Open Shortest Path First (OSPF)

Open Shortest Path First (OSPF)
Carlos Gustavo A. da Rocha
Roteamento Internet
[email protected]
OSPF
●
Introdução
●
Protocolo de roteamento baseado em estado de
enlace, padronizado na RFC 2328
–
–
–
–
Criado para solucionar as deficiências do RIP
Roteadores enviam anúncios (LSAs), com uma série de
informações
Algoritmo SPF é utilizado para calcular a menor trajetória
para cada nó (roteador)
Pode operar dentro de uma hierarquia
Roteamento Internet
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OSPF
●
Introdução
●
Protocolo de roteamento baseado em estado de
enlace, padronizado na RFC 2328 (cont.)
–
–
Embora seja um protocolo IGP é capaz de se comunicar
com protocolos EGP (BGP4) para enviar e receber rotas
Quando um roteador é ligado ele: inicializa uma série de
estruturas de dados do protocolo; verifica o status das
interfaces de redes; envia mensagens para “conhecer”
os roteadores vizinhos
Roteamento Internet
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OSPF
●
Introdução
●
Protocolo de roteamento baseado em estado de
enlace, padronizado na RFC 2328 (cont.)
–
As métricas, por padrão, são calculadas segundo a
velocidade do enlace
●
●
Na definição da RFC: Custo = 108 / velocidade
Cálculo atualmente é um pouco diferente, devido ao
surgimento de links cada vez mais velozes
Roteamento Internet
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OSPF
●
Comparação RIP x OSPF
Característica
RIP
OSPF
Limite de hops
15
não
Suporte a VLSM
sim
sim
Broadcast periódico da tabela de rotas
sim
não
Broadcast somente quando a tabela de rotas é alterada
não
sim
Atualização das tabelas com mensagens IP multicast
sim
sim
lenta
rápida
Decisão de roteamento baseada no número de hops
sim
não
Decisão de roteamento pode utilizar várias métricas
não
sim
Possibilidade de rotas alternativas para um mesmo destino
não
sim
Hierarquia de roteamento (divisão da rede em áreas)
não
sim
Autenticação das mensagens de atualização de rotas
sim
sim
Comunicação com EGPs
não
sim
Convergência da(s) tabela(s) de roteamento
Roteamento Internet
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Fonte: Roteamento avançado
ESR/RNP. pp 87
OSPF
●
Estado do enlace
●
No OSPF, um enlace é uma interface (física ou
lógica) de um roteador. Seu “estado” pode incluir
–
●
Uma descrição, endereço IP, máscara de rede, tipo de
rede, outros roteadores conectados àquela rede etc
Quando um roteador é ligado
1. “Descobre” os vizinhos; Gera as informações de
estado para cada enlace; As envia para todos os outros
roteadores da rede
2. Calcula o menor caminho para todos os roteadores,
utilizando para tanto o algoritmo SPF - Dijkstra
Roteamento Internet
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OSPF
●
Exemplo de execução do algoritmo Dijkstra
●
Círculos representam os roteadores
●
Linhas representam os links entre roteadores
●
Valores representam o custo de se enviar um
datagrama IP passando por aqueles roteadores
–
–
Ná prática este valor é atribuído de forma automática,
sendo inversamente proporcional a velocidade do link
Caso desejável, pode ser ajustado manualmente
Nota: explicar o algoritmo Dijkstra em si foge do escopo desta disciplina,
contudo o mesmo é amplamente documentado na Internet
Roteamento Internet
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OSPF
●
Exemplo de execução do algoritmo Dijkstra
B
4
1
1
D
6
A
E
2
F
6
4
2
2
4
1
Nó raiz
C
G
Roteamento Internet
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H
OSPF
●
Exemplo de execução do algoritmo Dijkstra
B (A,4)
4
1
F (E,7)
6
4
2
Nó raiz
1
D (B,5)
6
A
E (B,6)
2
2
4
1
G (F,9)
C (A,2)
Roteamento Internet
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H (G,10)
OSPF
●
Exemplo de execução do algoritmo Dijkstra
B (A,4)
E (B,6)
2
REDE 1
4
1
1
D (B,5)
F (E,7)
A
H (G,10)
2
Nó raiz
2
1
G (F,9)
C (A,2)
REDE 2
A melhor rota entre as redes 1 e 2 segue o caminho: A → B → E → F → G → H
Roteamento Internet
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OSPF
●
Áreas OSPF
●
Uma rede que utiliza o protocolo OSPF pode ser
dividida em áreas
–
–
–
–
Objetivo é reduzir o tráfego, e criar uma hierarquia
Cada área executa uma instância independente do
OSPF e do algoritmo Dijkstra
Pelo menos a área 0 (zero) sempre estará presente
Caso se utilize a subdivisão em áreas, a 0 será chamada
de backbone OSPF
● Todas as outras áreas tem que estar fisicamente
conectadas ao backbone OSPF
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OSPF
●
Áreas OSPF
●
Outros tipos de áreas padrões são
–
–
Stub Area: Este tipo de área não “recebe” rotas vindas
de um AS externo. O roteamento para fora desta área é
irá utilizar uma rota default.
