Abrir o caminho mais curto primeiro - Open Shortest Path First

O Open Shortest Path First ( OSPF ) é um protocolo de roteamento para redes de protocolo da Internet (IP). Ele usa um algoritmo de roteamento de estado de link (LSR) e se enquadra no grupo de protocolos de gateway interior (IGPs), operando em um único sistema autônomo (AS). É definido como OSPF Versão 2 no RFC 2328 (1998) para IPv4 . As atualizações para IPv6 são especificadas como OSPF Versão 3 em RFC 5340 (2008). OSPF suporta o modelo de endereçamento Classless Inter-Domain Routing (CIDR).

OSPF é um IGP amplamente usado em redes corporativas de grande porte . IS-IS , outro protocolo baseado em LSR, é mais comum em grandes redes de provedores de serviços .

Suíte de protocolo de Internet
Camada de aplicação
Camada de transporte
Camada de Internet
Camada de link

Operação

Formato de pacote OSPF

O OSPF foi projetado como um protocolo de gateway interior (IGP), para uso em um sistema autônomo , como uma rede local (LAN). Ele implementa o algoritmo de Dijkstra , também conhecido como algoritmo de caminho mais curto primeiro (SPF). Como um protocolo de roteamento link-state , foi baseado no algoritmo link-state desenvolvido para a ARPANET em 1980 e no protocolo de roteamento IS-IS . O OSPF foi padronizado pela primeira vez em 1989 como RFC 1131, que agora é conhecido como OSPF versão 1. O trabalho de desenvolvimento do OSPF antes de sua codificação como padrão aberto foi realizado em grande parte pela Digital Equipment Corporation , que desenvolveu seus próprios protocolos DECnet proprietários .

Os protocolos de roteamento como OSPF calculam a rota mais curta para um destino através da rede com base em um algoritmo. O primeiro protocolo de roteamento amplamente implementado, o Routing Information Protocol (RIP), calculava a rota mais curta com base em saltos, ou seja, o número de roteadores que um pacote IP precisava percorrer para chegar ao host de destino. O RIP implementou com sucesso o roteamento dinâmico , onde as tabelas de roteamento mudam se a topologia da rede mudar. Mas o RIP não adaptou seu roteamento de acordo com as mudanças nas condições da rede, como a taxa de transferência de dados . A demanda cresceu por um protocolo de roteamento dinâmico que pudesse calcular a rota mais rápida para um destino. O OSPF foi desenvolvido para que o caminho mais curto em uma rede fosse calculado com base no custo da rota, levando em consideração a largura de banda , o atraso e a carga. Portanto, o OSPF realiza o cálculo do custo da rota com base nos parâmetros de custo do link, que podem ser ponderados pelo administrador. O OSPF foi adotado rapidamente porque se tornou conhecido por calcular rotas de maneira confiável por meio de redes locais grandes e complexas.

Como um protocolo de roteamento de estado de link, o OSPF mantém bancos de dados de estado de link, que na verdade são mapas de topologia de rede, em cada roteador no qual é implementado. O estado de uma determinada rota na rede é o custo, e o algoritmo OSPF permite que cada roteador calcule o custo das rotas para qualquer destino acessível. A menos que o administrador tenha feito uma configuração, o custo do link de um caminho conectado a um roteador é determinado pela taxa de bits (1 Gbit / s, 10 Gbit / s, etc.) da interface. Uma interface de roteador com OSPF anunciará seu custo de link para roteadores vizinhos por meio de multicast, conhecido como procedimento hello . Todos os roteadores com implementação OSPF continuam enviando pacotes de saudação e, portanto, as alterações no custo de seus links são conhecidas pelos roteadores vizinhos. A informação sobre o custo de um link, que é a velocidade de uma conexão ponto a ponto entre dois roteadores, é então enviada em cascata pela rede porque os roteadores OSPF anunciam as informações que recebem de um roteador vizinho para todos os outros roteadores vizinhos. Este processo de inundação de informações de estado do link através da rede é conhecido como sincronização . Com base nessas informações, todos os roteadores com implementação OSPF atualizam continuamente seus bancos de dados de link state com informações sobre a topologia da rede e ajustam suas tabelas de roteamento.

