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Protocolo

De

Roteamento

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OSPF(Open Shortest Path First)

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O que é um protocolo de roteamentoO que é um protocolo de roteamento

Os protocolos de roteamento Os protocolos de roteamento definem as regras para que os definem as regras para que os roteadores possam se roteadores possam se comunicar. Sendo ele a comunicar. Sendo ele a comunicação usada entre os comunicação usada entre os roteadores. O protocolo roteadores. O protocolo permite que um roteador permite que um roteador compartilhe informações com compartilhe informações com outros roteadores a respeito outros roteadores a respeito das redes que ele conhece e das redes que ele conhece e da sua proximidade com da sua proximidade com outros roteadores. As outros roteadores. As informações que um roteador informações que um roteador obtém de outro, usando um obtém de outro, usando um protocolo de roteamento, são protocolo de roteamento, são usadas para construir e usadas para construir e manter uma tabela de manter uma tabela de roteamento.roteamento.

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Objetivo :protocolo de roteamentoObjetivo :protocolo de roteamento O objetivo de um protocolo de roteamento é construir e manter a O objetivo de um protocolo de roteamento é construir e manter a

tabela de roteamento. Essa tabela contém as redes conhecidas e tabela de roteamento. Essa tabela contém as redes conhecidas e as portas associadas a essas redes. Os roteadores usam as portas associadas a essas redes. Os roteadores usam protocolos para gerenciar as informações recebidas de outros protocolos para gerenciar as informações recebidas de outros roteadores, informações obtidas da configuração de suas próprias roteadores, informações obtidas da configuração de suas próprias interfaces e rotas configuradas manualmente. interfaces e rotas configuradas manualmente.

O protocolo de roteamento aprende todas as rotas disponíveis, O protocolo de roteamento aprende todas as rotas disponíveis, coloca as melhores rotas na tabela de roteamento e remove rotas coloca as melhores rotas na tabela de roteamento e remove rotas quando elas não são mais válidas. O roteador usa as informações quando elas não são mais válidas. O roteador usa as informações da tabela de roteamento para encaminhar pacotes de um protocolo da tabela de roteamento para encaminhar pacotes de um protocolo roteado (IP). roteado (IP).

Roteador

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O protocolo de roteamento deve O protocolo de roteamento deve responder a algumas perguntasresponder a algumas perguntas

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Os protocolos de Os protocolos de roteamento definem as roteamento definem as regras para que os regras para que os roteadores possam se roteadores possam se comunicar. Cada comunicar. Cada protocolo deve fornecer protocolo deve fornecer ao roteador basicamente ao roteador basicamente as mesmas informações as mesmas informações comocomo::

••Um destino;Um destino;••O endereço de origem O endereço de origem de roteamento;de roteamento;••Uma lista de caminhos;Uma lista de caminhos;•• O melhor caminho; O melhor caminho;••Uma maneira de Uma maneira de atualizaçãoatualização..

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Algoritmo de RoteamentoAlgoritmo de Roteamento

O algoritmo de roteamento é fundamental O algoritmo de roteamento é fundamental para o roteamento dinâmico. Sempre que para o roteamento dinâmico. Sempre que houver alteração na topologia de uma houver alteração na topologia de uma rede devido a expansão, reconfiguração rede devido a expansão, reconfiguração ou falha, a base de conhecimentos da ou falha, a base de conhecimentos da rede também deve mudar. A base de rede também deve mudar. A base de informações sobre a rede (network informações sobre a rede (network knowledgebase) deve refletir uma visão knowledgebase) deve refletir uma visão precisa e consistente da nova topologia.precisa e consistente da nova topologia.

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Classificando os protocolos de Classificando os protocolos de roteamentoroteamento

Os protocolos de roteamento podem ser Os protocolos de roteamento podem ser classificados classificados como:como:

• • Distance Vector – originalmente desenhado Distance Vector – originalmente desenhado para pequenas redes com um reduzido número para pequenas redes com um reduzido número de meios. Muitos dos antigos protocolos de de meios. Muitos dos antigos protocolos de roteamento são Distance Vector.roteamento são Distance Vector.

