OSPF

Protocolo OSPF
UNIP
Renê Furtado Felix
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Protocolo OSPF
Introdução
O protocolo OSPF é um protocolo de roteamento link-state
(estado de enlace).
A idéia por trás de roteamento link-state é simples e pode
ser apresentada em cinco partes:
 Descobrir seus vizinhos e aprender sobre seus endereços de
rede.
 Medir o atraso ou o custo para cada um dos seus vizinhos
 Construir um pacote contendo tudo que acabou de aprender
 Mandar este pacote a todos os outros roteadores
 Computar o caminho mínimo para cada roteador
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Introdução
Protocolo OSPF
O protocolo OSPF é um protocolo de roteamento classless.
Entender as classes de endereços A, B e C é importante para compreender o
uso das máscaras de sub-rede e por isso elas ainda são muito estudadas, mas é
importante ter em mente que, na prática, elas são uma designação obsoleta.
Naturalmente, ainda existem muitas redes que utilizam faixas de endereços de
classe A, B e C, mas as faixas alocadas atualmente utilizam quase sempre o
novo sistema.
A solução para o problema foi a implantação do sistema CIDR (abreviação de "Classless Inter-Domain Routing"), a partir
de 1993.
No CIDR são utilizadas máscaras de tamanho variável que permitem
uma flexibilidade muito maior na criação das faixas de endereços.
Outra mudança é que as faixas de endereços não precisam mais iniciar
com determinados números.
O CIDR permite também que várias faixas de endereços contínuas
sejam agrupadas em faixas maiores, de forma a simplificar a
configuração.
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Protocolo OSPF
Introdução
O protocolo OSPF é um protocolo de roteamento que usa
a largura de banda como métrica de custo.
O cálculo de custo de um determinado caminho para um
destino é um dos conceitos mais importantes neste tipo de
protocolo sendo, aliás, um dos pontos mais fortes do
OSPF.
O custo de uma interface costuma ser inversamente
proporcional à largura de banda da mesma, ou seja, o
custo final de cada caminho está relacionado com a
qualidade do enlace.
Isso nos permite ter um custo menor em uma largura de
banda maior.
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Protocolo OSPF
Introdução
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Protocolo OSPF
Encapsulamento de mensagens OSPF
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Protocolo OSPF
Tipos de pacotes OSPF
1. Hello - Os pacotes Hello são utilizados para estabelecer e manter a
adjacência com outros roteadores OSPF.
2. DBD - O pacote de Descrição de Bancos de Dados (DBD) contém uma
lista abreviada do banco de dados link-state do roteador que o está
enviando, os roteadores que o recebem comparam com o banco de dados
link-state local.
3. LSR - Os roteadores que recebem podem solicitar mais informações
sobre qualquer entrada no DBD enviando uma Requisição Link-State
(LSR).
4. LSU - Os pacotes de Atualização Link-State (LSU) são utilizados para
responder às LSRs, bem como anunciar novas informações. Os LSUs
contêm sete tipos diferentes de Anúncios Link-State (LSAs).
5. LSAck - Quando um LSU é recebido, o roteador envia um Link-State
Acknowledgement (LSAck) para confirmar o recebimento do LSU.
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Protocolo OSPF
Tipos de pacotes OSPF
Os pacotes Hello são utilizados para:
 Detectar os vizinhos de OSPF e estabelecer as
adjacências do vizinho.
 Anunciar parâmetros nos quais dois roteadores devem
concordar em se tornar vizinhos.
 Eleger o Roteador designado (DR) e o Roteador
designado de backup (BDR) em redes multiacesso
como a Ethernet e Frame Relay.
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Protocolo OSPF
Tipos de pacotes OSPF
Tipo de pacote OSPF: Hello (1), DD (2), LS Request (3), LS Update
(4), LS ACK (5)
 ID do roteador: ID do roteador de origem
 ID da área: área a partir da qual o pacote foi originado;
 Máscara de rede: Máscara de sub-rede associada com a interface de
envio;
 Intervalo de Hello: número de segundos entre os hellos do roteador de
envio;
 Prioridade do roteador: Utilizado na eleição DR/BDR (discutida
posteriormente);
 Roteador Designado (DR): ID do roteador do DR, se houver;
 Roteador designado de backup (BDR) ID do roteador do BDR, se
houver;
 Lista de vizinhos: lista o OSPF ID do(s) roteador(es) vizinho(s).
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Protocolo OSPF
Estabelecimento da vizinhança
O OSPF estabelece uma adjacência com o vizinho.