Uma rede OSPF pode ser estruturada ou subdividida em áreas de roteamento para simplificar a administração e otimizar o tráfego e a utilização de recursos. As áreas são identificadas por números de 32 bits, expressos simplesmente em decimal ou, geralmente, na mesma notação ponto-decimal usada para endereços IPv4. Por convenção, a área 0 (zero), ou 0.0.0.0, representa o núcleo ou área de backbone de uma rede OSPF. Enquanto as identificações de outras áreas podem ser escolhidas à vontade; os administradores geralmente selecionam o endereço IP de um roteador principal em uma área como o identificador de área. Cada área adicional deve ter uma conexão com a área de backbone OSPF. Essas conexões são mantidas por um roteador de interconexão, conhecido como roteador de borda de área (ABR). Um ABR mantém bancos de dados de estado de link separados para cada área que atende e mantém rotas resumidas para todas as áreas da rede.

O OSPF detecta mudanças na topologia, como falhas de link, e converge em uma nova estrutura de roteamento sem loop em segundos.

OSPF se tornou um protocolo de roteamento dinâmico popular. Outros protocolos de roteamento dinâmico comumente usados ​​são o RIPv2 e o Border Gateway Protocol (BGP). Hoje, os roteadores suportam pelo menos um protocolo de gateway interno para anunciar suas tabelas de roteamento em uma rede local. Os protocolos de gateway interno frequentemente implementados além do OSPF são RIPv2, IS-IS e EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol).

Relações de roteador

O OSPF oferece suporte a redes complexas com vários roteadores, incluindo roteadores de backup, para equilibrar a carga de tráfego em vários links para outras sub-redes. Roteadores vizinhos no mesmo domínio de broadcast ou em cada extremidade de um link ponto a ponto comunicam-se entre si por meio do protocolo OSPF. Os roteadores formam adjacências quando se detectam. Essa detecção é iniciada quando um roteador se identifica em um pacote de protocolo Hello . Após o reconhecimento, isso estabelece um estado de mão dupla e o relacionamento mais básico. Os roteadores em uma rede Ethernet ou Frame Relay selecionam um roteador designado (DR) e um roteador designado de backup (BDR), que atuam como um hub para reduzir o tráfego entre os roteadores. O OSPF usa os modos de transmissão unicast e multicast para enviar pacotes "Hello" e atualizações de estado de link.

Como um protocolo de roteamento link-state, o OSPF estabelece e mantém relacionamentos vizinhos para trocar atualizações de roteamento com outros roteadores. A tabela de relacionamento de vizinhos é chamada de banco de dados de adjacência . Dois roteadores OSPF são vizinhos se forem membros da mesma sub-rede e compartilharem a mesma ID de área, máscara de sub-rede, temporizadores e autenticação. Em essência, a vizinhança do OSPF é uma relação entre dois roteadores que permitem que eles se vejam e se entendam, mas nada mais. Os vizinhos OSPF não trocam nenhuma informação de roteamento - os únicos pacotes que trocam são pacotes Hello. As adjacências OSPF são formadas entre vizinhos selecionados e permitem que eles troquem informações de roteamento. Dois roteadores devem primeiro ser vizinhos e, somente então, eles podem se tornar adjacentes. Dois roteadores tornam-se adjacentes se pelo menos um deles for roteador designado ou roteador designado de backup (em redes do tipo multiacesso), ou eles são interconectados por um tipo de rede ponto a ponto ou ponto a multiponto. Para formar um relacionamento vizinho entre, as interfaces usadas para formar o relacionamento devem estar na mesma área OSPF. Embora uma interface possa ser configurada para pertencer a várias áreas, isso geralmente não é praticado. Quando configurada em uma segunda área, uma interface deve ser configurada como interface secundária.