• • Link State – Desenhados para redes grandes e Link State – Desenhados para redes grandes e em crescimento que comumente agregam em crescimento que comumente agregam vários tipos de meios.vários tipos de meios.

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Introdução OSPFIntrodução OSPF

O Ospf rotea pacotes IP baseando-se apenas no endereço de destino e O Ospf rotea pacotes IP baseando-se apenas no endereço de destino e no TOS, ambos pertencentes ao protocolo IP. Os pacotesno TOS, ambos pertencentes ao protocolo IP. Os pacotes

IP são roteados sem emcapsulamento de nenhum outro header de IP são roteados sem emcapsulamento de nenhum outro header de protocolo.O OSPF e um protocolo de roteamento dinâmico.Oprotocolo.O OSPF e um protocolo de roteamento dinâmico.O

protocolo rapidamente detecta mudanças no S.A( como falhas na protocolo rapidamente detecta mudanças no S.A( como falhas na interface de roteamento) e calcula novas rotas, livres de loops, apos o interface de roteamento) e calcula novas rotas, livres de loops, apos o período de convergência. Este período de convergência e pequeno e período de convergência. Este período de convergência e pequeno e envolve o mínimo de trafego de roteamento.envolve o mínimo de trafego de roteamento.

O OSPF calcula separadamente rotas para cada type of O OSPF calcula separadamente rotas para cada type of service(TOS).Quando varias rotas de custos iguais existem para umservice(TOS).Quando varias rotas de custos iguais existem para um

destino, o trafego e distribuído igualmente sobre elas.O custo de uma destino, o trafego e distribuído igualmente sobre elas.O custo de uma rota e descrito por uma métrica.rota e descrito por uma métrica.

O OSPF permite conjuntos de redes serem agrupados.Este grupo e O OSPF permite conjuntos de redes serem agrupados.Este grupo e chamado de área.A topologia de uma área não e vista pelochamado de área.A topologia de uma área não e vista pelo

resto do S.A.Esta informação ocultada, permite uma redução resto do S.A.Esta informação ocultada, permite uma redução significativa no trafego de roteamento,Da mesma forma, osignificativa no trafego de roteamento,Da mesma forma, o

roteamento de uma área e determinado apenas pela topologia da área, roteamento de uma área e determinado apenas pela topologia da área, dando proteção a área de dados de roteamentos errados.dando proteção a área de dados de roteamentos errados.

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Introdução OSPFIntrodução OSPF

O protocolo OSPF permite uma configuração flexível de sub-redes IP.Cada O protocolo OSPF permite uma configuração flexível de sub-redes IP.Cada rota distribuída pelo OSPF possui um destino e umarota distribuída pelo OSPF possui um destino e uma

mascara. Duas sub-redes diferentes em um mesmo numero IP de rede mascara. Duas sub-redes diferentes em um mesmo numero IP de rede pode ter diferentes tamanhos(mascaras).Isto e comumentepode ter diferentes tamanhos(mascaras).Isto e comumente

referenciado como tamanho variável de sub-redes.Um pacote e roteado referenciado como tamanho variável de sub-redes.Um pacote e roteado para melhor combinação.para melhor combinação.

Toda troca do protocolo OSPF e autenticada.Isto significa que apenas rotas Toda troca do protocolo OSPF e autenticada.Isto significa que apenas rotas confiáveis podem participar do roteamento de umconfiáveis podem participar do roteamento de um

sistema autônomo.Uma variedade de esquemas de autenticação pode ser sistema autônomo.Uma variedade de esquemas de autenticação pode ser usado.Um esquema simples de autenticação eusado.Um esquema simples de autenticação e

configurado para cada área.Isto permite algumas áreas usar autenticação configurado para cada área.Isto permite algumas áreas usar autenticação mais restrita que outras.mais restrita que outras.