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Atualizações de OSPF link-state
As atualizações do link-state (LSUs) são os pacotes utilizados para
atualizações de roteamento OSPF. Um pacote LSU pode conter 11 tipos
diferentes de Anúncios Link-State (LSAs), como mostrado na figura.
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Protocolo OSPF
Algoritmo OSPF
Cada roteador de OSPF mantém um banco de dados link-state
contendo os LSAs recebidos de todos os outros roteadores.
Quando um roteador recebe todos os LSAs e constrói seu banco
de dados link-state local, o OSPF utiliza o algoritmo open
shortest path first (SPF) de Dijkstra para criar uma árvore SPF.
A árvore SPF é então utilizada para preencher a tabela de
roteamento IP com os melhores caminhos para cada rede.
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Protocolo OSPF
Algoritmo OSPF
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Distância administrativa
A distância administrativa (AD) é a confiança (ou preferência) da origem da
rota. O OSPF tem uma distância administrativa padrão de 110.
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Protocolo OSPF
Topologia de laboratório
A figura mostra a topologia. Observe que o esquema de endereçamento não é
contíguo. O OSPF é um protocolo de roteamento classless.
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Topologia de laboratório
Observe nesta topologia que há três links seriais de várias larguras de banda e
que cada roteador possui vários caminhos para cada rede remota.
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Protocolo OSPF
O comando Router OSPF
O OSPF é habilitado com o comando de configuração global
router ospf process-id. O process-id é um número entre 1 e
65535 escolhido pelo administrador de rede.
Em nossa topologia, nós habilitaremos OSPF em todos os três
roteadores que utilizam a mesma ID do processo cujo valor será
1.
Nós estamos utilizando a mesma ID do processo simplesmente
para fins de consistência.



R1(config)#router ospf 1
R2(config)#router ospf 1
R3(config)#router ospf 1
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Protocolo OSPF
O comando network
As interfaces em um roteador que corresponderem ao endereço de rede
no comando network serão habilitadas para enviar e receber pacotes
OSPF.
Esta rede (ou sub-rede) será incluída nas atualizações de roteamento
OSPF.
R1(config-router)# network network-address wildcard-mask area
area-id
OSPF utiliza uma combinação de endereço-de-rede e máscaracuringa. Exemplo:
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Protocolo OSPF
ID do roteador OSPF
A ID do roteador OSPF é utilizada para identificar unicamente cada
roteador no domínio de roteamento OSPF. Com base em três critérios e
com a seguinte precedência:
1. Utilize o endereço IP configurado com o comando router-id de OSPF.
2. Se o router-id não estiver configurado, o roteador escolherá o
endereço IP mais alto de qualquer uma de suas interfaces de
loopback.
3. Se nenhuma interface de loopback estiver configurada, o roteador
escolherá o endereço IP ativo mais alto de suas interfaces físicas.
O Router-ID é o número pelo qual o roteador é conhecido dentro do processo
de OSPF. Por padrão é o maior IP de uma interface ativa ou o ip de uma
interface Loopback.
Ele também pode ser setado manualmente através do comando Router ID.
Exemplo: router-id 10.1.1.1
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Protocolo OSPF
ID do roteador OSPF
Você pode utilizar o comando show ip protocols para verificar a ID de
roteador atual. Algumas versões do IOS não exibem a ID do roteador como
mostrado na figura. Nesses casos, utilize os comandos show ip ospf ou show
ip ospf interface para verificar a ID do roteador.
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Protocolo OSPF
Endereço de loopback
Se o comando router-id de OSPF não for utilizado e as interfaces de loopback
estiverem configuradas, o OSPF escolherá o endereço IP mais alto de qualquer
uma de suas interfaces de loopback.
R1(config)#interface loopback number
R1(config-if)#ip address ip-address subnet-mask
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Protocolo OSPF
Endereço de router-id
Como o comando router-id de OSPF é um acréscimo
relativamente recente ao IOS, é mais comum encontrar endereços
de loopback utilizados para configurar IDs de roteador OSPF.
Router(config)#router ospf process-id
Router(config-router)#router-id ip-address
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Endereço de ID
Protocolo OSPF
A ID do roteador é selecionada quando o OSPF é configurado com seu
primeiro comando network de OSPF. Se o comando router-id de OSPF ou o
endereço de loopback for configurado depois do comando network do OSPF,
a ID do roteador será derivada da interface com o endereço IP ativo mais
alto.
A ID do roteador pode ser modificada com o endereço IP de um comando
router-id de OSPF subsequente carregando o roteador ou utilizando o
seguinte comando:
R1# clear ip ospf process
Nota: modificar uma ID de roteador com um novo endereço IP de interface de
loopback ou física pode exigir o recarregamento do roteador.
