OSPFAlunos : Adilson Gonalves Soares Junior Felipe Arcieri de Miranda Reis Marco Teixeira

IntroduoO protocolo OSPF (Open Shortest Path First), definido pela RFC 2328, um protocolo IGP (Interior Gateway Protocol), ou seja, desenhado para uso intra-As (Sistema Autnomo). O protocolo OSPF foi desenvolvido para atender s necessidades colocadas pelas comunidades da Internet, que demandavam um protocolo IGP eficiente, no-proprietrio e inter-opervel com outros protocolos de roteamento.OSPF baseia-se na tecnologia link-state, que bastante diferente e bem mais avanada que a tecnologia utilizada em protocolos puramente vetoriais, como o RIP, que utiliza o algoritmo Bellman-Ford para clculo da melhor rota.

Vantagens do OSPFNo existe limite de saltos com OSPFOSPF suporta VLSMOSPF utiliza anncios multicast, e as atualizaes apenas so disparadas quando existe alguma alterao na rede (anncios incrementais)Redes OSPF convergem mais eficientemente do que redes RIPOSPF permite um meio mais eficaz de balanceamento de cargaOSPF permite a implementao de hierarquia s redes, por meio das reas. Isso facilita o planejamento da rede, assim como tarefas de agregao e sumarizao de rotas.OSPF permite a transferncia e marcaes de rotas externas, injetadas em um ASN (Sistema Autnomo). Isso permite que se rastreie rotas injetadas por protocolos EGP, como o BGP.

Distance Vector vs. Link StateNo roteamento por estado de enlace cada n possui um mapa completo da topologia da rede

Em caso de falhas, cada n pode recalcular uma nova rota para o destino Dificuldade: Todos os ns precisam ter uma viso consistente da redeABCDEF

Roteamento por Estado de EnlacePrincpios bsicos1. Cada roteador estabelece um relacionamento com seus vizinhos adjacncia2. Cada roteador gera anncios do estado do enlace (link state advertisements - LSAs) que so distribudos para todos os roteadoresLSA = (link id, estado, custo, vizinho)3. Cada n mantm um banco de dados de todos os LSAs recebidos (topological database or link state database) que ir descrever o grfo que representa a topologia da rede4. Cada roteador usa esse banco de dados para rodar o algoritimo de menor caminho (Dijikstra) para calcular as rotas para cada rede

Conceituando reaA rea o segmento delimitado pela topologia da rede onde ocorrem as trocas de LSAs. Caso o OSPF seja implementado em somente uma rea ele deve ser necessariamente a rea 0. No caso da topologia em mltiplas reas qualquer rea criada deve estar diretamente ligada a rea 0. Este setor principal chamado de a rea de backbone.

Tipos de Roteadores no OSPFElementos :

1. Internal Router - Router que possui todas as suas interfaces em uma mesma rea (no necessariamente a rea 0).

2. Backbone Router - Um Internal Router contido na rea 0 (Backbone Area).

3. Area Border Router (ABR) - Router que possui pelo menos uma interface na Area 0, e outra(s) interface(s) em quaisquer outras reas. Os ABRs so um dos routers em uma rede OSPF que pode realizar a sumarizao de rotas.

4. Autonomous System Border Router (ASBR) - Router que realiza a redistribuio de rotas de outras fontes para dentro do domnio OSPF. Este o outro tipo de router que pode realizar sumarizao de rotas em uma rede OSPF.

Tipos de Rede OSPF

Eleio DR e BDRA eleio do DR e do BDR no OSPF necessria em redes de Multiacesso (com ou sem broadcast), pois, do contrrio, a troca de pacotes hello sobrecarregaria a rede, de acordo com a frmula [ .n(n-1) trocas].

1- a maior prioridade, que por default tem valor 1, onde cada roteador pode ser configurado com Prioridade entre 1 e 255 (Prioridade=0 faz com que o roteador no participe da eleio);

2- Se todos os roteadores tiverem a mesma prioridade, o critrio de desempate o Maior Router ID.