Máquina de estado de adjacência

Cada roteador OSPF em uma rede se comunica com outros roteadores vizinhos em cada interface de conexão para estabelecer os estados de todas as adjacências. Cada uma dessas sequências de comunicação é uma conversa separada identificada pelo par de IDs de roteador dos vizinhos em comunicação. O RFC 2328 especifica o protocolo para iniciar essas conversas ( protocolo Hello ) e para estabelecer adjacências completas ( pacotes de descrição de banco de dados , pacotes de solicitação de estado de link ). Durante seu curso, cada conversação do roteador passa por um máximo de oito condições definidas por uma máquina de estado:

  1. Inativo: O estado inativo representa o estado inicial de uma conversação quando nenhuma informação foi trocada e retida entre os roteadores com o protocolo Hello.
  2. Tentativa: o estado Tentativa é semelhante ao estado Inativo , exceto que um roteador está se esforçando para estabelecer uma conversa com outro roteador, mas só é usado em redes NBMA .
  3. Init: o estado Init indica que um pacote HELLO foi recebido de um vizinho, mas o roteador não estabeleceu uma conversação bidirecional.
  4. 2 vias: o estado 2 vias indica o estabelecimento de uma conversa bidirecional entre dois roteadores. Este estado precede imediatamente o estabelecimento da adjacência. Este é o estado mais baixo de um roteador que pode ser considerado um Roteador Designado.
  5. ExStart: O estado ExStart é a primeira etapa da adjacência de dois roteadores.
  6. Exchange: no estado Exchange , um roteador está enviando suas informações de banco de dados de link state para o vizinho adjacente. Nesse estado, um roteador é capaz de trocar todos os pacotes de protocolo de roteamento OSPF.
  7. Carregando: no estado Carregando , um roteador solicita os anúncios link-state (LSAs) mais recentes de seu vizinho descoberto no estado anterior.
  8. Full: O estado Full conclui a conversação quando os roteadores estão totalmente adjacentes e o estado aparece em todos os LSAs de roteadores e redes. Os bancos de dados de link state dos vizinhos são totalmente sincronizados.

Mensagens OSPF

Ao contrário de outros protocolos de roteamento, o OSPF não transporta dados por meio de um protocolo de transporte, como o User Datagram Protocol (UDP) ou o Transmission Control Protocol (TCP). Em vez disso, o OSPF forma datagramas IP diretamente, empacotando-os usando o número de protocolo 89 para o campo Protocolo IP . O OSPF define cinco tipos diferentes de mensagens, para vários tipos de comunicação:

Olá
As mensagens de saudação são usadas como forma de saudação, para permitir que um roteador descubra outros roteadores adjacentes em seus links e redes locais. As mensagens estabelecem relacionamentos entre dispositivos vizinhos (chamados de adjacências) e comunicam parâmetros-chave sobre como o OSPF deve ser usado no sistema ou área autônoma. Durante a operação normal, os roteadores enviam mensagens hello aos seus vizinhos em intervalos regulares (o intervalo hello ); se um roteador parar de receber mensagens de olá de um vizinho, após um período definido (o intervalo morto ), o roteador assumirá que o vizinho caiu.
Descrição do banco de dados ( DBD )
As mensagens de descrição do banco de dados contêm descrições da topologia do sistema ou área autônoma. Eles transmitem o conteúdo do banco de dados link-state (LSDB) para a área de um roteador para outro. A comunicação de um grande LSDB pode exigir que várias mensagens sejam enviadas, tendo o dispositivo de envio designado como um dispositivo mestre e enviando mensagens em sequência, com o escravo (destinatário da informação LSDB) respondendo com confirmações.
Solicitação de estado de link ( LSR )
As mensagens de solicitação de estado de link são usadas por um roteador para solicitar informações atualizadas sobre uma parte do LSDB de outro roteador. A mensagem especifica os links para os quais o dispositivo solicitante deseja informações mais atuais.
Atualização do estado do link ( LSU )
As mensagens de atualização de link-state contêm informações atualizadas sobre o estado de certos links no LSDB. Eles são enviados em resposta a uma mensagem de solicitação de estado de link e também são transmitidos ou multicast por roteadores regularmente. Seus conteúdos são usados ​​para atualizar as informações nos LSDBs dos roteadores que os recebem.
Confirmação do estado do link ( LSAck )
As mensagens de confirmação de estado de link fornecem confiabilidade ao processo de troca de estado de link, reconhecendo explicitamente o recebimento de uma mensagem de atualização de estado de link.

