Introdução ao OSPF

Valores de preferência de rota padrão osPF

O processo de protocolo de roteamento do Junos OS atribui um valor de preferência padrão a cada rota que a tabela de roteamento recebe. O valor padrão depende da fonte da rota. O valor de preferência é de 0 a 4.294.967.295 (232 – 1), com um valor menor indicando uma rota mais preferida. A Tabela 1 lista os valores de preferência padrão para OSPF.

Algoritmo de roteamento OSPF

O OSPF usa o algoritmo de caminho mais curto em primeiro lugar (SPF), também conhecido como algoritmo Dijkstra, para determinar a rota para cada destino. Todos os dispositivos de roteamento em uma área executam esse algoritmo em paralelo, armazenando os resultados em suas bases de dados topológicas individuais. Dispositivos de roteamento com interfaces para várias áreas executam várias cópias do algoritmo. Esta seção fornece um breve resumo de como o algoritmo SPF funciona.

Quando um dispositivo de roteamento começa, ele inicializa o OSPF e aguarda por indicações de protocolos de nível inferior de que as interfaces do roteador estão funcionais. O dispositivo de roteamento então usa o protocolo OSPF hello para adquirir vizinhos, enviando pacotes de olá para seus vizinhos e recebendo seus pacotes olá.

Em redes multiacesso transmitidas ou nãotransmitidas (redes físicas que suportam o anexo de mais de dois dispositivos de roteamento), o protocolo OSPF hello elege um roteador designado para a rede. Esse dispositivo de roteamento é responsável pelo envio de anúncios de estado de enlace (LSAs) que descrevem a rede, o que reduz a quantidade de tráfego de rede e o tamanho dos bancos de dados topológicos dos dispositivos de roteamento.

O dispositivo de roteamento então tenta formar adjacências com alguns de seus vizinhos recém-adquiridos. (Em redes multiacesso, apenas o roteador designado e o roteador designado de backup formam adjacências com outros dispositivos de roteamento.) As adjacências determinam a distribuição de pacotes de protocolo de roteamento. Os pacotes de protocolo de roteamento são enviados e recebidos apenas em adjacências, e as atualizações topológicas de banco de dados são enviadas apenas em adjacências. Quando as adjacências foram estabelecidas, pares de roteadores adjacentes sincronizam seus bancos de dados topológicos.

Um dispositivo de roteamento envia pacotes LSA para anunciar seu estado periodicamente e quando seu estado muda. Esses pacotes incluem informações sobre as adjacências do dispositivo de roteamento, que permite a detecção de dispositivos de roteamento não operacional.

Usando um algoritmo confiável, o dispositivo de roteamento inunda LSAs em toda a área, o que garante que todos os dispositivos de roteamento em uma área tenham exatamente o mesmo banco de dados topológico. Cada dispositivo de roteamento usa as informações em seu banco de dados topológico para calcular uma árvore de caminho mais curto, com ela mesma como a raiz. O dispositivo de roteamento então usa esta árvore para rotear o tráfego da rede.

A descrição do algoritmo SPF até este ponto explicou como o algoritmo funciona em uma única área (roteamento intraárea). Para que os roteadores internos possam rotear para destinos fora da área (roteamento interárea), os roteadores de fronteira da área devem injetar informações adicionais de roteamento na área. Como os roteadores de borda da área estão conectados ao backbone, eles têm acesso a dados topológicos completos sobre o backbone. Os roteadores de fronteira da área usam essas informações para calcular caminhos para todos os destinos fora de sua área e, em seguida, anunciar esses caminhos para os roteadores internos da área.

Os roteadores de fronteira do sistema autônomo (AS) inundam informações sobre sistemas autônomos externos em todo o AS, exceto em áreas de stub. Os roteadores de borda de área são responsáveis por anunciar os caminhos para todos os roteadores de fronteira AS.

OsPF Three-Way Descasamento

O OSPF cria um mapa de topologia inundando LSAs em links habilitados para OSPF. Os LSAs anunciam a presença de interfaces habilitadas para OSPF para interfaces OSPF adjacentes. A troca de LSAs estabelece conectividade bidirecional entre todas as interfaces OSPF (vizinhos) adjacentes usando um aperto de mão de três vias, conforme mostrado na Figura 1.