O Router ID pode ser :

Definido pelo comando Router(config-router)# router-id Se no houver o comando router-id, o seguindo critrio o Maior IP de interface de Loopback (mais recomendado); Se no houver interface de loopback configurada, o ltimo critrio o Maior IP de interface

Vantagem do uso de DR e BDRR3R1R5R2R4R615 Router adjacenciesR3R1R5R2R4R6DRBDR9 Router adjacencies

Tipos de Pacote OSPFExistem cinco tipos diferentes de pacotes OSPF. Todos os tipos de pacotes OSPF comeam com um cabealho padro de 24 bytes. Este cabealho descrito primeiro. Cada tipo de pacote ento descrito em uma seo a seguir.

O cabealho do pacote OSPF Cada pacote OSPF inicia com um cabealho padro de 24 bytes. Este cabealho contm todas as informaes necessrias para determinar se o pacote deve ser aceito para processamento posterior.

Version # O nmero da verso OSPF. Esta apresentao documenta a verso 2 do protocolo.TypeOs tipos de pacotes OSPF so os seguintes. Tipo Descrio ________________________________ 1 Hello 2 Database Description 3LinkStateRequest 4LinkStateUpdate 5LinkStateAcknowledgmentPacket lengthO comprimento do pacote protocolo OSPF em bytes. Este comprimento inclui o cabealho OSPF padro. Router ID A identificao do roteador de origem do pacote.

Area ID Um nmero de 32 bits para identificar a rea que o pacote pertence. Todos os pacotes OSPF esto associados a uma nica rea.

ChecksumContm o Checksum de todo o contedo do pacote (exceto o campo de 64 bits de autenticao). O valor do checksum calculado como um nmero de 16 bits complementar da soma de todas as palavras de 16 bits do pacote. Se o comprimento do pacote no for um mltiplo de 16, feito um preenchimento com bytes zero antes do clculo. O checksum calculado como parte do processo de autenticaoapropriado; para alguns tipos de autenticao OSPF o clculo do checksum omitido.

AUTYPEIdentifica o processo de autenticao a ser utilizado para o pacote.

AutenticaoUm campo de 64 bits para uso pelo sistema de autenticao.

Pacote Tipo 1As mensagens HELLO so pacotes OSPF do tipo 1, estes pacotes so enviados periodicamente em todas as interfaces, para que se possa estabelecer e manter ligaes entre a vizinhana. Os pacotes HELLO so multicast nas redes fsicas que possuam capacidade de broadcast, habilitando com isso o conhecimento dinmico dos roteadores vizinhos.

Todos estes roteadores conectados em uma rede comum devem compartilhar determinados parmetros de rede, tais como mscara, intervalo de envio de mensagem HELLO, etc. Estes parmetros esto includos nos pacotes HELLO, de outra forma parmetros diferentes no possibilitariam a formao de relao entre os roteadores. A figura ao lado mostra como formado um pacote do tipo 1.

Network maskIndica a mscara de rede associada interface.

HelloIntervalIndica o tempo, em segundos, entre os envios dos pacotes HELLO.

OptionsIndica as capacidades opcionais suportadas pelo roteador.

Rtr PriIndica a prioridade do roteador. Ele usado na seleo do roteador desejado caso haja um backup. Se setado como zero, o roteador no participa da seleo.

RouterDeadIntervalIndica o tempo, em segundos, antes de declarar o roteador como fora da rede ou desabilitado.

Designated RouterMostra a identidade (IP) do roteador designado na adjacncia. Se setado como 0.0.0.0 significa que no h roteador designado.

Backup Designated RouterMostra a identidade (IP) do roteador backup designado. Se setado como 0.0.0.0 significa que no h roteador backup designado na adjacncia.

NeighborO Router IDs de cada roteador de quem pacotes hello vlidos foram vistos recentemente na rede. "Recentemente" significa nos ltimos segundos RouterDeadInterval.

