OSPF - Open Shortest Path First

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OSPF - Open Shortest Path First

  1. 1. OSPF - Open Shortest Path First João Gonçalves Filho Ciências da Computação Centro de Ciências e Tecnologia Universidade Estadual do Ceará 9 de novembro de 2014 1 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  2. 2. Introdução Tópicos 1 Introdução; 2 Alguns Conceitos de Roteamento na Internet; 3 OSPF; 4 Conclusão; 2 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  3. 3. Introdução Introdução OSPF é um protocolo especialmente projetado, pelo IETF (em 1990), para o ambiente TCP/IP para ser usado internamente em sistemas autônomos. Sua transmissão é baseada no Link State Routing Protocol e a busca do menor caminho é computada localmente, usando o algoritmo Shortest Path First (SPF). O roteamento dos pacotes IP é realizado com base somente no endereço fornecido pelo cabeçalho do pacote IP. Estes são roteados sem qualquer encapsulamento no Sistema Autônomo. O protocolo OSPF, definido na RFC 2328/2178, é um protocolo IGP (Interior Gateway Protocol), ou seja, projetado para uso intra-AS (Sistema Autônomo). O OSPF foi desenvolvido para atender às necessidades colocadas pela comunidade Internet, que demandava um protocolo IGP eficiente, não-proprietário e inter-operável com outros protocolos de roteamento. 3 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  4. 4. Alguns Conceitos de Roteamento na Internet Tópicos 1 Introdução; 2 Alguns Conceitos de Roteamento na Internet; 3 OSPF; 4 Conclusão; 4 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  5. 5. Alguns Conceitos de Roteamento na Internet Sistema Autônomo (AS) É um grupo de roteadores que trocam informações de roteamento via um mesmo protocolo de roteamento. 5 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  6. 6. Alguns Conceitos de Roteamento na Internet Tipos de Roteamento na Internet Roteamento intra-AS Um protocolo de roteamento intra-AS é usado para determinar como é rodado o roteamento dentro de um sistema autônomo. Protocolos de roteamento intra-AS são também conhecidos como protocolos de roteamento internos (IGP - Interior Gateway Protocolos). RIP e OSPF Roteamento inter-AS Os protocolos de roteamento inter-AS, determinam como serão os caminhos dos pares fonte-destino que abrangem vários ASs. BGP 6 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  7. 7. OSPF Tópicos 1 Introdução; 2 Alguns Conceitos de Roteamento na Internet; 3 OSPF; 4 Conclusão; 7 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  8. 8. OSPF Conceitos de Áreas Áreas No contexto do OSPF, uma área é um agrupamento lógico de roteadores OSPF e links, que efetivamente dividem um domínio OSPF (AS) em sub-domínios. A divisão em áreas reduz o número de LSA’s (Link-State Advertisements) e outros tráfegos de overhead enviados pela rede, além de reduzir o tamanho da base de dados topológica que cada roteador deve manter. Os roteadores de uma área não tem conhecimento da topologia fora dela. Devido os seguintes motivos: Um roteador deve compartilhar uma base de estados de links (link-state database) apenas com roteadores de dentro da sua área e não com todo o domínio OSPF. O tamanho reduzido do banco de dados tem impacto na memória do roteador. Uma menor base de dados implica em menos LSA’s para processar e, portanto, menos impacto na CPU. Como a base de dados deve ser mantida apenas dentro da área, o flooding é limitado à esta área. 8 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  9. 9. OSPF Conceitos de Áreas Áreas 9 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  10. 10. OSPF Conceitos de Áreas Área 0 O protocolo OSPF possui algumas restrições quando mais de uma área é configurada. Se apenas uma área existe, esta área é SEMPRE a área 0 que, como visto, é chamada de backbone area. Quando múltiplas áreas existem, uma destas áreas tem que ser a área 0. Uma das boas práticas ao se desenhar redes com o protocolo OSPF é começar pela área 0 e expandir a rede criando outras áreas (ou segmentando a área 0). A área 0 deve ser o centro lógico da rede, ou seja, todas as outras áreas devem ter uma conexão física com o backbone (área 0). O motivo disso é que OSPF espera que todas as áreas encaminhem informações de roteamento para o backbone, e este, por sua vez, se encarrega de disseminar estas informações para as outras áreas. 10 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  11. 