Figura 1: OsPF Three-Way Firewall

Na Figura 1, o Roteador A envia pacotes de olá para todas as suas interfaces habilitadas para OSPF quando está on-line. O roteador B recebe o pacote, que estabelece que o roteador B pode receber tráfego do Roteador A. O roteador B gera uma resposta ao Roteador A para reconhecer o recebimento do pacote hello. Quando o Roteador A recebe a resposta, ele estabelece que o roteador B pode receber tráfego do Roteador A. O roteador A gera um pacote de resposta final para informar ao roteador B que o roteador A pode receber tráfego do Roteador B. Esse aperto de mão de três vias garante conectividade bidirecional.

À medida que novos vizinhos são adicionados à rede ou os vizinhos existentes perdem a conectividade, as adjacências no mapa de topologia são modificadas de acordo com a troca (ou ausência) de LSAs. Esses LSAs anunciam apenas as mudanças incrementais na rede, o que ajuda a minimizar a quantidade de tráfego OSPF na rede. As adjacências são compartilhadas e usadas para criar a topologia de rede no banco de dados topológico.

OSPF Versão 3

O OSPFv3 é uma versão modificada do OSPF que oferece suporte ao endereçamento ip versão 6 (IPv6). O OSPFv3 difere do OSPFv2 das seguintes maneiras:

• Todas as informações de ID do vizinho são baseadas em uma ID de roteador de 32 bits.

• O protocolo é executado por link e não por sub-rede.

• Os anúncios de estado do link de rede (LSAs) do roteador e da rede não transportam informações de prefixo.

• Dois novos tipos de LSA estão incluídos: link-LSA e intra-area-prefix-LSA.

• Os escopos de inundação são os seguintes:

  • Link local

  • Área

  • COMO

• Endereços locais de enlace são usados para todas as trocas de vizinhos, exceto links virtuais.

• A autenticação é removida. O cabeçalho de autenticação IPv6 depende da camada IP.

• O formato do pacote mudou da seguinte forma:

  • A versão número 2 agora é a versão 3.

  • O campo de opção db foi expandido para 24 bits.

  • As informações de autenticação foram removidas.

  • As mensagens de olá não têm informações de endereço.

  • Dois novos bits de opção estão incluídos: R e V6.

• LSAs de resumo tipo 3 foram renomeados para Inter-area-prefix-LSAs.

• LSAs sumários tipo 4 foram renomeadas para Inter-area-router-LSAs.

Cabeçalho de pacote OSPF

Todos os pacotes OSPFv2 têm um cabeçalho comum de 24 byte, e os pacotes OSPFv3 têm um cabeçalho comum de 16 byte, que contém todas as informações necessárias para determinar se o OSPF deve aceitar o pacote. O cabeçalho consiste nos seguintes campos:

• Número da versão — o número da versão atual do OSPF. Isso pode ser 2 ou 3.

• Tipo — tipo de pacote OSPF.

• Comprimento do pacote — comprimento do pacote, bytes, incluindo o cabeçalho.

• ID do roteador — endereço IP do roteador de onde o pacote se originou.

• ID da área — identificador da área em que o pacote está viajando. Cada pacote OSPF está associado a uma única área. Os pacotes que viajam por um link virtual são rotulados com o ID da área de backbone, 0.0.0.0. .

• Checksum — Fletcher Checksum.

• Autenticação — (apenas OSPFv2) Esquema de autenticação e informações de autenticação.

• ID de instância —(somente OSPFv3) Identificador usado quando há vários reinos OSPFv3 configurados em um link.

Olá Pacotes

Os roteadores enviam periodicamente pacotes de olá em todas as interfaces, incluindo links virtuais, para estabelecer e manter relacionamentos vizinhos. Olá, os pacotes são multicast em redes físicas que têm um recurso multicast ou broadcast, o que permite a descoberta dinâmica de roteadores vizinhos. (Em redes não transmitidas, a descoberta dinâmica de vizinhos não é possível, então você deve configurar todos os vizinhos estaticamente como descrito em Exemplo: configuração de uma interface OSPFv2 em uma rede multiacesso não transmitida.)

Olá, os pacotes consistem no cabeçalho OSPF mais os seguintes campos:

• Máscara de rede — (apenas OSPFv2) Máscara de rede associada à interface.