Quando ocorrerem IDs de roteador OSPF duplicadas, o IOS exibirá uma
mensagem semelhante a:
%OSPF-4-DUP_RTRID1: Detected router with duplicate router ID
Para corrigir este problema, configure todos os roteadores de forma que eles
tenham IDs de roteador OSPF exclusivas.
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Protocolo OSPF
Verificando adjacência com vizinho
O comando do vizinho show ip ospf pode ser utilizado para verificar
que o roteador formou uma adjacência com seus roteadores
vizinhos.
Se a ID de roteador do roteador vizinho não for exibida, ou se não
se mostrar como um estado de FULL, isso significará que os dois
roteadores não formaram uma adjacência de OSPF.
Se dois roteadores não estabelecerem adjacência, as informações
link-state não serão trocadas. Bancos de dados link-state
incompletos podem causar árvores SPF e tabelas de roteamento
inexatas. As rotas para as redes de destino podem não existir ou
podem não ser o melhor caminho.
Os Temporizadores de Hello ou de Dead do OSPF não correspondem.
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Protocolo OSPF
Outros comandos eficientes de identificação e solução de
problemas OSPF incluem:
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Outros comandos eficientes de identificação e solução de
problemas OSPF incluem:
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Protocolo OSPF
Métrica do OSPF
A métrica do OSPF é chamada de custo. Da RFC 2328: "Um
custo está associado com o lado de saída de cada interface do
roteador.
Este custo é configurável pelo administrador do sistema. Quanto
menor o custo, mais provável será o uso da interface para
encaminhar o tráfego de dados.
O Cisco IOS utiliza as larguras de banda cumulativas das
interfaces de saída do roteador para a rede de destino como o
valor de custo. Em cada roteador, o custo para uma interface é
calculado como 10 à 8a potência dividido pela largura de
banda em bps.
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Protocolo OSPF
Métrica do OSPF
Lembre-se de que, nas métricas de roteamento, a rota de custo mais baixo é a
rota preferida (por exemplo, com RIP, 3 saltos é melhor que 10)
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Largura de Banda de Referência
A largura de banda de referência é padronizada em 10 à 8a
potência, 100.000.000 bps ou 100 Mbps. Isto resulta em
interfaces com uma largura de banda de 100 Mbps ou maiores
tendo o mesmo custo de OSPF de 1.
A largura de banda de referência pode ser modificada para
acomodar redes com links mais rápidos que 100.000.000 bps
(100 Mbps), usando o comando OSPF auto-cost referencebandwidth.
Quando este comando for necessário, recomenda-se que ele seja
utilizado em todos os roteadores de modo que a métrica de
roteamento OSPF permaneça consistente.
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O OSPF acumula custos
O custo de uma rota OSPF é o valor acumulado de um roteador para a rede de
destino. Por exemplo, na figura, a tabela de roteamento em R1 mostra um
custo de 65 para alcançar a rede 10.10.10.0/24 em R2.
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Modificando o custo do link
Quando a interface serial não estiver realmente operando à velocidade de T1
padrão, a interface exigirá uma modificação manual. Ambos os lados do link
devem ser configurados para ter o mesmo valor.
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Desafios em redes multiacesso
Uma rede multiacesso é uma rede com mais de dois dispositivos
compartilhando o mesmo meio. As redes locais Ethernet são um exemplo de
uma rede multiacesso com broadcast. Elas são redes com broadcast porque
todos os dispositivos na rede observam todos os quadros de broadcast. Elas são
redes multiacesso porque pode haver nelas numerosos hosts, impressoras,
roteadores e outros dispositivos que são todos membros da mesma rede.
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Protocolo OSPF
Desafios em redes multiacesso
Por outro lado, em uma rede ponto-a-ponto existem somente dois
dispositivos na rede, um em cada ponta. O link de WAN entre R1
e R3 é um exemplo de um link ponto-a-ponto.
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Protocolo OSPF
Desafios em redes multiacesso
O OSPF define cinco tipos de rede:





Ponto-a-ponto
Multiacesso com broadcast
Rede sem broadcast multiacesso (NBMA)
Ponto-a-multiponto
Links virtuais
NBMA e redes ponto-a-multiponto incluem as redes Frame
Relay, ATM e X.25.
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Protocolo OSPF
Desafios em redes multiacesso
Redes multiacesso podem criar dois desafios para o
OSPF com relação ao envio de LSAs:


1. Criação de múltiplas adjacências, uma adjacência para cada
par de roteadores.
2. Grande envio de LSAs (Link-State Advertisements,
Anúncios Link-State).
