
                [110/3] via 10.1.4.4, 00:04:18, GigabitEthernet0/0/0/1
O    4.4.4.4/32 [110/2] via 10.1.4.4, 00:04:18, GigabitEthernet0/0/0/1
O    10.2.3.0/24 [110/2] via 10.1.2.2, 00:08:37, GigabitEthernet0/0/0/0
O    10.3.4.0/24 [110/2] via 10.1.4.4, 00:04:18, GigabitEthernet0/0/0/1

参照帯域幅の既定値はどのshowにも表示されません。 show ospf、show ospf 1、show protocols ospf、show ospf interface、show running-config router ospf 1のすべてを確認しましたが1行もありません。値が既定のままなら設定にも現れません。

STEP 1：帯域幅を下げてコストを動かす

コストが帯域幅から決まることを確かめます。R1のR4向けインタフェースだけ、帯域幅を10Mbps相当にします。

STEP 1で投入した設定（単位はkbps）
（R1）
interface GigabitEthernet0/0/0/1
 bandwidth 10000

そのインタフェースのコストが10になりました。既定の参照帯域幅100Mbpsを10Mbpsで割った値です。

R1 Gi0/0/0/1だけコスト10（STEP 1）
RP/0/RP0/CPU0:R1#show ospf interface brief
Fri Sep 11 07:30:57.443 UTC

* Indicates MADJ interface, (P) Indicates fast detect hold down state

Interfaces for OSPF 1

Interface          PID   Area            IP Address/Mask    Cost  State Nbrs F/C
Lo0                1     0               1.1.1.1/32         1     LOOP  0/0
Gi0/0/0/0          1     0               10.1.2.1/24        1     DR    1/1
Gi0/0/0/1          1     0               10.1.4.1/24        10    DR    1/1

経路も変わります。3.3.3.3/32はR2経由の1本だけになりました。注目したいのは4.4.4.4/32です。R4は直接つながっているのに、R1はR2とR3を経由する遠回りを選んでいます。

R1 R4へは遠回りになった（STEP 1）
RP/0/RP0/CPU0:R1#show route ospf
Fri Sep 11 07:30:54.975 UTC

O    2.2.2.2/32 [110/2] via 10.1.2.2, 00:11:14, GigabitEthernet0/0/0/0
O    3.3.3.3/32 [110/3] via 10.1.2.2, 00:00:36, GigabitEthernet0/0/0/0
O    4.4.4.4/32 [110/4] via 10.1.2.2, 00:00:36, GigabitEthernet0/0/0/0
O    10.2.3.0/24 [110/2] via 10.1.2.2, 00:11:14, GigabitEthernet0/0/0/0
O    10.3.4.0/24 [110/3] via 10.1.2.2, 00:00:36, GigabitEthernet0/0/0/0

直接R4へ行くと10＋Loopbackの1で11です。R2とR3を回ると1＋1＋1＋Loopbackの1で4になります。コストは距離でもホップ数でもないので、ホップ数の多い経路のほうが安くなることがあります。

STEP 2：参照帯域幅を上げる

1Gbpsも10Gbpsもコスト1に潰れる問題に対処します。参照帯域幅を100Gbpsにすれば、1Gbpsのリンクは100、10Gbpsのリンクは10、100Gbpsのリンクは1になり区別がつきます。

STEP 1のbandwidthを外したうえで、4台すべてに同じ値を入れます。

STEP 2で投入した設定（単位はMbps）
（R1・R2・R3・R4のすべてに投入する）
router ospf 1
 auto-cost reference-bandwidth 100000

1Gbpsの物理インタフェースが1から100に変わりました。Loopbackは1のままです。

R1 物理は100、Loopbackは1のまま（STEP 2）
RP/0/RP0/CPU0:R1#show ospf interface brief
Fri Sep 11 07:33:59.373 UTC