Áreas OSPF

Uma rede OSPF pode ser dividida em áreas que são agrupamentos lógicos de hosts e redes. Uma área inclui seu roteador de conexão com interfaces conectadas à rede. Cada área mantém um banco de dados de estado de link separado, cujas informações podem ser resumidas para o resto da rede pelo roteador de conexão. Assim, a topologia de uma área é desconhecida fora da área. Isso reduz o tráfego de roteamento entre partes de um sistema autônomo.

O OSPF pode lidar com milhares de roteadores com mais uma preocupação de atingir a capacidade da tabela de base de informações de encaminhamento (FIB) quando a rede contém muitas rotas e dispositivos inferiores. Os roteadores modernos de baixo custo têm um gigabyte completo de RAM, o que lhes permite lidar com muitos roteadores em uma área 0. Muitos recursos referem-se a guias OSPF de mais de 20 anos atrás, onde era impressionante ter 64 MB de RAM.

As áreas são identificadas exclusivamente com números de 32 bits. Os identificadores de área são comumente escritos na notação ponto-decimal, familiar do endereçamento IPv4. No entanto, eles não são endereços IP e podem duplicar, sem conflito, qualquer endereço IPv4. Os identificadores de área para implementações IPv6 (OSPFv3) também usam identificadores de 32 bits escritos na mesma notação. Quando a formatação pontilhada é omitida, a maioria das implementações expande a área 1 para o identificador de área 0.0.0.1 , mas algumas são conhecidas por expandi-la como 1.0.0.0 .

OSPF define vários tipos de áreas especiais:

Área de backbone

A área de backbone (também conhecida como área 0 ou área 0.0.0.0 ) forma o núcleo de uma rede OSPF. Todas as outras áreas estão conectadas a ele, diretamente ou por meio de outros roteadores. O roteamento entre áreas acontece por meio de roteadores conectados à área de backbone e às suas próprias áreas associadas. É a estrutura lógica e física para o 'domínio OSPF' e está anexada a todas as áreas diferentes de zero no domínio OSPF. Observe que no OSPF o termo Autonomous System Boundary Router (ASBR) é histórico, no sentido de que muitos domínios OSPF podem coexistir no mesmo sistema autônomo visível na Internet, RFC 1996.

A área de backbone é responsável por distribuir informações de roteamento entre áreas não backbone. O backbone deve ser contíguo, mas não precisa ser fisicamente contíguo; A conectividade de backbone pode ser estabelecida e mantida por meio da configuração de links virtuais.

Todas as áreas OSPF devem se conectar à área de backbone. Essa conexão, no entanto, pode ser por meio de um link virtual. Por exemplo, suponha que a área 0.0.0.1 tenha uma conexão física com a área 0.0.0.0. Além disso, assuma que a área 0.0.0.2 não tem conexão direta com o backbone, mas esta área tem uma conexão com a área 0.0.0.1. A área 0.0.0.2 pode usar um link virtual através da área de trânsito 0.0.0.1 para alcançar o backbone. Para ser uma área de trânsito, uma área precisa ter o atributo trânsito, então não pode ser atarracada de forma alguma.

Área regular

Uma área regular é apenas uma área não backbone (diferente de zero) sem recurso específico, gerando e recebendo resumo e LSAs externos. A área de backbone é um tipo especial dessa área.

Área de trânsito

Uma área de trânsito é uma área com dois ou mais roteadores de fronteira OSPF e é usada para passar o tráfego de rede de uma área adjacente para outra. A área de trânsito não origina esse tráfego e não é o destino desse tráfego. A área de backbone é um tipo especial de área de trânsito.

Área de esboço

Uma área de stub é uma área que não recebe anúncios de rota externos ao AS e o roteamento de dentro da área é baseado inteiramente em uma rota padrão. Um ABR exclui LSAs tipo 4, 5 dos roteadores internos, envia a eles uma rota padrão de 0.0.0.0 e se transforma em um gateway padrão. Isso reduz o LSDB e o tamanho da tabela de roteamento para roteadores internos.