11. OSPF Conceitos de Áreas Stub Área Ao aprender sobre rotas externas um ASBR irá anunciar essas rotas (via flooding de AS External LSAs) nos domínios OSPF. Em muitos casos, essas rotas externas formam uma porcentagem razoável da base de LSA’s de cada roteador. Assim, na situação em que: ou existe uma única saída da área (elas têm somente um roteador ligado ao mundo externo); ou quando qualquer saída pode ser usada sem preferência de roteamento para destinos fora do AS. Uma área stub é uma área para dentro da qual não acontecem anúncios de rotas externas. Todos os pacotes que trafegam dentro de uma área stub sempre se originam de ou são destinados para um elemento da rede. Em outras palavras, uma área stub é uma área configurada para se usar rota default em roteamento inter-área. Fazendo isso, reduz-se o tamanho da base de dados e, como conseqüência, também os requisitos de memória dos seus roteadores internos. 11 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  12. 12. OSPF Conceitos de Áreas Stub Área Quando um roteador de borda é configurado para uma stub area, ele automaticamente anuncia uma rota default no lugar das rotas externas que não serão anunciadas para dentro da stub area, de modo que os roteadores de dentro dela possam alcançar os destinos externos. Todos os roteadores dentro de uma área stub devem ser configurados como stub routers. Isto porque sempre que uma área é configurada como stub, todas as interfaces pertencentes àquela área iniciarão a troca de pacotes Hello com um flag indicando que a interface é stub. As seguintes restrições se aplicam às áreas stub: Não se pode criar um link virtual através de uma stub area; Uma stub area não pode conter um roteador ASBR. 12 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  13. 13. OSPF Conceitos de Áreas Tipos de Tráfego Intra-area traffic: consiste de pacotes que são passados entre roteadores de dentro de uma mesma área. Inter-area traffic: consiste de pacotes que são passados entre roteadores de diferentes áreas. External traffic: consiste de pacotes que são passados entre um roteador de dentro de um domínio OSPF e um roteador de um outro domínio OSPF. 13 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  14. 14. OSPF Conceitos de Áreas Tipos de Tráfego 14 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  15. 15. OSPF Tipos de Roteadores Tipos de Roteadores Internal Routers Aqueles cujas interfaces pertencem a uma mesma área. Esses roteadores possuem um único banco de dados de estados de links referente à área em que eles estão situados. Enviam (fazem um flooding) anúncios de links, informando os links que estão atachados a ele. Area Border Routers (ABRs) Conectam uma ou mais áreas ao backbone e agem como um gateway para o tráfego intra-area. Um ABR sempre tem pelo menos uma interface que pertence ao backbone e mantém um banco de dados de link-state separado para cada uma das suas áreas conectadas. Por esta razão, ABRs geralmente têm mais memória e mais poder de processamento que os roteadores internos. Um ABR sumariza a informação topológica das suas áreas conectadas ao backbone, que propaga então a informação sumarizada para as outras áreas. 15 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  16. 16. OSPF Tipos de Roteadores Tipos de Roteadores Backbone Routers São roteadores com pelo menos uma interface conectada à área 0 (backbone). Nem todo roteador de backbone é um ABR. Autonomous System Boundary Routers (ASBRs) São gateways para tráfego externo, injetando rotas no domínio OSPF que foram aprendidas (redistribuídas) de um outro protocolo, como BGP ou EIGRP. UM ASBR pode estar localizado em qualquer lugar dentro do AS OSPF, exceto em áreas stub 16 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  17. 17. OSPF Tipos de Roteadores Tipos de Roteadores 17 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  18. 18. OSPF Tipos de Rede Tipos de Rede Redes Ponto-a-Ponto: Conectam diretamente dois roteadores, Ex: T1, DS-3, SONET Redes Broadcast: São redes em que todos os dispositivos conectados podem receber um único pacote transmitido, Ex: Etherne, Token Ring. Elegem um roteador DR (Designator Router) e um BDR (Backup Designator Router). Redes Nonbroadcast Multiaccess (NBMA): são capazes de conectar mais de dois roteadores mas não possuem a capacidade de broadcast, Ex: X.25, Frame Relay e ATM. Roteadores OSPF em redes não-broadcast elegem um roteador DR e um BDR, e todos os pacotes OSPF são unicast. Redes Ponto-Multiponto: É um caso especial de redes NBMA onde nem todo roteador tem uma ligação direta com qualquer outro roteador da rede. Roteadores nessas redes não elegem DR e BDR. 18 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  19. 