Pacote Tipo 2Os pacotes de descrio de base de dados do protocolo so pacotes tipo 2. Estas mensagens so trocadas quando uma adjacncia comea a se formar, eles descrevem o contedo da topologia. Mltiplos pacotes podem descrever a base de dados, neste caso uma coleta de respostas enviadas por outros roteadores utilizada: um dos roteadores designado como mestre e um outro escravo. O roteador mestre envia mensagens de descrio de base de dados (coleta) que so reconhecidas pelas mensagens de descrio enviadas pelo roteador escravo (respostas). Estas respostas so associadas s coletas via DD sequence number.

O formato do pacote de descrio de base de dados muito similar aos pacotes de requisio de estado de link e ACK de requisio de estado de link, a parte principal deste pacote composta pela informao de uma parte da base de dados da topologia de rede. A seguir descrevemos os campos desta mensagem, que inclui o cabealho.Interface MTUO tamanho em bytes do maior datagrama IP que pode ser enviado pela interface associada, sem fragmentao. Interface MTU deve ser definido como 0 nos pacotes de Descrio de Base de Dados pacotes enviados atravs de ligaes virtuais.

0Este um campo reservado e seu valor fixo Zero.

OptionsIndica as capacidades opcionais suportadas pelo roteador.(Type of Service)I-bitO bit Init. Quando definido como 1, este pacote o primeiro na seqncia de pacotes de descrio da base de dados.

M-bits O Bit mais quando setado em 1 indica que mais pacotes na seqncia esto por vir.

MS-bit Este bit indica se o roteador mestre (1) ou escravo (0) durante o processo de troca de mensagens.

DD sequence numberIndica o nmero de seqncia das mensagens enviadas. Ele incrementado at que toda a descrio da base de dados tenha sido enviada. O resto do pacote consiste na lista parcial de partes da base de dados, o cabealho de divulgao de estado de link (LSA Link State Advertisement) ser discutido mais adiante.

Pacote Tipo 3aaOs pacotes de requisio de estado de link so do tipo 3. Aps trocar pacotes dedescrio de base de dados com os roteadores adjacentes, o roteador poder encontrar partes da topologia que estejam desatualizadas. Os quadros de requisio de estado de link so usados para requisitar aos roteadores vizinhos, informaes de base de dados para atualizar a sua prpria caso esta esteja desatualizada. O envio destes pacotes o ltimo passo para configurar as adjacncias.

Um roteador que solicita um pacote de requisio de estado de link conhece as instncias das partes da base de dados da topologia que esto sendo necessrias, definidas pelo LS sequence number, LS checksum, e LS age, ainda que estes campos no estejam especificados no pacote. Assim o roteador pode receber instncias mais recentes em resposta a sua solicitao.

Cada LSA solicitado especificado pelo seuLS type, Link State ID, e Advertising Router. Este identifica o LSA, mas no a sua instncia.Pacote de requisio de estado de linkso entendidos como pedidos para instncias mais recentes (qualquer que seja).

Pacote Tipo 4Pacote de atualizao de estado de link (Link State Update) so pacotes OSPF tipo 4. Estes pacotes implementam a distribuio dos estados de links, cada pacote carrega uma coleo de informaes de estado de link de um salto alm de sua origem. Isto significa que muitas publicaes de estado de link podem estar inseridas em um nico pacote.

Os pacotes de atualizao de estado de link so multicast em seus domnios fsicos que suportam multicast/broadcast. Para ter certeza que esta inundao de pacotes de atualizao seja confivel, os pacotes so confirmados com seus respectivos pacotes deconfirmao.

# LSAsO nmero das LSAs includas nesta atualizao. O corpo do pacote Link State Update consiste de uma lista de LSAs. Cada LSA comea com um cabealho de 20 bytes comum.

Pacote Tipo 5Os Pacote de ACK do estado de link (Link State Acknowledgment) so pacotes OSPF tipo 5. Para assegurar a confiabilidade da inundao (flooding) de LSAs, eles so explicitamente confirmados. Estas confirmaes so completadas atravs da troca de pacotes de ACK do estado de link, mltiplas LSAs podem ser confirmadas por um nico pacote de ACK do estado de link. Dependendo do estado da interface que enviou e da fonte das informaes que esto sendo confirmadas, os pacotes so mandados tanto para o endereo multicast AllSPFRouters e AllDRouters, ou como uma mensagem unicast.