Modificações no conceito básico de área de stub foram implementadas por fornecedores de sistemas, como a área totalmente stubby (TSA) e a área não tão stubby (NSSA), ambas uma extensão dos equipamentos de roteamento da Cisco Systems .

Área não tão atarracada

Uma área não tão atarracada (NSSA) é um tipo de área de stub que pode importar rotas externas do sistema autônomo e enviá-las para outras áreas, mas ainda não pode receber rotas externas AS de outras áreas. NSSA é uma extensão do recurso de área de stub que permite a injeção de rotas externas de forma limitada na área de stub. Um estudo de caso simula um NSSA contornando o problema da área de stub de não ser capaz de importar endereços externos. Ele visualiza as seguintes atividades: o ASBR importa endereços externos com um LSA tipo 7, o ABR converte um LSA tipo 7 para o tipo 5 e o inunda para outras áreas, o ABR atua como um "ASBR" para outras áreas. Os ASBRs não aceitam LSAs do tipo 5 e, em seguida, convertem para LSAs do tipo 7 para a área.

Extensões proprietárias

Vários fornecedores (Cisco, Allied Telesis, Juniper, Alcatel-Lucent, Huawei, Quagga) implementam as duas extensões abaixo para áreas de stub e não tão stubby. Embora não sejam cobertos pelos padrões RFC, eles são considerados por muitos como recursos padrão nas implementações OSPF.

Área totalmente atarracada
Uma área totalmente atarracada é semelhante a uma área de esboço. Porém, essa área não permite rotas sumarizadas além de não possuir rotas externas , ou seja, as rotas interáreas (IA) não se resumem em áreas totalmente atarracadas. A única maneira de o tráfego ser roteado para fora da área é uma rota padrão, que é o único LSA Tipo 3 anunciado na área. Quando há apenas uma rota fora da área, menos decisões de roteamento precisam ser feitas pelo processador de rotas, o que diminui a utilização de recursos do sistema.
Ocasionalmente, é dito que um TSA pode ter apenas um ABR.
NSSA área totalmente atarracada
Além da funcionalidade padrão de um NSSA, o NSSA totalmente atarracado é um NSSA que assume os atributos de um TSA, o que significa que as rotas resumidas dos tipos 3 e 4 não são inundadas neste tipo de área. Também é possível declarar uma área totalmente atarracada e não tão atarracada, o que significa que a área receberá apenas a rota padrão da área 0.0.0.0, mas também pode conter um roteador de limite de sistema autônomo (ASBR) que aceita externo roteamento de informações e injeta-as na área local, e da área local na área 0.0.0.0.
A redistribuição em uma área NSSA cria um tipo especial de LSA conhecido como tipo 7, que pode existir apenas em uma área NSSA. Um NSSA ASBR gera este LSA, e um roteador NSSA ABR o traduz para o tipo 5 LSA que é propagado para o domínio OSPF.

Uma subsidiária recém-adquirida é um exemplo de onde pode ser adequado que uma área seja simultaneamente não tão atarracada e totalmente atarracada se o local prático para colocar um ASBR for na borda de uma área totalmente atarracada. Nesse caso, o ASBR envia itens externos para a área totalmente atarracada e eles estão disponíveis para os alto-falantes OSPF dentro dessa área. Na implementação da Cisco, as rotas externas podem ser resumidas antes de serem injetadas na área totalmente atarracada. Em geral, o ASBR não deve anunciar inadimplência no TSA-NSSA, embora isso possa funcionar com um design e operação extremamente cuidadosos, para os casos especiais limitados em que tal anúncio faz sentido.

Ao declarar a área totalmente atarracada como NSSA, nenhuma rota externa do backbone, exceto a rota padrão, entra na área que está sendo discutida. Os externos alcançam a área 0.0.0.0 através do TSA-NSSA, mas nenhuma rota diferente da rota padrão entra no TSA-NSSA. Os roteadores no TSA-NSSA enviam todo o tráfego para o ABR, exceto para as rotas anunciadas pelo ASBR.