Adjacências múltiplas
 A criação de uma adjacência entre cada par de roteadores
em uma rede pode criar um número desnecessário de
adjacências. Isto conduziria a um número excessivo de
LSAs transmitidos entre roteadores na mesma rede.
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Protocolo OSPF
Desafios em redes multiacesso
Para entender o problema com adjacências múltiplas, precisamos estudar uma
fórmula. Para qualquer número de roteadores (designado como n) em uma rede
multiacesso, haverá n (n - 1) / 2 adjacências. A figura mostra uma topologia
simples de cinco roteadores, dos quais todos estão anexados à mesma rede
Ethernet multiacesso.
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Protocolo OSPF
Desafios em redes multiacesso
"Protocolos de Roteamento Link-State", que os roteadores linkstate enviam seus pacotes link-state quando o OSPF é inicializado
ou quando há uma mudança na topologia.
Em uma rede multiacesso, este envio pode tornar-se excessivo.
Se todo roteador em uma rede multiacesso tivesse que enviar e
confirmar todos os LSAs recebidos a todos os outros roteadores
nesta mesma rede multiacesso, o tráfego da rede ficaria bastante
caótico.
Para ilustrar este ponto, imagine que você está em uma sala com grande
número de pessoas. E se todo o mundo tivesse que se apresentar
individualmente aos outros? Cada pessoa não teria somente que dizer a
todos o seu nome, mas sempre que uma pessoa soubesse o nome de outra
pessoa, esta pessoa teria que dizê-lo também a todos os outros na sala, um
de cada vez. Como você pode ver, este processo leva ao caos!
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Desafios em redes multiacesso
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Desafios em redes multiacesso
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Protocolo OSPF
Desafios em redes multiacesso
Solução: Roteador designado
A solução para gerenciar o número de adjacências e o envio de LSAs em uma
rede multiacesso é o Roteador Designado (DR).
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Desafios em redes multiacesso
Solução: Roteador designado
A solução para gerenciar o número de adjacências e o envio de LSAs em uma
rede multiacesso é o Roteador Designado (DR).
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Protocolo OSPF
Desafios em redes multiacesso
Solução: Roteador designado
A solução para gerenciar o número de adjacências e o envio de LSAs em uma
rede multiacesso é o Roteador Designado (DR).
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Desafios em redes multiacesso
 show ip ospf interface na figura.
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Protocolo OSPF
Desafios em redes multiacesso
Quando o DR é eleito, ele permanece como DR até que uma das
condições seguintes ocorra:
 O DR falha.
 O processo OSPF no DR falha.
 A interface multiacesso no DR falha.
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Prioridade de interface OSPF
Porém, como você já pode ter adivinhado, nós podemos alterar a
prioridade de interface OSPF para controlar melhor nossas
eleições de DR/BDR.
A figura mostra as prioridades da interface OSPF do Roteador A e
do Roteador B modificadas de forma que o Roteador A com a
prioridade mais alta torne-se o DR e o Roteador B torne-se o BDR.
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Protocolo OSPF
Redistribuindo uma rota padrão com OSPF
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Protocolo OSPF
Redistribuindo uma rota padrão com OSPF
Voltemos à topologia anterior, que agora inclui um novo link
para ISP.
o roteador localizado entre um domínio de roteamento OSPF e
uma rede não-OSPF é chamado de Roteador de Borda de Sistema
Autônomo (ASBR).
A figura mostra o ASBR (R1) configurado com o endereço IP de
Loopback1 e a rota padrão estática encaminhando o tráfego para
o roteador ISP:
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Protocolo OSPF
Redistribuindo uma rota padrão com OSPF
R1(config-router)#default-information originate
R1, R2 e R3 na figura.
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Redistribuindo uma rota padrão com OSPF
R1(config-router)#default-information originate
R1, R2 e R3 na figura.
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Protocolo OSPF
Redistribuindo uma rota padrão com OSPF
R1(config-router)#default-information originate
R1, R2 e R3 na figura.
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Ajustando o OSPF
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Protocolo OSPF
Modificando os intervalos de OSPF
Você pode desejar alterar os temporizadores de OSPF de forma
que os roteadores detectem falhas de rede em menos tempo.
Fazer isto aumentará o tráfego, mas muitas vezes há uma
necessidade de uma convergência rápida mesmo que isto
implique em um tráfego adicional.
Os intervalos de Hello e de Dead de OSPF podem ser
modificados manualmente utilizando os seguintes comandos de
interface:
Router(config-if)#ip ospf hello-interval 5
Router(config-if)#ip ospf dead-interval 20
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BIBLIOGRAFIA
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