O formato deste pacote semelhante ao pacotes de descrio de dados. O corpo de ambos os pacotes simplesmente uma lista de cabealhos de LSA.

Formatos LSASo definidos cinco tipos distintos de LSAs. Cada LSA comea com um padro de 20 bytes do cabealho LSA. Cada LSA descreve uma parte do domnio de roteamento OSPF. Cada roteador origina um router-LSA. Alm disso, sempre que o roteador for eleitoDesignated Router, este origina um network-LSA. Outros tipos de LSAs tambm podem ser originados. O domnio de roteamento OSPF ento inundado por todos os LSAs. O algoritmo de inundao (flooding) confivel, garantindo que todos os roteadores tm a mesma coleo de LSAs. Esta coleo de LSAs chamadalink-state database.

A partir do banco de dados de estado de link, cada roteador constri uma rvore de caminho mais curto com ele mesmo como raiz. Isso produz uma tabela de roteamento.

O cabealho LSATodos LSAs comeam com um cabealho comum de 20 bytes.Este cabealho contm informao suficiente para identificar a LSA(LS type,LinkState ID, e Advertising Router).Multiplas instncias de LSAs podem existir no domnio de roteamento ao mesmo tempo.Em seguida, necessrio determinar qual instncia mais recente.Isto realizado atravs da anlise dos camposLS age, LS sequence number e LS checksumque tambm esto contidos no cabealho LSA. Link State ID Este campo identifica a frao do ambiente de internet que est sendo descrito pela LSA. O contedo deste campo depende do LS type da LSA's. Por exemplo, nanetwork-LSAso Link State ID definido como o endereo IP da interface de rede do Designated Router (a partir do qual o endereo de rede IP pode ser derivado).

Advertising Router ORouter IDque originou o LSA. Por exemplo, nonetwork-LSAseste campo igual aoRouter IDdonetwork's Designated Router. LS sequence number Detecta LSAs antigos ou duplicados. Ocorrncias sucessivas de um LSA so dados sucessivosLS sequence numbers. LS checksum Checksum do contedo completo da LSA (exceto o campo LS age),incluindo o cabealho LSA. length O tamanho em bytes da LSA. Isso inclui os 20 bytes do cabealho LSA. LS Age O tempo em segundos desde que o LSA foi originado. Options As capacidades opcionais suportadas pela frao descrita do domnio de roteamento. LS type O tipo da LSA. Cada tipo de LSA tem um formato de anncio separado. Tipo LS Descrio ________________________________ 1 Router-LSAs 2 Network-LSAs 3 Summary-LSAs (IP network) 4 Summary-LSAs (ASBR) 5 AS-external-LSAs .

Router SLARouter-LSAs so LSAs do Tipo 1. Cada roteador em uma rea origina um router-LSA. O LSA descreve o estado e o custo das ligaes do roteador (ou seja, interfaces) para a rea. Todos as ligaes do roteador para a rea devem ser descritas em um nico router-LSA.

Norouter-LSAs, o campo Link State ID definido comorouter's OSPF Router ID.Router-LSAsinundam somente uma unica rea.

bit V Quando definido, o roteador um ponto de extremidade de uma ou mais ligaes adjacentes totalmente virtuais tendo a rea descrita como rea de Trnsito (V para extremidade de ligao virtual).

bit E Quando definido, o roteador AS boundary router ("E" para externo).

bit B Quando definido, o roteador um area border router (B para border). # Links O nmero de ligaes do roteador descrita neste LSA. Deve ser a coleta total de ligaes do roteador (ou seja, interfaces) para a rea. Os campos seguintes so usados para descrever cada ligao do roteador (ou seja, interface). Cada ligao do roteador tipada (ver abaixo do campo Type).

