Introdução ao OSPF

Valores de preferência de rota padrão do 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 origem 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 (SPF), também conhecido como algoritmo de 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 indicações de protocolos de nível inferior de que as interfaces do roteador estão funcionando. O dispositivo de roteamento então usa o protocolo OSPF hello para adquirir vizinhos, enviando pacotes olá para seus vizinhos e recebendo seus pacotes olá.

Em redes multiacesso broadcast ou nãotransmitidas (redes físicas que suportam o apego 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 para 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 do banco de dados são enviadas apenas por meio de adjacências. Quando as adjacências são 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 permitem 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 usa essa árvore para rotear o tráfego de rede.

A descrição do algoritmo SPF até este ponto explicou como o algoritmo funciona em uma única área (roteamento intra-área). Para que os roteadores internos possam rotear para destinos fora da área (roteamento interarea), 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 borda. Os roteadores de borda da área são responsáveis por anunciar os caminhos para todos os roteadores de fronteira AS.

Aperto de mão de três vias OSPF

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 adjacentes (vizinhos) usando um aperto de mão de três vias, como mostrado na Figura 1.

Figura 1: Aperto de mão de três vias do OSPF

Na Figura 1, o roteador A envia pacotes olá para fora de 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 a endereçamento ip versão 6 (IPv6). O OSPFv3 difere do OSPFv2 das seguintes maneiras:

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

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

• Os anúncios de estado de enlace (LSAs) do roteador e da rede não carregam 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 link 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.

  • Olá mensagens não têm informações de endereço.

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

• Resumo tipo 3 LSAs foram renomeados entre área-prefixo-LSAs.

• LSAs de resumo tipo 4 foram renomeadas entre áreas-roteador-LSAs.

Cabeçalho de pacotes 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, em bytes, incluindo o cabeçalho.

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

• Identificação 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, 0.0.0.0.0. .

• Checksum— Fletcher Checksum.

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

• Instância ID —(somente OSPFv3) Identificador usado quando existem vários reinos OSPFv3 configurados em um link.

Olá pacotes

Os roteadores enviam periodicamente pacotes hello em todas as interfaces, incluindo links virtuais, para estabelecer e manter relacionamentos vizinhos. Olá pacotes são multicast em redes físicas que têm um recurso multicast ou broadcast, o que permite a descoberta dinâmica de roteadores vizinhos. (Em redes nãotransmitidas, a descoberta dinâmica de vizinhos não é possível, portanto, você deve configurar todos os vizinhos estaticamente como descrito no exemplo: configurar uma interface OSPFv2 em uma rede multiacesso nãotransmitida.)

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

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

• Olá, intervalo — com que frequência o roteador envia pacotes 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 é se tornar o roteador designado.

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

• Roteador designado — endereço IP do roteador designado.

• Roteador designado para backup — endereço IP do roteador designado para backup.

• Vizinho — endereços IP dos roteadores dos quais os pacotes hello válidos foram recebidos dentro do tempo especificado pelo intervalo sem saída 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 do OSPF, no número de sequência de pacotes e no cabeçalho do anúncio do estado de link.

Pacotes de solicitação de estado de 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 do OSPF e campos que identificam exclusivamente as informações de banco de dados que o roteador está buscando.

Pacotes de atualização do estado de link

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

Os pacotes de atualização do estado de link consistem no cabeçalho do OSPF e nos seguintes campos:

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

• Anúncios de estado de link — os anúncios de estado de link em si.

Pacotes de reconhecimento de estado de enlace

O roteador envia pacotes de reconhecimento de estado de enlace em resposta a pacotes de atualização de estado de 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 de link consistem no cabeçalho do OSPF mais o cabeçalho de anúncio do estado do link.

Tipos de pacotes de anúncio de estado de link

A solicitação de estado de link, a atualização do estado de link e os pacotes de reconhecimento do estado de link são usados para inundar pacotes de anúncios de estado de link de maneira 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 estão alagados apenas em uma única área.

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

• Anúncios de link sumário — são enviados por roteadores de borda da 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 intermarinas, ou seja, rotas para destinos fora da área, mas dentro do AS. Esses anúncios de estado de link estão inundados em todas as áreas associadas ao anúncio.

• Anúncio de link externo COMO — são enviados por roteadores de limite AS para descrever rotas externas que eles conhecem. Esses anúncios de estado de link estão alagados em todo o AS (com exceção das áreas de borda).

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

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