19. OSPF Tipos de Rede Tipos de Rede Links Virtuais: É como uma “VPN” que conecta uma área não contígua, que não tem como se ligar diretamente ao backbone, através de uma área diretamente conectada a ele. Pacotes OSPF sobre um link virtual são sempre unicast. 19 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  20. 20. OSPF O Que Queremos Dizer com Estados de Link? O Que Queremos Dizer com Estados de Link? O OSPF é um protocolo de estado de link. Podemos considerar que um link é uma interface no roteador. O estado do link é uma descrição dessa interface e de seu relacionamento com os roteadores vizinhos. A descrição da interface deve incluir, por exemplo, o endereço IP da interface, a máscara, o tipo de rede ao qual ela está conectada, os roteadores conectados à essa rede, etc. A coleção de todos esses estados de link pode formar um banco de dados de estados de link. 20 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  21. 21. OSPF O Que Queremos Dizer com Estados de Link? Algoritmo de Estado de Link OSPF usa um algoritmo de estado de link para criar e calcular o caminho mais curto para todos os destinos conhecidos. O algoritmo em si é bastante complicado. Esta é uma forma muito simplificada de se observar os vários passos do algoritmo: Na inicialização ou devido a qualquer alteração nas informações de roteamento, um roteador gerará um anúncio de estado do link. Esse anúncio representará a coleção de todos os estados de link desse roteador. Todos os roteadores farão intercâmbio de estados do link por meio de inundação. Cada roteador que receba uma atualização de estado de link deve armazenar uma cópia em seu banco de dados de estado de link e, em seguida, propagar a atualização para outros roteadores. 21 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  22. 22. OSPF O Que Queremos Dizer com Estados de Link? Algoritmo de Estado de Link Depois que o banco de dados de cada roteador é concluído, o roteador calculará uma Shortest Path Tree para todos os destinos. O roteador usa o algoritmo de Dijkstra para calcular a árvore de caminho mais curto. Os destinos, o custo associado e o próximo salto para chegar a esses destinos formarão a tabela de IP Routing. Se não houver alterações na rede OSPF, como custo de um link ou adição ou exclusão de uma rede, o OSPF ficará muito quieto. Quaisquer alterações que ocorram serão comunicadas via pacotes de estado de link, e o algoritmo Dijkstra é recalculado para encontrar o caminho mais curto. 22 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  23. 23. OSPF Algoritmo de Caminho Mais Curto Algoritmo de Caminho Mais Curto O caminho mais curto é calculado com o uso do algoritmo Dijkstra. O algoritmo coloca cada roteador na raiz de uma árvore e calcula o caminha mais curto para cada destino, com base no custo cumulativo necessário para chegar a esse destino. Cada roteador terá sua própria visão da topologia mesmo que todos os roteadores construam uma árvore de caminho mais curto usando o mesmo banco de dados de estados de link. Custo de OSPF O custo (também chamado de métrica) de uma interface em OSPF é um indicativo da sobrecarga necessária para enviar pacotes por uma determinada interface. O custo de uma interface é inversamente proporcional à sua largura de banda. Uma largura de banda mais alta indica custos mais baixos. A fórmula usada para calcular o custo é: custo = 10000 0000/largura de banda em bps 23 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  24. 24. OSPF Algoritmo de Caminho Mais Curto Algoritmo de Caminho Mais Curto Presuma que temos o diagrama de rede a seguir, com os custos de interface indicados. Para construir a árvore de caminho mais curto para RTA, teríamos que fazer de RTA a raiz da árvore e calcular o menor custo para cada destino. 24 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  25. 25. OSPF Algoritmo de Caminho Mais Curto Algoritmo de Caminho Mais Curto Acima está uma visão da rede como observada do RTA. Observe a direção das setas no cálculo do custo. Por exemplo, o custo da interface de RTB com a rede 128.213.0.0 não é relevante quando se calcula o custo para 192.213.11.0. RTA pode chegar a 192.213.11.0 via RTB com um custo de 15 (10+5). O RTA também pode alcançar 222.211.10.0 via RTC, com um custo de 20 (10+10), ou via RTB, com um custo de 20 (10+5+5) 25 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  26. 