O campo Type indica o tipo de ligao que est sendo descrita. Pode ser uma ligao a uma rede de trnsito, a outro roteador ou uma rede stub. Os valores de todos os outros campos que descrevem uma ligao do roteador dependem do tipo de ligao. Por exemplo, para cada ligao um campo Link Data de 32-bit associado.

Para ligaes para redes stub este campo especifica a mscara de rede do endereo IP. Para outros tipos de ligao o campo Link Data especifica o endereo IP da interface do roteador.

Router SLA Link ID Identifica o objeto que esta ligao do roteador se conecta. O Valor depende do tipo de ligao.Ao se conectar a um objeto que tambm origina um LSA(isto , um outro roteador ou uma rede de trnsito) oLink ID igual aLSA's Link State IDdo vizinho.Isso fornece a chave para pesquisar o LSA do vizinho no banco de dados de estado de link durante o clculo da tabela de roteamento. Type Link ID ______________________________________ 1 Neighboring router's Router ID 2 IP address of Designated Router 3 IP network/subnet number 4 Neighboring router's Router ID Link Data Valor depende de novo do campo Tipo de ligao. Para conexes com redes stub, Link Data especifica a mascara da rede do endereo da IP. Para conexes ponto--ponto sem numerao especifica o valor ifIndex da interface MIB-II [Ref8]. Para os outros tipos de ligaes especifica o endereo IP da interface do roteador. Este ltimo pedao de informao necessrio durante o processo de construo da tabela de roteamento, para o clculo do endereo IP do prximo salto. TOS # O nmero de diferentes mtricas TOS dado para esta ligao, sem contar a mtrica exigidada ligao (referida como TOS metric 0 em [Ref9]).Por exemplo, se no forem dadas mtricas TOS adicionais, este campo definido como 0.

metric O custo de usar esta ligao do roteador. TOS informaes adicionais especficas tambm podem ser includos, para compatibilidade com verses anteriores da especificao OSPF([Ref9]). Dentro de cada link, e para cada TOS desejado, a informao de ligao TOS-especfica do TOS pode ser codificada como segue: IP TOS do Tipo de Servio que essa mtrica se refere. TOS metric informaes mtricas TOS-especfica. Type Uma descrio rpida da ligao do roteador. Uma das seguintes. Note que as rotas do host so classificadas como ligaes a redes stub com mascara de rede 0xFFFFFFFF. Type Description __________________________________________________ 1 Point-to-point connection to another router 2 Connection to a transit network 3 Connection to a stub network 4 Virtual link

Network-LSAs Network-LSAS so LSAs do tipo 2. O network-LSA originado para cada broadcast e rede NBMA na rea que suporte dois ou mais roteadores. O network-LSA originado pelo network's Designated Router. O LSA descreve todos os roteadores ligados rede, incluindo oDesignated Router. O campo LSA's Link State ID lista o endereo IP da interface do Designate Router.

A distncia da rede para todos os roteadores conectados zero. por isso que os campos metric no precisam ser especificados na network-LSA. Network Mask A mscara de endereo IP para a rede.Por exemplo, uma rede de classe A teria a mscara 0xff000000. Attached Router Os Router IDs de cada um dos roteadores conectados rede. Na verdade, apenas os roteadores adjacentes doDesignated Routeresto listados.ODesignated Router seinclui nesta lista.O nmero de roteadores includos pode ser deduzido do campo length do cabealho LSA.