• Olá, intervalo — quantas vezes o roteador envia pacotes de olá. Todos os roteadores em uma rede compartilhada devem usar o mesmo intervalo de olá.

• Opções — recursos opcionais do roteador.

• Prioridade do roteador — a prioridade do roteador para se tornar o roteador designado.

• Intervalo sem roteador — Quanto tempo o roteador espera sem receber nenhum pacote OSPF de um roteador antes de declarar que o roteador está desativado. Todos os roteadores em uma rede compartilhada devem usar o mesmo intervalo inativo do roteador.

• Roteador designado — endereço IP do roteador designado.

• Backup de roteador designado — endereço IP do roteador designado para backup.

• Vizinho — endereços IP dos roteadores dos quais os pacotes de olá válidos foram recebidos dentro do tempo especificado pelo intervalo inativo do roteador.

Pacotes de descrição do banco de dados

Ao inicializar uma adjacência, o OSPF troca pacotes de descrição do banco de dados, que descrevem o conteúdo do banco de dados topológico. Esses pacotes consistem no cabeçalho OSPF, número de sequência de pacotes e o cabeçalho do anúncio de estado do link.

Pacotes de solicitação do estado do enlace

Quando um roteador detecta que partes de seu banco de dados topológico estão desatualizadas, ele envia um pacote de solicitação de estado de link para um vizinho solicitando uma instância precisa do banco de dados. Esses pacotes consistem no cabeçalho OSPF mais campos que identificam exclusivamente as informações de banco de dados que o roteador está buscando.

Pacotes de atualização do estado do link

Os pacotes de atualização do estado do link transportam um ou mais anúncios de estado de link um salto mais longe de sua origem. O roteador multicasts (inunda) esses pacotes em redes físicas que suportam modo multicast ou broadcast. O roteador reconhece todos os pacotes de atualização do estado do link e, se a retransmissão for necessária, envia os anúncios retransmitidos unicast.

Os pacotes de atualização do estado do link consistem no cabeçalho OSPF mais os seguintes campos:

• Número de anúncios — número de anúncios de estado do link incluídos neste pacote.

• Anúncios de estado do link — os próprios anúncios de estado do link.

Pacotes de reconhecimento do estado do enlace

O roteador envia pacotes de reconhecimento de estado de enlace em resposta a pacotes de atualização do estado do link para verificar se os pacotes de atualização foram recebidos com sucesso. Um único pacote de reconhecimento pode incluir respostas a vários pacotes de atualização.

Os pacotes de reconhecimento do estado do link consistem no cabeçalho OSPF mais o cabeçalho de anúncio do estado do link.

Tipos de pacotes de anúncio de estado do link

A solicitação do estado do link, a atualização do estado do link e os pacotes de reconhecimento do estado do link são usados para inundar pacotes de anúncios de estado de enlace de forma confiável. O OSPF envia os seguintes tipos de anúncios de estado de link:

• Anúncios de link do roteador — são enviados por todos os roteadores para descrever o estado e o custo dos links do roteador para a área. Esses anúncios de estado de link são inundados apenas em uma única área.

• Anúncios de enlaces de rede — são enviados por roteadores designados para descrever todos os roteadores conectados à rede. Esses anúncios de estado de link são inundados apenas em uma única área.

• Anúncios de link sumários — são enviados por roteadores de borda de área para descrever as rotas que eles conhecem em outras áreas. Existem dois tipos de anúncios de link sumário: aqueles usados quando o destino é uma rede IP, e aqueles usados quando o destino é um roteador de limite AS. Anúncios de link sumário descrevem rotas interáreas, ou seja, rotas para destinos fora da área, mas dentro do AS. Esses anúncios de estado de link são inundados em todas as áreas associadas ao anúncio.

• COMO anúncio de link externo — são enviados por roteadores de limite AS para descrever rotas externas que eles conhecem. Esses anúncios de estado de link são inundados por todo o AS (exceto para áreas de stub).

Cada tipo de anúncio de estado do link descreve uma parte do domínio de roteamento OSPF. Todos os anúncios de estado do link estão inundados em todo o AS.

Cada pacote de anúncio de estado do link começa com um cabeçalho comum de 20 byte.