26. OSPF Protocolo Hello Protocolo Hello É o meio usado pelo OSPF para verificar a continuidade de operação da rede. O estabelecimento de vizinhanças e a eleição do Designated Router é feita via protocolo Hello. 26 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  27. 27. OSPF Protocolo Hello Protocolo Hello O protocolo Hello serve, portanto, a vários propósitos: Negocia os parâmetros nos quais dois roteadores devem concordar antes de se tornarem vizinhos. Age como keepalive entre vizinhos (permite saber se vizinhos estão up ou down). Garante a comunicação bidirecional. Permite eleger o Designated Router (DR) e o Backup Designated Router (BDR). Roteadores OSPF enviam periodicamente um pacote Hello em cada interface OSPF habilitada. O período de envio é dado pelo parâmetro HelloInterval que, na implementação da Cisco, tem um valor default de 10 segundos para redes broadcast e 30 para redes NBMA. 27 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  28. 28. OSPF Protocolo Hello Protocolo Hello O valor default para o RouterDeadInterval é de quatro vezes o HelloInterval. Pacotes Hello não são encaminhados e nem registrados na base de dados OSPF. Entretanto, se não forem recebidos de um vizinho particular em até 40 segundos, este vizinho é marcado como down. LSAs são então gerados marcando os links que passam através deste roteador como down. O HelloInterval deve ser consistente (o mesmo) em todos os roteadores do segmento de rede. 28 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  29. 29. OSPF Protocolo Hello Pacote Hello 29 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  30. 30. OSPF Protocolo Hello Pacote Hello Máscara de Rede: A máscara associada com a interface que gerou o pacote. Campo Opções: As capacidades opcionais suportadas pelo roteador. Hello Interval: O número de segundos entre pacotes Hellos desse roteador. Rtr Pri: A prioridade do roteador. RouterDeadInterval: Números de segundos de tempo para que um roteador seja declarado down. Designated Router: A indentidade do roteador designado, na visão do roteador que gerou o pacote, quando não há, o endereço 0.0.0.0 é setado. Backup Designated Router: A indentidade do roteador de backup. Neighbor: A lista de IDs dos roteadores vizinhos. 30 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  31. 31. OSPF Designated Router (DR) Designated Router (DR) Cada rede Broadcast ou NBAM possue um Designated Router, ele executa as duas principais funções seguintes: O DR origina um network-LSA em nome da rede, essa LSA lista o conjunto roteadores vinculados à essa rede. O Link State ID para essa LSA é o IP da interface do DR. O DR se torna adjacente para todos os roteadores dessa rede. Nesse caso o DR se torna um ponto central no processo de sincronização do banco de dados de Link State. O DR tem a finalidade de otimizar o procedimento de flooding nas redes de Broadcast. o DR faz multicast dos seus Link State Update Packets para o endereço AllSPFRouters, ao invés de mandar mensagens separadas para cada adjacente. 31 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  32. 32. OSPF Designated Router (DR) Designated Router (DR) 32 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  33. 33. OSPF Designated Router (DR) Designated Router (DR) 33 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  34. 34. OSPF Eleição do Designated (Backup) Router Eleição do Designated (Backup) Router O seguinte procedimento é feito pelo roteador X: A lista de vizinhos que estabeleceram uma comunicação bidirecional com o roteador X é examinada. Essa lista contém apenas vizinhos que estão no estado maior ou igual ao 2-Way. O próprio roteador X é considerado nessa lista. Apenas vizinhos com prioridade maior que 0 poderão se eleger como Designated Router. Com essa lista os próximos passos podem ser executados. Os valore inicial do Designated (Backup) Router é 0.0.0.0. 34 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  35. 35. OSPF Eleição do Designated (Backup) Router Eleição do Designated (Backup) Router 1- Para o cálculo do BDR apenas os roteadores que não se declararam eles mesmo para ser DR podem se eleger para se tornar BDR. Se um ou mais desses roteadores declaram a si mesmo como BDR, é então escolhido o que tiver o maior valor de Rtr Pri. Em caso de empate é escolhido o que tiver maior Router ID. Se nenhum roteador se declarou como BDR (também não se declarou DR), é escolhido o com maior Rtr Pri, o Router ID resolve o empate novamente. 