* Indicates MADJ interface, (P) Indicates fast detect hold down state

Interfaces for OSPF 1

Interface          PID   Area            IP Address/Mask    Cost  State Nbrs F/C
Lo0                1     0               1.1.1.1/32         1     LOOP  0/0
Gi0/0/0/0          1     0               10.1.2.1/24        100   DR    1/1
Gi0/0/0/1          1     0               10.1.4.1/24        100   DR    1/1

メトリックの内訳がはっきりします。3.3.3.3/32の201は、R1の出方向100＋R2の出方向100＋R3のLoopback1です。ループバック宛の経路に必ず1が足されるのはこのためです。

R1 メトリックが201になった（STEP 2）
RP/0/RP0/CPU0:R1#show route ospf
Fri Sep 11 07:33:56.694 UTC

O    2.2.2.2/32 [110/101] via 10.1.2.2, 00:01:00, GigabitEthernet0/0/0/0
O    3.3.3.3/32 [110/201] via 10.1.2.2, 00:00:42, GigabitEthernet0/0/0/0
                [110/201] via 10.1.4.4, 00:00:42, GigabitEthernet0/0/0/1
O    4.4.4.4/32 [110/101] via 10.1.4.4, 00:01:00, GigabitEthernet0/0/0/1
O    10.2.3.0/24 [110/200] via 10.1.2.2, 00:00:48, GigabitEthernet0/0/0/0
O    10.3.4.0/24 [110/200] via 10.1.4.4, 00:00:42, GigabitEthernet0/0/0/1

コストはRouter-LSAに載ってエリア全体へ流れます。R1が出しているLSAを見ると、リンクごとのTOS 0 Metricsが、いまインタフェースに表示されているコストと一致しています。Loopbackのスタブが1、2本の物理リンクが100です。

R1のRouter-LSA リンクごとのコスト（STEP 2）
   Number of Links: 3

    Link connected to: a Stub Network
     (Link ID) Network/subnet number: 1.1.1.1
     (Link Data) Network Mask: 255.255.255.255
      Number of TOS metrics: 0
       TOS 0 Metrics: 1

    Link connected to: a Transit Network
     (Link ID) Designated Router address: 10.1.2.1
     (Link Data) Router Interface address: 10.1.2.1
      Number of TOS metrics: 0
       TOS 0 Metrics: 100

    Link connected to: a Transit Network
     (Link ID) Designated Router address: 10.1.4.1
     (Link Data) Router Interface address: 10.1.4.1
      Number of TOS metrics: 0
       TOS 0 Metrics: 100

STEP 3：1台だけ揃え忘れるとどうなるか

R4だけ参照帯域幅を既定に戻します。運用で起こる設定漏れを再現します。

STEP 3で投入した設定
（R4のみ）
router ospf 1
 no auto-cost reference-bandwidth 100000

no auto-cost reference-bandwidthと値を省くと設定は外れません。 commitは通り、show configuration commit changesも変更なしを返しますが、show running-configには残ったままでコストも変わりません。値まで書く必要があります。

R4のインタフェースだけコストが1に戻りました。他の3台は100のままです。

R4だけコスト1に戻った（STEP 3）
RP/0/RP0/CPU0:R4#show ospf interface brief
Fri Sep 11 07:39:11.310 UTC

* Indicates MADJ interface, (P) Indicates fast detect hold down state

Interfaces for OSPF 1

Interface          PID   Area            IP Address/Mask    Cost  State Nbrs F/C
Lo0                1     0               4.4.4.4/32         1     LOOP  0/0
Gi0/0/0/0          1     0               10.1.4.4/24        1     BDR   1/1
Gi0/0/0/1          1     0               10.3.4.4/24        1     BDR   1/1

R4の両隣のリンクが他より100倍安くなったので、R1からR3への経路がR4側へ寄ります。等コストだった2本が1本に減り、メトリックも201から102へ下がりました。