Tipos de roteador

O OSPF define as seguintes categorias sobrepostas de roteadores:

Roteador interno (IR)
Um roteador interno possui todas as suas interfaces pertencentes à mesma área.
Roteador de borda de área (ABR)
Um roteador de borda de área é um roteador que conecta uma ou mais áreas à rede de backbone principal. É considerado membro de todas as áreas às quais está conectado. Um ABR mantém várias instâncias do banco de dados link-state na memória, uma para cada área à qual o roteador está conectado.
Roteador de backbone (BR)
Um roteador de backbone tem uma interface com a área de backbone. Os roteadores de backbone também podem ser roteadores de área, mas não precisam ser.
Roteador de limite de sistema autônomo (ASBR)
Um roteador de limite de sistema autônomo é um roteador conectado usando mais de um protocolo de roteamento e que troca informações de roteamento com sistemas autônomos de roteadores. Os ASBRs normalmente também executam um protocolo de roteamento externo (por exemplo, BGP ), ou usam rotas estáticas, ou ambos. Um ASBR é usado para distribuir rotas recebidas de outros ASs externos em seu próprio sistema autônomo. Um ASBR cria LSAs externos para endereços externos e os envia para todas as áreas via ABR. Os roteadores em outras áreas usam ABRs como próximos saltos para acessar endereços externos. Em seguida, os ABRs encaminham pacotes para o ASBR que anuncia os endereços externos.

O tipo de roteador é um atributo de um processo OSPF. Um determinado roteador físico pode ter um ou mais processos OSPF. Por exemplo, um roteador que está conectado a mais de uma área e que recebe rotas de um processo BGP conectado a outro AS é um roteador de fronteira de área e um roteador de limite de sistema autônomo.

Cada roteador possui um identificador, normalmente escrito no formato decimal com pontos (por exemplo, 1.2.3.4) de um endereço IP. Este identificador deve ser estabelecido em cada instância OSPF. Se não for configurado explicitamente, o endereço IP lógico mais alto será duplicado como o identificador do roteador. No entanto, como o identificador do roteador não é um endereço IP, ele não precisa fazer parte de nenhuma sub-rede roteável na rede e, geralmente, não é para evitar confusão.

Atributos do roteador

Além dos quatro tipos de roteador, o OSPF usa os termos roteador designado (DR) e roteador designado de backup (BDR), que são atributos de uma interface de roteador.

Roteador designado
Um roteador designado (DR) é a interface do roteador eleita entre todos os roteadores em um segmento de rede multiacesso específico, geralmente considerado como multiacesso de broadcast. Técnicas especiais, geralmente dependentes do fornecedor, podem ser necessárias para oferecer suporte à função DR em mídia multiacesso sem difusão (NBMA). Normalmente, é aconselhável configurar os circuitos virtuais individuais de uma sub-rede NBMA como linhas ponto a ponto individuais; as técnicas usadas dependem da implementação.
Roteador designado de backup
Um roteador designado de backup (BDR) é um roteador que se torna o roteador designado se o roteador designado atual tiver um problema ou falhar. O BDR é o roteador OSPF com a segunda prioridade mais alta no momento da última eleição.

Um determinado roteador pode ter algumas interfaces designadas (DR) e outras designadas como backup (BDR) e outras não designadas. Se nenhum roteador for um DR ou BDR em uma determinada sub-rede, o BDR é eleito primeiro e, em seguida, uma segunda eleição é realizada para o DR. O DR é eleito com base nos seguintes critérios padrão:

  • Se a configuração de prioridade em um roteador OSPF for definida como 0, isso significa que ele NUNCA pode se tornar um DR ou BDR.
  • Quando um DR falha e o BDR assume, há outra eleição para ver quem se torna o BDR substituto.
  • O roteador que envia os pacotes Hello com a prioridade mais alta vence a eleição.
  • Se dois ou mais roteadores estiverem vinculados à configuração de prioridade mais alta, o roteador que envia o Hello com o RID (ID do roteador) mais alto vence. NOTA: um RID é o endereço IP lógico (loopback) mais alto configurado em um roteador, se nenhum endereço IP lógico / loopback for definido, o roteador usa o endereço IP mais alto configurado em suas interfaces ativas (por exemplo, 192.168.0.1 seria superior a 10.1 .1.2 ).
  • Normalmente, o roteador com o segundo número de prioridade mais alta torna-se o BDR.
  • Os valores de prioridade variam entre 0 - 255, com um valor mais alto aumentando suas chances de se tornar DR ou BDR.
  • Se um roteador OSPF de prioridade mais alta ficar online após a eleição, ele não se tornará DR ou BDR até que (pelo menos) o DR e o BDR falhem.
  • Se o DR atual 'cair', o BDR atual se tornará o novo DR e uma nova eleição ocorrerá para encontrar outro BDR. Se o novo DR então 'cair' e o DR original estiver agora disponível, o BDR escolhido anteriormente se tornará DR.