2- Para o cálculo do DR, se um ou mais roteadores se declaram DR, então é escolhido o que tiver o maior Rtr Pri. Se nenhum roteador se declarou DR, então o mesmo procedimento da eleição BDR é feito. 3- Se agora o roteador X é recentemente um DR ou BDR, ele rapidamente repete os passos 1 e 2, em seguida indo para o passo 4, assim por exemplo, se o roteador X é agora o DR, assim quando o passo 2 é executado ele não poderá mais se eleger como BDR, isto é feito para evitar que ele possa se eleger como ambos. 35 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  36. 36. OSPF Eleição do Designated (Backup) Router Eleição do Designated (Backup) Router 4- Como resultado cada interface do roteador é setada com seu devido estado, DR Other é o estado do roteador que não nem DR nem BDR. 5- Se a rede é do tipo NBMA e o próprio roteador se torna um DR ou BDR, ele começa a enviar mensagens Hello para os vizinhos, com intuito de ativar o evento neighbor Start neles. 6- Se esses cálculos causaram mudança de DR ou BDR, as adjacências devem ser atualizadas. 36 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  37. 37. OSPF Eleição do Designated (Backup) Router Eleição do Designated (Backup) Router 37 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  38. 38. OSPF Eleição do Designated (Backup) Router Eleição do Designated (Backup) Router 38 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  39. 39. OSPF Eleição do Designated (Backup) Router Eleição do Designated (Backup) Router 39 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  40. 40. OSPF Eleição do Designated (Backup) Router Eleição do Designated (Backup) Router 40 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  41. 41. OSPF Eleição do Designated (Backup) Router Eleição do Designated (Backup) Router 41 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  42. 42. OSPF Eleição do Designated (Backup) Router Eleição do Designated (Backup) Router 42 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  43. 43. OSPF Eleição do Designated (Backup) Router Eleição do Designated (Backup) Router 43 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  44. 44. OSPF Eleição do Designated (Backup) Router Eleição do Designated (Backup) Router 44 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  45. 45. OSPF Eleição do Designated (Backup) Router Eleição do Designated (Backup) Router 45 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  46. 46. OSPF Vizinhos Vizinhos Antes que qualquer informação de roteamento possa ser trocada, os roteadores OSPF devem descobrir os seus vizinhos e estabelecer adjacências com eles Roteadores vizinhos (neighbors) são roteadores que têm interfaces num segmento de rede/sub-rede comum. Numa rede multi-acesso, vizinhos são descobertos dinamicamente pelo protocolo Hello. A relação de vizinhança também é mantida por meio deste protocolo. Roteadores tornam-se vizinhos assim que conseguem ver eles mesmos listados como vizinhos no pacote Hello do outro roteador. Desta forma, uma comunicação de 2 vias é garantida. Dois roteadores só serão vizinhos se estiverem de acordo nos seguintes pontos: Area ID, Autenticação, Hello e Dead Intervals, Stub Area Flag e MTU Size. 46 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  47. 47. OSPF Vizinhos Vizinhos Area-ID: As interfaces dos dois roteadores devem: Pertencer à mesma área OSPF Pertencer à mesma subrede; Possuir a mesma máscara de rede. Autenticação: Se autenticação estiver sendo utilizada, roteadores vizinhos devem trocar a mesma senha em um dado segmento. Hello Interval Dead Interval 47 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  48. 48. OSPF Vizinhos Vizinhos Stub Area Flag: Dois roteadores também devem possuir o mesmo valor no campo “Stub Area Flag” do pacote Hello para formarem uma relação de vizinhança. MTU Size: Se os valores do MTU Size das interfaces forem diferentes em cada ponta, a adjacência não será formada. Se, por algum motivo, existir a necessidade de estabelecer a adjacência mantendo-se MTUs distintos em cada ponta, o seguinte comando deve ser configurado em cada interface envolvida no processo: ip ospf mtu-ignore 48 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  49. 