R1 R4経由の1本だけになった（STEP 3）
RP/0/RP0/CPU0:R1#show route ospf
Fri Sep 11 07:38:04.079 UTC

O    2.2.2.2/32 [110/101] via 10.1.2.2, 00:05:07, GigabitEthernet0/0/0/0
O    3.3.3.3/32 [110/102] via 10.1.4.4, 00:01:09, GigabitEthernet0/0/0/1
O    4.4.4.4/32 [110/101] via 10.1.4.4, 00:05:07, GigabitEthernet0/0/0/1
O    10.2.3.0/24 [110/200] via 10.1.2.2, 00:04:55, GigabitEthernet0/0/0/0
O    10.3.4.0/24 [110/101] via 10.1.4.4, 00:01:09, GigabitEthernet0/0/0/1

逆向きも同じです。R3からR1への経路もR4経由になっています。

R3 こちらもR4経由（STEP 3）
RP/0/RP0/CPU0:R3#show route ospf
Fri Sep 11 07:38:46.951 UTC

O    1.1.1.1/32 [110/102] via 10.3.4.4, 00:01:52, GigabitEthernet0/0/0/1
O    2.2.2.2/32 [110/101] via 10.2.3.2, 00:05:38, GigabitEthernet0/0/0/0
O    4.4.4.4/32 [110/101] via 10.3.4.4, 00:05:38, GigabitEthernet0/0/0/1
O    10.1.2.0/24 [110/200] via 10.2.3.2, 00:05:38, GigabitEthernet0/0/0/0
O    10.1.4.0/24 [110/101] via 10.3.4.4, 00:01:52, GigabitEthernet0/0/0/1

設定を忘れた1台にトラフィックが集まります。 参照帯域幅を上げる作業は、エリア内の全ルータで漏れなく行う必要があります。

STEP 4：揃え直す

R4にも同じ値を入れると、等コストの2経路に戻ります。

R1 等コスト2経路に復帰（STEP 4）
RP/0/RP0/CPU0:R1#show route ospf
Fri Sep 11 07:40:15.979 UTC

O    2.2.2.2/32 [110/101] via 10.1.2.2, 00:07:19, GigabitEthernet0/0/0/0
O    3.3.3.3/32 [110/201] via 10.1.2.2, 00:00:38, GigabitEthernet0/0/0/0
                [110/201] via 10.1.4.4, 00:00:38, GigabitEthernet0/0/0/1
O    4.4.4.4/32 [110/101] via 10.1.4.4, 00:07:19, GigabitEthernet0/0/0/1
O    10.2.3.0/24 [110/200] via 10.1.2.2, 00:07:07, GigabitEthernet0/0/0/0
O    10.3.4.0/24 [110/200] via 10.1.4.4, 00:00:38, GigabitEthernet0/0/0/1

等コストの経路はRIBだけでなくFIBにも複数載ります。show cefの末尾を見ると、2つのネクストホップと、フローを振り分けるハッシュの割り当てまで出ています。

R1 FIBにも2本のネクストホップ（STEP 4）
   via 10.1.2.2/32, GigabitEthernet0/0/0/0, 7 dependencies, weight 0, class 0 [flags 0x0]
    path-idx 0 NHID 0x2 [0x8a75b3c0 0x0]
    next hop 10.1.2.2/32
    local adjacency
   via 10.1.4.4/32, GigabitEthernet0/0/0/1, 7 dependencies, weight 0, class 0 [flags 0x0]
    path-idx 1 NHID 0x4 [0x8a75b500 0x0]
    next hop 10.1.4.4/32
    local adjacency

    Load distribution: 0 1 0 1 (refcount 2)

    Hash  OK  Interface                 Address
    0     Y   GigabitEthernet0/0/0/0    10.1.2.2       
    1     Y   GigabitEthernet0/0/0/1    10.1.4.4       
    2     Y   GigabitEthernet0/0/0/0    10.1.2.2       
    3     Y   GigabitEthernet0/0/0/1    10.1.4.4       