Dados externos de roteamento(oriundos do EGP) e passado Dados externos de roteamento(oriundos do EGP) e passado transparentemente pelo S.A.Estes dados sao conservados separadostransparentemente pelo S.A.Estes dados sao conservados separados

dos dados OSPF de Link satate. cada rota externa pode ser etiquetada dos dados OSPF de Link satate. cada rota externa pode ser etiquetada pelo roteador que esta anunciando, permitindo a passagempelo roteador que esta anunciando, permitindo a passagem

de informação adicional entre roteadores das fronteiras de um S.A.de informação adicional entre roteadores das fronteiras de um S.A.

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Histórico OSPFHistórico OSPF • •O OSPF é um protocolo O OSPF é um protocolo

especialmente projetado, pelo especialmente projetado, pelo IETF (em 1990), para o ambiente IETF (em 1990), para o ambiente TCP/IP para ser usado TCP/IP para ser usado internamente em sistemas internamente em sistemas autônomos. Sua transmissão é autônomos. Sua transmissão é baseada no Link State Routing baseada no Link State Routing Protocol e a busca do menor Protocol e a busca do menor caminho é computada localmente, caminho é computada localmente, usando o algoritmo Shortest Path usando o algoritmo Shortest Path First (SPF). First (SPF). O projeto do OSPF segue o O projeto do OSPF segue o padrão do link state protocol, isto padrão do link state protocol, isto é, possui banco de dados é, possui banco de dados distribuído, definição de distribuído, definição de adjacência, rotas externas, adjacência, rotas externas, entradas especiais e o protocolo entradas especiais e o protocolo "flooding". Além disso, suporta "flooding". Além disso, suporta não só redes ponto-a-ponto como não só redes ponto-a-ponto como Ethernet, token rings, ATM ou Ethernet, token rings, ATM ou anéis FDDI, ou seja, suporta anéis FDDI, ou seja, suporta redes de multiacesso com redes de multiacesso com broadcast e sem broadcast. broadcast e sem broadcast.

••OSPF é um dos mais OSPF é um dos mais importantes protocolos link-importantes protocolos link-state. Ele se baseia em state. Ele se baseia em padrões abertos, o que padrões abertos, o que significa que pode ser significa que pode ser desenvolvido e aperfeiçoado desenvolvido e aperfeiçoado por vários fabricantes. É um por vários fabricantes. É um protocolo complexo e um protocolo complexo e um desafio para implementação desafio para implementação em uma rede grande. em uma rede grande.

••O OSPF tem diversos O OSPF tem diversos recursos e procedimentos de recursos e procedimentos de configuração exclusivos. configuração exclusivos. Esses recursos tornam o Esses recursos tornam o OSPF uma poderosa opção de OSPF uma poderosa opção de protocolo de roteamento, mas protocolo de roteamento, mas também fazem dele um também fazem dele um desafio para a configuração.desafio para a configuração.

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Link State para o OSPFLink State para o OSPF

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Os protocolos por estado dos links requerem Os protocolos por estado dos links requerem mais memória e realizam mais processamento mais memória e realizam mais processamento do que os protocolos de roteamento por vetor do que os protocolos de roteamento por vetor da distância. Os roteadores precisam ter da distância. Os roteadores precisam ter memória suficiente para guardar todas as memória suficiente para guardar todas as informações de vários bancos de dados, a informações de vários bancos de dados, a árvore de topologia e a tabela de roteamento. A árvore de topologia e a tabela de roteamento. A enxurrada inicial de pacotes de estado dos links enxurrada inicial de pacotes de estado dos links consome largura de banda. Durante o processo consome largura de banda. Durante o processo inicial de descoberta, todos os roteadores inicial de descoberta, todos os roteadores enviam pacotes LSA a todos os outros enviam pacotes LSA a todos os outros roteadores. Essa ação inunda o grupo de redes roteadores. Essa ação inunda o grupo de redes interconectadas (internetwork) e reduz interconectadas (internetwork) e reduz temporariamente a largura de banda disponível temporariamente a largura de banda disponível para o tráfego roteado que transporta os dados para o tráfego roteado que transporta os dados dos usuários. dos usuários.