49. OSPF Adjacência Adjacência Roteadores vizinhos podem se tornar adjacentes. Adjacência é uma relação estabelecida entre dois roteadores vizinhos com o objetivo de trocar informações de roteamento (sincronizar as bases de dados). O processo de formação de adjacências ocorre imediatamente após a definição das relações de vizinhança. Dois roteadores se tornam adjacentes quando têm sincronizadas as suas bases de dados topológicas. O processo de sincronização se dá através da troca de Link- State Advertisement (LSAs). A troca de informações de estado dos links ocorre apenas entre roteadores adjacentes e não entre roteadores apenas vizinhos. 49 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  50. 50. OSPF Adjacência Adjacência A adjacência deve ser estabelecida se pelo menos uma das condições abaixo ocorrer: A rede é do tipo ponto-a-ponto. A rede é do tipo ponto-a-multiponto. A rede é do tipo Link Virtual. O próprio roteador é um DR. O próprio roteador é um BDR. O vizinho é um roteador DR. O vizinho é um roteador BDR. 50 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  51. 51. OSPF Adjacência Adjacência 51 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  52. 52. OSPF Adjacência Construindo Adjacências O processo de formação de adjacência consiste de sete estágios. Ao final, os roteadores que se tornaram adjacentes têm a mesma base de dados de link-state. Cada roteador é descrito por uma máquina de estados, que descreve a conversação entre ele e o seu vizinho. Os estados pelos quais uma interface passa na formação de adjacências são os seguintes: Down, Init, Two-way, Exstart, Exchange, Loading, Full. 52 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  53. 53. OSPF Adjacência O Pacote Database Description (DD) DDs são pacotes OSPF do tipo 2. Esses pacotes são trocados quando a adjacência está sendo inicializada. Eles descrevem os contéudos dos Link-State Database. Multiplos pacotes podem ser usados para descrever um Database. Para isso é utilizada o procedimento de poll-response, onde um dos roteadores é master e o outro slave, a escolha do master é feito por meio do Router ID. 53 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  54. 54. OSPF Adjacência O Pacote Database Description (DD) 54 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  55. 55. OSPF Adjacência O Pacote Database Description (DD) I-bit: É o Init bit. quando é setado para 1, esse pacote é o primeiro da sequência dos DDs. M-bit: É o More bit. quando é setado para 1, ele indica que ainda estão por vir mais DDs. MS-bit: É o Master/Slave bit. quando é setado para 1, indica que o roteador é master, quando 0 é Slave. DD sequence number: Usado para indentificar a coleção de DDs. O DD sequence number é incrementado até que esteja completado o database descreption. 55 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  56. 56. OSPF Adjacência Construindo Adjacências - Exemplo de Sincronização 56 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  57. 57. OSPF Adjacência Construindo Adjacências - Exemplo de Sincronização Para figura anterior suponha que o os roteadores RT1 e RT2 estão conectados via uma rede broadcast. Assuma também que RT2 é o DR da rede, além disso que ele tem um Router ID maior. No começo da figura anterior a interface de RT1 da rede se torna operacional, então ele começa a enviar pacotes Hello, embora ele não conheça a indentidade do DR or de qualquer outro roteador vizinho. O roteador RT2 escuta esse hello (movendo-se então para estado Init) e o seu próximo pacote Hello indica que ele é o DR e que ele escutou o Hello vindo de RT1. Isso faz com que RT1 vá para o estado ExStart, então começando a levantar a adjacência. 57 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  58. 58. OSPF Adjacência Construindo Adjacências - Exemplo de Sincronização RT1 então começa a dizer que ele mesmo é o master. Quando RT1 ver que o RT2 que deve ser o master (devido ter um maior Router ID), RT1 transita para o estado slave e adota o seu DD número de sequência vizinho. DDs então são trocados entre os dois, com a iniciaiva vinda de RT2 (master) e as respostas vindas de RT1 (slave). Essa sequência de DDs acabam quando ambos indicam o M-bit off. Nesse exemplo, é assumido que o RT2 esta completamente atualizado no seu database. dessa forma RT2 vai diretamente para o estado FULL. RT1 só irá para estado, após fazer a atualização de partes necessárias do seu database. Isso é feito por meio de envios de Link State Request Packets e pelo recebimento de Link State Update Packets em resposta. 58 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  59. 59. OSPF Pacote OSPF Pacote OSPF 59 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  60. 60. OSPF Pacote OSPF Pacote OSPF 60 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  61. 