Os DRs existem com o objetivo de reduzir o tráfego de rede, fornecendo uma fonte para atualizações de roteamento. O DR mantém uma tabela completa de topologia da rede e envia as atualizações para os outros roteadores via multicast. Todos os roteadores em um segmento de rede multiacesso formarão um relacionamento escravo / mestre com o DR. Eles formarão adjacências apenas com o DR e o BDR. Cada vez que um roteador envia uma atualização, ele a envia para o DR e BDR no endereço multicast 224.0.0.6 . O DR enviará a atualização para todos os outros roteadores na área, para o endereço multicast 224.0.0.5 . Dessa forma, todos os roteadores não precisam se atualizar constantemente e podem, em vez disso, obter todas as atualizações de uma única fonte. O uso de multicast reduz ainda mais a carga da rede. DRs e BDRs são sempre configurados / eleitos em redes de transmissão OSPF. Os DRs também podem ser escolhidos em redes NBMA (Non-Broadcast Multi-Access), como Frame Relay ou ATM. Os DRs ou BDRs não são escolhidos em links ponto a ponto (como uma conexão WAN ponto a ponto) porque os dois roteadores em cada lado do link devem se tornar totalmente adjacentes e a largura de banda entre eles não pode ser otimizada. Os roteadores DR e não DR evoluem de relacionamentos bidirecionais para relacionamentos de adjacência total por meio da troca de DD, Request e Update.

Métricas de roteamento

O OSPF usa o custo do caminho como sua métrica de roteamento básica, que foi definida pelo padrão para não se igualar a nenhum valor padrão, como velocidade, de modo que o projetista da rede poderia escolher uma métrica importante para o projeto. Na prática, é determinado comparando a velocidade da interface a uma largura de banda de referência para o processo OSPF. O custo é determinado dividindo a largura de banda de referência pela velocidade da interface (embora o custo de qualquer interface possa ser substituído manualmente). Se uma largura de banda de referência for definida como '10000', um link de 10 Gbit / s terá um custo de 1. Qualquer velocidade menor que 1 é arredondada para 1. Aqui está uma tabela de exemplo que mostra a métrica de roteamento ou 'cálculo de custo 'em uma interface.

Cálculo de custo automático para velocidade de referência de 10.000
Velocidade da interface Custo do link Usos
25 Gbit / s 1 SFP28 , interruptores modernos
10 Gbit / s 1 10 GigE , comum em data centers
5 Gbit / s 2 NBase-T , roteadores Wi-Fi
1 Gbit / s 10 porta gigabit comum
100 Mbit / s 100 porta low-end

O OSPF é um protocolo da camada 3: se um switch da camada 2 estiver entre os dois dispositivos que executam o OSPF, um lado pode negociar uma velocidade diferente do outro lado. Isso pode criar um roteamento assimétrico no link (o Roteador 1 para o Roteador 2 pode custar '1' e o caminho de retorno pode custar '10'), o que pode levar a consequências indesejadas.

As métricas, no entanto, só são diretamente comparáveis ​​quando do mesmo tipo. Quatro tipos de métricas são reconhecidos. Em preferência decrescente, esses tipos são (por exemplo, uma rota intra-área é sempre preferida a uma rota externa, independentemente da métrica):

  1. Intra-área
  2. Inter-área
  3. Tipo externo 1, que inclui o custo do caminho externo e a soma dos custos do caminho interno para o ASBR que anuncia a rota,
  4. Tipo externo 2, cujo valor é exclusivamente o do custo do caminho externo,

OSPF v3

O OSPF versão 3 introduz modificações na implementação IPv4 do protocolo. Exceto para links virtuais, todas as trocas vizinhas usam exclusivamente o endereçamento de link local IPv6. O protocolo IPv6 é executado por link, em vez de baseado na sub - rede . Todas as informações de prefixo IP foram removidas dos anúncios link-state e do pacote de descoberta hello, tornando OSPFv3 essencialmente independente de protocolo. Apesar do endereçamento IP expandido para 128 bits no IPv6, as identificações de área e roteador ainda são baseadas em números de 32 bits.