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Características do protocolo OSPFCaracterísticas do protocolo OSPF

O OSPF (Open Shortest Path First) é um protocolo de O OSPF (Open Shortest Path First) é um protocolo de roteamento por estado dos links não-proprietário. As roteamento por estado dos links não-proprietário. As principais características dele são: principais características dele são:

* Protocolo de roteamento por estado dos links. * Protocolo de roteamento por estado dos links.

* Protocolo de roteamento de padrão aberto, descrito na * Protocolo de roteamento de padrão aberto, descrito na RFC 2328. RFC 2328.

* Usa o algoritmo SPF para calcular o menor custo até * Usa o algoritmo SPF para calcular o menor custo até um destino. um destino.

* Quando ocorrem alterações na topologia, há uma * Quando ocorrem alterações na topologia, há uma enxurrada de atualizações de roteamento. enxurrada de atualizações de roteamento.

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O OSPF suporta os seguintes tipos de O OSPF suporta os seguintes tipos de redes:redes:

Ponto a Ponto: Uma rede que possui um par de roteadores.Uma Ponto a Ponto: Uma rede que possui um par de roteadores.Uma linha 56k serial e um exemplo de uma rede ponto a ponto.linha 56k serial e um exemplo de uma rede ponto a ponto.

Broadcast: Redes que suportam mais de um roteadores, que juntos Broadcast: Redes que suportam mais de um roteadores, que juntos possuem a capacidade de enderecar um mensgem para todospossuem a capacidade de enderecar um mensgem para todos

os outros roteadores(broadcast).os outros roteadores(broadcast). Nao-Brosadcat: Redes que possuem v rios rotadores, porem nao Nao-Brosadcat: Redes que possuem v rios rotadores, porem nao

possuem a capacidade de broadcast.Como exemplo temos apossuem a capacidade de broadcast.Como exemplo temos a rede publica X25.rede publica X25. A vizinhanca de cada nodo da rede no grafo depende de onde a A vizinhanca de cada nodo da rede no grafo depende de onde a

rede possui capacidade de multiacesso(broadcast ou nao) e serede possui capacidade de multiacesso(broadcast ou nao) e se possui esta capacidade, o numero de roteadores que possuem possui esta capacidade, o numero de roteadores que possuem

interface com a rede.interface com a rede.

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TOS - Type of ServiceTOS - Type of Service

O TOS e uma informacao do cabecalho IP O TOS e uma informacao do cabecalho IP que possui o tamanho de 8 bits, dispostos que possui o tamanho de 8 bits, dispostos da seguinte maneira:da seguinte maneira:

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TOS - Type of ServiceTOS - Type of Service

Apesar da maioria dos hosts e gateways ignorarem o Apesar da maioria dos hosts e gateways ignorarem o TOS, ele e importante porque prove umTOS, ele e importante porque prove um

mecanismo que ira eventualmente permitir uma maior mecanismo que ira eventualmente permitir uma maior eficiência.O TOS especifica maneira de como um eficiência.O TOS especifica maneira de como um datagrama deve ser manipulado.A precedência indica adatagrama deve ser manipulado.A precedência indica a

importância a ser dada para o datagrama.Pode ser importância a ser dada para o datagrama.Pode ser especificada em valores de um a sete.especificada em valores de um a sete.

Os bits D,T e R especificam o tipo de transporte Os bits D,T e R especificam o tipo de transporte desejado pelo emissor do datagrama.D requerdesejado pelo emissor do datagrama.D requer

um baixo delay, T requer high throughput e R requer um baixo delay, T requer high throughput e R requer high reliability.Muitas vezes não e possível para internet high reliability.Muitas vezes não e possível para internet garantir o tipo de servico requerido.garantir o tipo de servico requerido.