61. OSPF Link-State Advertisements (LSAs) Link-State Advertisements (LSAs) O LSA é o meio pelo qual o OSPF comunica a topologia do roteador local para todos os outros roteadores da mesma área. Flooding (“inundação”) é o processo pelo qual LSAs são enviados através da rede, garantindo que as bases de dados de todos os nós (roteadores) e permaneça a mesma em todos os roteadores da área. 61 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  62. 62. OSPF Link-State Advertisements (LSAs) Link-State Advertisements (LSAs) 62 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  63. 63. OSPF Link-State Advertisements (LSAs) Link-State Advertisements (LSAs) O OSPF é projetado visando a escalabilidade; logo, alguns LSAs não são anunciados (flooded) em todas as interfaces mas apenas naquelas que pertencem às áreas apropriadas. Desta maneira, a informação detalhada pode ser mantida localizada, enquanto que a informação sumarizada é inundada no resto da rede. Como múltiplos tipos de roteadores são definidos pelo OSPF múltiplos tipos de LSAs são também necessários. 63 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  64. 64. OSPF Link-State Advertisements (LSAs) LSA Header LS Age: O tempo em segundos desde que o LSA foi originado. Link State ID: Indentifica a porção do ambiente da intenet que está sendo descrita por esse LSA. Advertising Router: O Router ID do roteador que originou o LSA. 64 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  65. 65. OSPF Link-State Advertisements (LSAs) Tipos de LSAs Tipo 1 - Router Links (RL): São gerados por todos os roteadores. Descrevem os links para outros roteadores ou redes dentro da mesma área. Tipo 2 - Network Links (NL): São gerados por um DR de um particular segmento. Indicam os roteadores conectados àquele segmento. Tipo 3 - Summary Links (SL): São links inter-area. Listam redes dentro de outras áreas mas estas ainda são pertencentes ao AS. São injetados pelos ABRs e são usados para agregação entre áreas. Tipo 4 – ASBR Links (SL): São rotas para um ASBR. Garante uma saída para outros AS. Tipo 5 – External Links (EL): São rotas injetadas pelo ASBR no domínio OSPF. 65 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  66. 66. OSPF Link-State Advertisements (LSAs) Tipos de LSAs 66 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  67. 67. OSPF Link-State Advertisements (LSAs) Anúncio de LSA Tipo 1 67 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  68. 68. OSPF Link-State Advertisements (LSAs) LSA Tipo 1 - Router Link Header 68 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  69. 69. OSPF Link-State Advertisements (LSAs) LSA Tipo 1 - Router Link Header Bit V: Quando setado, o roteador é um endpoint adjacente de um ou mais links virtuais. Bit E: Quando setado, o roteador é um ASBR. Bit B: Quando setado, o roteador é ABR. # Links: Indica o número de links descritos nesse LSA. Tipo: Uma rápida descrição da do link do roteador. 1 - ponto-a-ponto, 2- transit network, 3- stub network, 4 virtual link. Link ID: Identifica o objeto que está conectado com esse roteador. o Valor depende do tipo de rede. 1 - Router ID do roteador vizinho, 2 - Endereço IP do DR, 3- IP da subrede, 4- Router ID do roteador vizinho 69 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  70. 70. OSPF Link-State Advertisements (LSAs) LSA Tipo 1 - Router Link Header Link Data: Também depende do tipo da rede. Para conexões de Stub Netwotks, o Link Data especifica o endereço IP da máscara da rede. Para redes do tipo 2 especifica o endereço IP da interface. Essa informação é necessária durante a montagem da tabela de rota. TOS Metric: Uma métrica adicional para o link. Metric: Custo do Link. 70 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  71. 71. OSPF Link-State Advertisements (LSAs) Anúncio de LSA Tipo 2 71 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  72. 72. OSPF Link-State Advertisements (LSAs) LSA Tipo 2 - Netwotks Links Header Network Mask: O Endereço da máscara da rede. Attached Router: O Router ID de cada roteador que está vinculado a rede (Roteadores FULL adjacentes ao DR). 72 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  73. 73. OSPF Link-State Advertisements (LSAs) Anúncio de LSA Tipo 3 73 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  74. 74. OSPF Link-State Advertisements (LSAs) Anúncio de LSA Tipo 4 74 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  75. 