STEP 5：インタフェース単位のコストを設定する

参照帯域幅は「全インタフェースに一律の計算式を当てる」仕組みなので、特定のリンクだけ調整したいときには向きません。そこにはインタフェース単位のcostを使います。

R1のR2向けインタフェースだけ、コストを50にします。

STEP 5で投入した設定
（R1）
router ospf 1
 area 0
  interface GigabitEthernet0/0/0/0
   cost 50

参照帯域幅から計算された100ではなく、設定した50が表示されます。インタフェース単位のcostが優先されます。

R1 Gi0/0/0/0だけ50（STEP 5）
RP/0/RP0/CPU0:R1#show ospf interface brief
Fri Sep 11 07:42:43.518 UTC

* Indicates MADJ interface, (P) Indicates fast detect hold down state

Interfaces for OSPF 1

Interface          PID   Area            IP Address/Mask    Cost  State Nbrs F/C
Lo0                1     0               1.1.1.1/32         1     LOOP  0/0
Gi0/0/0/0          1     0               10.1.2.1/24        50    DR    1/1
Gi0/0/0/1          1     0               10.1.4.1/24        100   DR    1/1

R1からR3への経路はR2経由の1本になりました。50＋100＋1で151、R4経由の100＋100＋1で201より安いためです。

R1 往路はR2経由の1本（STEP 5）
RP/0/RP0/CPU0:R1#show route ospf
Fri Sep 11 07:42:41.932 UTC

O    2.2.2.2/32 [110/51] via 10.1.2.2, 00:00:46, GigabitEthernet0/0/0/0
O    3.3.3.3/32 [110/151] via 10.1.2.2, 00:00:46, GigabitEthernet0/0/0/0
O    4.4.4.4/32 [110/101] via 10.1.4.4, 00:09:45, GigabitEthernet0/0/0/1
O    10.2.3.0/24 [110/150] via 10.1.2.2, 00:00:46, GigabitEthernet0/0/0/0
O    10.3.4.0/24 [110/200] via 10.1.4.4, 00:03:04, GigabitEthernet0/0/0/1

ここで反対側を見ます。R3からR1への経路は等コストの2本のままで、何も変わっていません。

R3 復路は2本のまま（STEP 5）
RP/0/RP0/CPU0:R3#show route ospf
Fri Sep 11 07:43:29.020 UTC

O    1.1.1.1/32 [110/201] via 10.2.3.2, 00:03:51, GigabitEthernet0/0/0/0
                [110/201] via 10.3.4.4, 00:03:51, GigabitEthernet0/0/0/1
O    2.2.2.2/32 [110/101] via 10.2.3.2, 00:10:20, GigabitEthernet0/0/0/0
O    4.4.4.4/32 [110/101] via 10.3.4.4, 00:10:20, GigabitEthernet0/0/0/1
O    10.1.2.0/24 [110/200] via 10.2.3.2, 00:10:20, GigabitEthernet0/0/0/0
O    10.1.4.0/24 [110/200] via 10.3.4.4, 00:03:51, GigabitEthernet0/0/0/1

変更したのはR1の出方向のコストだけで、R3とR2の出方向は触っていないからです。往路と復路で経路が違う状態が、片側だけのコスト変更で簡単にできてしまいます。 経路を対称に保ちたいなら両端に同じ変更を入れます。

STEP 6：すべて既定へ戻す

costと参照帯域幅を外すと、STEP 0と同じ状態に戻ります。

R1 すべてコスト1に復帰（STEP 6）
RP/0/RP0/CPU0:R1#show ospf interface brief
Fri Sep 11 07:45:21.407 UTC