TOS - Type of ServiceTOS - Type of Service

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Roteamento baseado no TOSRoteamento baseado no TOS OSPF pode calcular um conjunto separado de rotas para cada OSPF pode calcular um conjunto separado de rotas para cada

Type of Service IP.O valor TOS IP e representado no OSPF Type of Service IP.O valor TOS IP e representado no OSPF exatamente como ele aparece no cabeçalho do pacote IP.Isto exatamente como ele aparece no cabeçalho do pacote IP.Isto significa que , para cada destino, pode haver potencialmente significa que , para cada destino, pode haver potencialmente varias entradas na tabela de roteamento, uma para cada TOS IP.varias entradas na tabela de roteamento, uma para cada TOS IP.

Ate este ponto , todos os exemplos mostrados, assumiam que Ate este ponto , todos os exemplos mostrados, assumiam que as rotas não variavam com o TOS.Para diferenciar rotas as rotas não variavam com o TOS.Para diferenciar rotas baseadas no TOS, interfaces de custos distintas podem ser baseadas no TOS, interfaces de custos distintas podem ser configuradas para cada TOS.Quando o custo de uma interface configuradas para cada TOS.Quando o custo de uma interface varia baseada no TOS, uma arvore de SPF e calculada para varia baseada no TOS, uma arvore de SPF e calculada para cada TOS.cada TOS.

Todas as implementações OSPF devem ser capazes de Todas as implementações OSPF devem ser capazes de calculara rotas baseadas noTOS.Contudo,roteadores OSPF calculara rotas baseadas noTOS.Contudo,roteadores OSPF podem ser configurados para rotear todos os pacotes com o podem ser configurados para rotear todos os pacotes com o caminho TOS = 0 (não especificado), eliminando-se a caminho TOS = 0 (não especificado), eliminando-se a necessidade de se calcular rotas para outros TOS.Isto pode ser necessidade de se calcular rotas para outros TOS.Isto pode ser usado para conservar o espaço da tabela de roteamento e usado para conservar o espaço da tabela de roteamento e processamento de recursos do roteador.Roteadores para TOS=0 processamento de recursos do roteador.Roteadores para TOS=0 podem ser conectados apodem ser conectados a

roteadores baseados no TOS.Roteamento baseados em TOS roteadores baseados no TOS.Roteamento baseados em TOS não especificado devem ser evitados quando a analise de não especificado devem ser evitados quando a analise de trafego e necessáriatrafego e necessária..

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Algoritmo SPFAlgoritmo SPF A abordagem pelo estado dos links, também chamada de A abordagem pelo estado dos links, também chamada de

SPF (shortest path first - caminho mais curto primeiro), recria SPF (shortest path first - caminho mais curto primeiro), recria a topologia exata de todo o grupo de redes interconectadas a topologia exata de todo o grupo de redes interconectadas (internetwork). (internetwork).

Os algoritmos de roteamento por estado dos links mantêm Os algoritmos de roteamento por estado dos links mantêm um banco de dados complexo com as informações da um banco de dados complexo com as informações da topologia. Ele mantém um conhecimento completo sobre os topologia. Ele mantém um conhecimento completo sobre os roteadores distantes e sobre como eles se interconectam. roteadores distantes e sobre como eles se interconectam.

O SPF funciona de modo diferente do vetor-distância, ao O SPF funciona de modo diferente do vetor-distância, ao invés de ter na tabela as melhores rotas, todos os nós invés de ter na tabela as melhores rotas, todos os nós possuem todos os links da rede. Cada rota contém o possuem todos os links da rede. Cada rota contém o identificador de interface, o número do enlace e a distância identificador de interface, o número do enlace e a distância ou métrica. Com essasou métrica. Com essas

informações os nós (roteadores) descobrem sozinhos a informações os nós (roteadores) descobrem sozinhos a melhor rota. Abaixo veremos a tabela formada pelo algorítmo melhor rota. Abaixo veremos a tabela formada pelo algorítmo SPF em cada um dos nós, utilizando a mesma rede e métrica SPF em cada um dos nós, utilizando a mesma rede e métrica exemplificada para o RIP:exemplificada para o RIP:

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Algoritmo SPFAlgoritmo SPF

Quando ocorre uma alteração em um dos enlaceQuando ocorre uma alteração em um dos enlaces s da da rede, os nós adjacentes o percebem e avisam aos seus rede, os nós adjacentes o percebem e avisam aos seus vizinhos. Para os vizinhos saberem se este aviso é novo vizinhos. Para os vizinhos saberem se este aviso é novo ou velho, é necessário um campo no pacote com ou velho, é necessário um campo no pacote com número da mensagem ou sua hora.número da mensagem ou sua hora.

Portanto, quando um nó recebe uma mensagem, Portanto, quando um nó recebe uma mensagem, primeiro é feita a verificação da existência ou não desta primeiro é feita a verificação da existência ou não desta rota, se ela não existir é adicionada. Se existe, compara-rota, se ela não existir é adicionada. Se existe, compara-se o número da mensagem recebida com a rota da se o número da mensagem recebida com a rota da tabela. Se o número da mensagem recebida for maior tabela. Se o número da mensagem recebida for maior que a da tabela, a rota é substituida, caso contrário, a que a da tabela, a rota é substituida, caso contrário, a rota da tabela é transmitida como uma nova mensagem. rota da tabela é transmitida como uma nova mensagem. Se os números forem iguais nada é feito. Este processo Se os números forem iguais nada é feito. Este processo é chamado de é chamado de FloodingFlooding..

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Algoritmo SPFAlgoritmo SPF

O OSPF possui uma série de proteções contra alguns O OSPF possui uma série de proteções contra alguns perigos como erros de memória, falhas nos processos perigos como erros de memória, falhas nos processos de de flooding flooding ou mesmo contra introdução voluntária de ou mesmo contra introdução voluntária de informação enganosa. São elas:informação enganosa. São elas:

Os pacotes de descrição da tabela são enviados de Os pacotes de descrição da tabela são enviados de forma segura;forma segura;

Cada entrada é protegida por um contador de tempo e é Cada entrada é protegida por um contador de tempo e é removida da tabela se um pacote de atualização não removida da tabela se um pacote de atualização não chegar em um determinado tempo;chegar em um determinado tempo;

Todas as entradas são protegidas por verificação de Todas as entradas são protegidas por verificação de soma;soma;

As mensagens podem ser autenticadas;As mensagens podem ser autenticadas; O processo de O processo de flooding flooding inclui notificação de inclui notificação de

reconhecimento salto por salto.reconhecimento salto por salto.

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O roteamento por estado dos links O roteamento por estado dos links utilizautiliza::

* * Anúncios do estado dos links (Link-state Anúncios do estado dos links (Link-state advertisements – LSAs) – Um anúncio do estado dos advertisements – LSAs) – Um anúncio do estado dos links (LSA) é um pequeno pacote de informações de links (LSA) é um pequeno pacote de informações de roteamento que é enviado entre os roteadores. roteamento que é enviado entre os roteadores.

* Banco de dados topológico – Um banco de dados * Banco de dados topológico – Um banco de dados topológico é uma coleção de informações reunidas a topológico é uma coleção de informações reunidas a partir dos LSAs. partir dos LSAs.

* Algoritmo SPF – O algoritmo SPF (o caminho mais * Algoritmo SPF – O algoritmo SPF (o caminho mais curto primeiro) é um cálculo realizado no banco de curto primeiro) é um cálculo realizado no banco de dados e que resulta na árvore SPF. dados e que resulta na árvore SPF.

* Tabelas de roteamento – Uma lista das interfaces e * Tabelas de roteamento – Uma lista das interfaces e dos caminhos conhecidos. dos caminhos conhecidos.