Summary-LSAs Summary-LSAs soLSAs do tipo 3 e 4.Estes LSAs so originadas pelosarea border routers. Summary-LSAsdescrevem destinos inter-rea.O summary-LSAs do tipo 3 usado quando o destino uma rede IP.Neste caso, o campoLSA's Link State ID um numero de rede IP (se necessrio, o Link State ID tambm pode ter um ou mais bits de "host" de rede setados). Quando o destino um AS boundary router o summary-LSA tipo 4 usado e o campo Link State ID o AS boundary router's OSPF Router ID. Exceto a diferena no campoLink State ID,o formatosummary-LSAsdo tipo 3 e 4 so idnticos. Para reas stub, summary-LSAs do Tipo 3 tambm podem ser usadas para descrever uma (por rea) rota padro. Resumo de rota padro so usados em reas stub ao invs de inundar um conjunto completo de rotas externas. Ao descrever um resumo de rota padro, summary-LSA's Link State ID sempre definido como DefaultDestination (0.0.0.0) e a mscara de rede est definida como 0.0.0.0. Network Mask Para summary-LSAsTipo 3, indica a mscara de rede do endereo IP de destino.Por exemplo, quando aanunciadoa localizao de uma rede de classe A o valor 0xff000000 seria utilizado.Este campo no significativo e deve ser zero para o summary-LSAs tipo 4.metric O custo desta rota. Expressos nas mesmas unidades que o custos de interface norouter-LSAs.TOS informaes adicionais especficas tambm podem ser includos, para compatibilidade com verses anteriores da especificao OSPF([Ref9]). Dentro de cada link, e para cada TOS desejado, a informao de ligao TOS-especfica do TOS pode ser codificada como segue:IP TOS do Tipo de Servio que essa mtrica se refere.TOS metricinformaes mtricas TOS-especfica.

AS-external-LSAs AS-external-LSAs so LSAa do tipo 5. Estes LSAs so originadas por AS boundary routers, e descrevem os destinos externos ao AS.

AS-external-LSAs geralmente descrevem um determinado destino externo. Para estes LSAs o campo Link State ID especifica um nmero de rede IP (se necessario, o Link State ID tambm pode ter um ou mais bits de "host" de rede setados). AS-external-LSAs so usados tambm para descrever uma rota padro. Rotas padro so usadas quando no existem rotas especificas para o destino. Ao descrever uma rota padro, o Link State ID ser sempre definido como DefaultDestination (0.0.0.0) e mascara de rede como 0.0.0.0.

Network Mask A mscara de endereo IP para o destino anunciado. Por exemplo, ao anunciar uma rede de classe A a mscara 0xff000000seria utilizada. bit EO tipo de mtrica externa. Se o bit E esta definido, a mtrica especificada uma mtricas externas tipo 2. Isto significa que a mtrica considerada maior do que qualquerlink state path. Se o bit E for zero, a mtrica especificada uma mtrica externa tipo 1. Isto significa que expresso nas mesmas unidadescomo o link state metric(isto , as mesmas unidades como o custo da interface).metricO custo desta rota. Interpretao depende da indicao do tipo externo (bit E acima). Forwarding address O Trfego de Dados para o destino anunciado ser encaminhado para este endereo. Se o endereo de encaminhamento for definido como 0.0.0.0, o trfego de dados ser encaminhado ento para o originador da LSA (isto ,o AS boundary routerresponsvel).

External Route Tag Um campo de 32-bit ligado a cada rota externa. No utilizado pelo protocolo OSPF em si. Pode ser usado para se comunicar informaes entreAS boundary routers;

As informaes adicionais especficas tambm podem ser includos, para compatibilidade com verses anteriores da especificao OSPF([Ref9]). Dentro de cada link, e para cada TOS desejado, a informao de ligao TOS-especfica do TOS pode ser codificada como segue:

TOS O Tipo de Servio que interessa aos seguintes campos.bit E Para efeitos de retro-compatibilidade com [Ref9]. TOS metric Informaes mtricas TOS-especficas.Forwarding addressPara efeitos de retro-compatibilidade com [Ref9]. External Route TagPara efeitos de retro-compatibilidade com [Ref9].

Resumo das LSAs

Os roteadores transmitem pacotes de hello para todas as interfaces controladas pelo OSPFSe dois roteadores compartilham um link eles se tornam vizinhos e estabelecem a adjacncia

Depois de se tornarem vizinhos os roteadores trocam suas bases de informaes

Descoberta de Vizinhos

Descoberta de vizinhos esincronizao das bases

Troca de LSA

Distribuio de Informaes de RoteamentoLSA-Updates so transmitidos atravs de um Flooding Confivel (Reliable Flooding)Exemplo: Flooding do LSA do roteador 10.10.10.1Update database