Extensões OSPF

Engenharia de Tráfego

O OSPF-TE é uma extensão do OSPF que estende a expressividade para permitir a engenharia de tráfego e o uso em redes não IP. Usando o OSPF-TE, mais informações sobre a topologia podem ser trocadas usando LSA opaco carregando elementos de valor de comprimento de tipo . Essas extensões permitem que o OSPF-TE funcione completamente fora da banda da rede do plano de dados. Isso significa que também pode ser usado em redes não IP, como redes ópticas.

OSPF-TE é usado em redes GMPLS como um meio para descrever a topologia sobre a qual os caminhos GMPLS podem ser estabelecidos. O GMPLS usa sua própria configuração de caminho e protocolos de encaminhamento, uma vez que possui o mapa de rede completo.

No Resource Reservation Protocol (RSVP), o OSPF-TE é usado para registrar e inundar as reservas de largura de banda sinalizadas RSVP para caminhos comutados por rótulo dentro do banco de dados de link-state.

Roteamento óptico

Os  documentos RFC 3717 funcionam em roteamento óptico para IP baseado em extensões para OSPF e IS-IS.

Multicast Open Shortest Path First

O protocolo Multicast Open Shortest Path First (MOSPF) é uma extensão do OSPF para oferecer suporte ao roteamento multicast. O MOSPF permite que os roteadores compartilhem informações sobre associações de grupo.

OSPF em redes de transmissão e não transmissão

Em redes de acesso múltiplo de broadcast, a adjacência do vizinho é formada dinamicamente usando pacotes multicast hello para 224.0.0.5 . Um DR e um BDR são eleitos normalmente e funcionam normalmente.

Para redes de acesso múltiplo sem transmissão (NBMA), os dois modos oficiais a seguir são definidos:

  • não transmitido
  • ponto a multiponto

A Cisco definiu os seguintes três modos adicionais para OSPF em topologias NBMA:

  • não difusão ponto a multiponto
  • transmissão
  • ponto a ponto

Implementações notáveis

Formulários

OSPF é um protocolo de roteamento amplamente implantado que pode convergir uma rede em poucos segundos e garantir caminhos livres de loop. Possui muitos recursos que permitem a imposição de políticas sobre a propagação de rotas que pode ser apropriado manter local, para compartilhamento de carga e para importação seletiva de rota. O IS-IS, por outro lado, pode ser ajustado para reduzir a sobrecarga em uma rede estável, o tipo mais comum em ISP do que em redes corporativas. Existem alguns acidentes históricos que fizeram do IS-IS o IGP preferido dos ISPs, mas os ISPs hoje podem muito bem escolher usar os recursos das implementações agora eficientes do OSPF, após primeiro considerar os prós e os contras do IS-IS em ambientes de provedores de serviço .

O OSPF pode fornecer melhor compartilhamento de carga em links externos do que outros IGPs. Quando a rota padrão para um ISP é injetada no OSPF de vários ASBRs como uma rota externa Tipo I e o mesmo custo externo especificado, outros roteadores irão para o ASBR com o menor custo de caminho de sua localização. Isso pode ser ajustado ainda mais ajustando o custo externo. Se a rota padrão de diferentes ISPs for injetada com custos externos diferentes, como uma rota externa do Tipo II, o padrão de custo mais baixo se torna a saída principal e o de custo mais alto torna-se apenas o backup.

O único fator de limitação real que pode obrigar os principais ISPs a selecionar IS-IS em vez de OSPF é se eles tiverem uma rede com mais de 850 roteadores.

Veja também

Referências

Leitura adicional

links externos