75. OSPF Link-State Advertisements (LSAs) LSA Tipo 3 e 4 - Sumary LSAs Header O tipo 3 é usado quando o destino é um endereço IP. O tipo 4 é usado quando o destino é um ASBR. 75 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  76. 76. OSPF Link-State Advertisements (LSAs) LSA Tipo 3 e 4 - Sumary LSAs Header Network Mask: Para o tipo 3, isso indica o endereço da máscara de rede do destino. Esse campo é 0 no caso do tipo 4. Metric: O custo dessa rota. Expressa na mesma unidade do custo das interfaces. 76 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  77. 77. OSPF Link-State Advertisements (LSAs) Anúncio de LSA Tipo 5 77 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  78. 78. OSPF Link-State Advertisements (LSAs) LSA Tipo 5 - AS-external-LSAs Header 78 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  79. 79. OSPF Link-State Advertisements (LSAs) LSA Tipo 5 - AS-external-LSAs Header Network Mask: O endereço IP da máscara do destino. Bit E: Indica o tipo de métrica externa. Se ele é setado, a métrica especificada é do tipo 2, isso significa que a métrica será considerada maior do que qualquer Link State Path. Caso o bit E seja 0, então teremos métrica externa do tipo 1, que significa que a métrica é expressa na mesma unidade do Link State Metric. Metric: Custo da rota. Forwading Address: O trafégo de dados será encaminhado por esse endereço. External Route Tag: Um campo de 32 bits anexado a cada rota externa. Ele não utilizada pelo OSPF, ele é utilizada para troca de informações entre ASBRs. 79 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  80. 80. OSPF Resumo: Operação do OSPF Resumo: Operação do OSPF Roteadores OSPF enviam pacotes do tipo “Hello” por todas as interfaces em que o OSPF está habilitado. Se dois roteadores que compartilham um segmento de dados concordam com certos parâmetros especificados nos seus respectivos pacotes “Hello” eles tornam-se neighbors (vizinhos). Adjacências, que podem ser formadas através link ponto-a-ponto virtuais, são formadas entre alguns vizinhos. O OSPF define vários tipos de redes e vários tipos de roteadores. Esse estabelecimento de adjacência é determinado pelo tipo de roteadores que trocam Hellos e o tipo de rede acima em que os Hellos estão sendo trocados. Cada roteador envia LSAs para todos os adjacentes. Esses LSAs descrevem todos os links dos roteadores, ou interfaces, vizinhos dos roteadores e o estado dos links. Esses links podem ser redes Stub, para outros roteadores OSPF , para outros áreas, ou redes externas. Por causa dos vários tipos de informação de link-state, o OSPF define vários múltiplos tipos de LSAs. 80 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  81. 81. OSPF Resumo: Operação do OSPF Resumo: Operação do OSPF Cada roteador que recebe um LSA do seu vizinho, armazena o LSA em seu banco de dados de Link State e envia uma cópia desse LSA para todos os seus vizinhos. Pelo flooding de LSAs através das areas, todos os roteadores irão construir um indêntico bancod de dados de Link State. Quando os banco de dados estam completos, cada roteador usa o algoritmo SPF para calcula um grafo livre de loop com menor caminho para destino, sendo o próprio roteador a raiz da árvore. Esse grafo é a árvore SPF. Cada roteador constroi sua tabela de rota através da sua SPF tree. 81 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  82. 82. OSPF Resumo: Operação do OSPF Tópicos 1 Introdução; 2 Alguns Conceitos de Roteamento na Internet; 3 OSPF; 4 Conclusão; 82 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  83. 83. OSPF Resumo: Operação do OSPF Conclusão Podemos verificar que o protocolo OSPF tem diversas vantagens sobre o protocolo RIP, entretanto o RIP possui uma fácil implementação, além de utilizar menos processamento para os roteadores, sendo implementado com bons resultados para redes de pequeno porte. Para redes maiores o OSPF leva a vantagem no tempo de convergência e na escolha das rotas, sendo mais vantajoso neste caso. Ainda existe outro problema para a implementação do protocolo OSPF; alguns roteadores, principalmente os de menor poder de processamento e os mais antigos, não estão aptos a utilizar o protocolo OSPF, enquanto o protocolo RIP é implementado pela grande maioria dos roteadores. 83 / 84 OSPF - Open Shortest Path First
  84. 84. Referências Referências Moy, J. "Rfc 2178: Ospf version 2."IETF, Jul (1997). NBR 6023 http://www.inf.ufes.br/ zegonc/material/S.O.%20II/Protocolo%20OSPF http://www.gta.ufrj.br/grad/02_2/ospf/ospf.html 84 / 84 OSPF - Open Shortest Path First

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