● Totally Stub Area: Semelhante a stub, mas não
permite a existência de rotas sumarizadas.
Not-so-stubby area: (worst name award) é um tipo de
stub área que pode “enviar” rotas externas do AS para
outras áreas, mas continua sem “recebe-las”.
Além dessas existem outros tipos de áreas “proprietárias”
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OSPF
●
Tipos de roteadores OSPF
–
–
–
–
Backbone Router (BR): possui interfaces conectadas ao
backbone
Área Border Router (ABR): possui interfaces conectadas
a mais de uma área (normalmente uma delas será a de
backbone)
Internal Router (IR): todas as interfaces estão
conectadas à mesma área (exceto a de backbone)
Autonomous System Border Router (ASBR): possui
interfaces conectadas com roteadores de outro(s) AS, e
troca informações de roteamento com o mesmo
Roteamento Internet
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OSPF
●
Exemplo de áreas e tipos de roteadores OSPF
Roteamento Internet
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OSPF
●
Funcionamento (noções)
●
Após concluir sua inicialização (ou no momento que
o OSPF é ativado) o roteador envia pacotes Hello
–
–
–
Utiliza multicast, IP de destino 224.0.0.5
Resposta são pacotes Hello dos possíveis “vizinhos”
Para se tornarem vizinhos, roteadores devem
● Estar na mesma área
● Possuir a mesma senha de autenticação (opcional)
● Possuir mesmo Hello e Dead interval
● Possuir o mesmo stub área flag
Roteamento Internet
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OSPF
●
Funcionamento (noções)
●
O roteador tentará criar “adjacências” com alguns
de seus vizinhos
–
–
Os dados de estado dos enlaces (e mais tarde as
atualizações de rotas) são trocados apenas entre pares
de roteadores adjacentes
Em cada área existe um roteador (DR) com uma função
especial, que determina (entre outras coisas), quais
roteadores se tornarão adjacentes
Roteamento Internet
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OSPF
●
Funcionamento (noções)
●
O roteador periodicamente anuncia o “estado de
seus enlaces”
–
–
–
–
E imediatamente quando este estado sofre alterações
Estes Pacotes são chamados de LSAs e também
descrevem as adjacências de cada roteador
LSAs são propagados para todos os roteadores de uma
mesma área
O conjunto de LSAs recebidos por um roteador forma um
“bando de dados de estado de enlace” DBLSA
● Será idêntico em todos os roteadores da área
Roteamento Internet
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OSPF
●
Funcionamento (noções)
●
De posse do DBLSA cada roteador
–
–
–
Monta o gafo que representa a topologia de ligação entre
todos os roteadores da área
Executa o algoritmo Dijkstra, e encontra o “melhor”
caminho para cada outro roteador da área
Os caminhos mais curtos permitem a montagem da
tabela de roteamento
Roteamento Internet
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OSPF
●
Tipos de LSAs padrões
●
LSA tipo 1 (router LSA)
Roteador anuncia sua presença
– Lista os links para outros roteadores na mesma area,
juntamente com as métricas
LSA tipo 2 (network LSA)
–
●
–
–
Roteador com papel de DR lista todos os rotedores
presentes em um mesmo segmento de rede
Usado apenas em broadcast segments, por exemplo,
uma rede ethernet
Roteamento Internet
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OSPF
●
Tipos de LSAs padrões
●
LSA tipo 3 (summary LSA)
Roteador com papel de ABR reúne as informações de
roteamento de uma área, se possível “sumariza” as
rotas, e as envia para outras áreas.
LSA tipo 4 (ASBR summary LSA)
–
●
–
Roteador com papel de ABR “descreve” um ASBR de
uma área, para os roteadores de outra área
● Permite ao restante da rede rotear tráfego para fora
da rede OSPF, normalmente para outro AS
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OSPF
●
Tipos de LSAs padrões
●
LSA tipo 5 (External LSA)
Contém informação importada no OSPF vindas de outros
protocolos de roteamento.
– São enviados para todas as áreas, exceto as stub
LSA tipo 7 (NSSA LSA)
–
●
–
Usado em áreas NSSA para permitir a redistribuição de
rotas até um ABR (que os traduz para um LSA tipo 5 e
envia para o restante da rede)
- Além destes, existem outros LSAs relacionados principalmente ao protocolo
IPv6 e engenharia de tráfego.
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OSPF
●
Formato dos principais pacotes
●
Hello
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OSPF
●
Formato dos principais pacotes
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Database Description
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OSPF
●
Formato dos principais pacotes
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Link State Request
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OSPF
●
Formato dos principais pacotes
●
Link State Update
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OSPF
●
Formato dos principais pacotes
●
Link State Acknowledgement
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