* Indicates MADJ interface, (P) Indicates fast detect hold down state

Interfaces for OSPF 1

Interface          PID   Area            IP Address/Mask    Cost  State Nbrs F/C
Lo0                1     0               1.1.1.1/32         1     LOOP  0/0
Gi0/0/0/0          1     0               10.1.2.1/24        1     DR    1/1
Gi0/0/0/1          1     0               10.1.4.1/24        1     DR    1/1

設計上の注意

参照帯域幅を上げるならエリア内の全ルータで揃えます。 1台の漏れがその周辺にトラフィックを集めます（STEP 3）
上げるときは十分に大きな値にします。 いま100Gbpsのリンクが無くても、あとから入ったときに区別できるよう余裕を持たせます。変更は全台に入れ直す作業になるので、何度もやり直さずに済む値を選びます
Loopbackのコストは参照帯域幅では変わりません。 ループバック宛の経路には常に1が足されます
costは出方向にだけ効きます。 片側だけ入れると往路と復路で経路が分かれます（STEP 5）
no auto-cost reference-bandwidthは値まで書きます。 省くとcommitは通るのに設定が残ります

検証Configおよびshow結果

各STEPで4台すべてから、次の3種類をルータごとに分けて取得しています。検証Configはこの..._run.txtです（最終状態はSTEP 6のもの）。

ファイル	内容
`..._show.txt`	`show version` / `show interface description` / `show route` / `show route ospf` / `show ospf` / `show ospf interface` / `show ospf interface brief` / `show ospf neighbor` / `show ospf neighbor detail` / `show ospf database` / `show ospf database router` / `show ospf database network` / `show ospf statistics interface` / `show cef 3.3.3.3/32` / `show ospf database router self-originate`
`..._log.txt`	そのSTEPの範囲だけに絞った`show logging`。各STEPの開始時に`logmsg`でマーカーを入れ、その時刻を`show logging start`に指定して取得したもの
`..._run.txt`	そのSTEP時点の`show running-config`（＝そのSTEPの検証Config）

STEP 0：既定状態 — 1GbpsのリンクもLoopbackもコスト1。2経路が等コスト

ルータ	show出力	syslog	running-config
R1	show	log	run
R2	show	log	run
R3	show	log	run
R4	show	log	run

STEP 1：1つのインタフェースのbandwidthを下げる — コストが帯域幅から決まる。遠回りのほうが安くなる

ルータ	show出力	syslog	running-config
R1	show	log	run
R2	show	log	run
R3	show	log	run
R4	show	log	run

STEP 2：全4台の参照帯域幅を100Gbpsへ — コストが一斉に変わる。Loopbackは変わらない

ルータ	show出力	syslog	running-config
R1	show	log	run
R2	show	log	run
R3	show	log	run
R4	show	log	run

STEP 3：R4だけ既定へ戻す — そのルータのリンクが安くなり、経路がR4へ寄る

ルータ	show出力	syslog	running-config
R1	show	log	run
R2	show	log	run
R3	show	log	run
R4	show	log	run

STEP 4：R4も揃える — 等コストに戻り、FIBに2本載る

ルータ	show出力	syslog	running-config
R1	show	log	run
R2	show	log	run
R3	show	log	run
R4	show	log	run

STEP 5：1つのインタフェースにcostを設定 — 参照帯域幅より優先。往路だけ変わり復路は変わらない

ルータ	show出力	syslog	running-config
R1	show	log	run
R2	show	log	run
R3	show	log	run
R4	show	log	run

STEP 6：すべて既定へ戻す（最終状態） — STEP 0と同じ状態

ルータ	show出力	syslog	running-config
R1	show	log	run
R2	show	log	run
R3	show	log	run
R4	show	log	run

参考

RFC	タイトル	概要
RFC 2328	OSPF Version 2	コストの定義。各ルータインタフェースの出方向に結び付き管理者が設定すること（Section 2.1）、0より大きいこと（Section 9）、Router-LSAのメトリックフィールドが16ビットであること（Appendix A.4.2）。帯域幅から自動計算する方法は規定していない。