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Processo de descoberta de redes no Processo de descoberta de redes no roteamento por estado dos linksroteamento por estado dos links

Os LSAs são trocados entre os roteadores, começando Os LSAs são trocados entre os roteadores, começando pelas redes conectadas diretamente para as quais eles pelas redes conectadas diretamente para as quais eles tenham informações diretas. Cada roteador, em paralelo tenham informações diretas. Cada roteador, em paralelo com os outros, constrói um banco de dados topológico, que com os outros, constrói um banco de dados topológico, que consiste em todos os LSAs trocados. consiste em todos os LSAs trocados.

O algoritmo SPF calcula a alcançabilidade da rede. O O algoritmo SPF calcula a alcançabilidade da rede. O roteador constrói essa topologia lógica como uma árvore, roteador constrói essa topologia lógica como uma árvore, tendo a si mesmo como a raiz (root), que consiste em todos tendo a si mesmo como a raiz (root), que consiste em todos os possíveis caminhos para cada rede no grupo de redes os possíveis caminhos para cada rede no grupo de redes interconectadas (internetwork) onde está sendo utilizado o interconectadas (internetwork) onde está sendo utilizado o protocolo por estado de enlace. Em seguida, ele ordena protocolo por estado de enlace. Em seguida, ele ordena esses caminhos, colocando os caminhos mais curtos esses caminhos, colocando os caminhos mais curtos primeiro (SPF). O roteador lista os melhores caminhos e as primeiro (SPF). O roteador lista os melhores caminhos e as interfaces para essas redes de destino na tabela de interfaces para essas redes de destino na tabela de roteamento. Ele também mantém outros bancos de dados roteamento. Ele também mantém outros bancos de dados de elementos da topologia e detalhes de status. de elementos da topologia e detalhes de status.

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O roteador que primeiro toma O roteador que primeiro toma conhecimento de uma conhecimento de uma alteração na topologia por alteração na topologia por estado dos links encaminha estado dos links encaminha essa informação para que os essa informação para que os outros roteadores possam outros roteadores possam utilizá-la para as atualizações. utilizá-la para as atualizações. Isso envolve o envio de Isso envolve o envio de informações comuns de informações comuns de roteamento a todos os roteamento a todos os roteadores do grupo de redes roteadores do grupo de redes interconectadas (internetwork). interconectadas (internetwork). Para alcançar a convergência, Para alcançar a convergência, cada roteador rastreia seus cada roteador rastreia seus vizinhos quanto ao nome do vizinhos quanto ao nome do roteador, o status da interface roteador, o status da interface e o custo do link até esse e o custo do link até esse vizinho. O roteador constrói vizinho. O roteador constrói um pacote LSA, que lista um pacote LSA, que lista essas informações, essas informações, juntamente com os novos juntamente com os novos vizinhos, as mudanças nos vizinhos, as mudanças nos custos dos links e os links que custos dos links e os links que não são mais válidos. Em não são mais válidos. Em seguida, o pacote LSA é seguida, o pacote LSA é distribuído para que todos os distribuído para que todos os outros roteadores o recebam. outros roteadores o recebam.

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Quando o roteador Quando o roteador recebe um LSA, o banco recebe um LSA, o banco de dados é atualizado de dados é atualizado com as informações mais com as informações mais recentes. Ele calcula um recentes. Ele calcula um mapa do grupo de redes mapa do grupo de redes interconectadas interconectadas (internetwork) usando os (internetwork) usando os dados acumulados e dados acumulados e determina o caminho determina o caminho mais curto para outras mais curto para outras redes usando o algoritmo redes usando o algoritmo SPF. Cada vez que um SPF. Cada vez que um LSA causa uma alteração LSA causa uma alteração no banco de dados de no banco de dados de estado dos links, o SPF estado dos links, o SPF recalcula os melhores recalcula os melhores caminhos e atualiza a caminhos e atualiza a tabela de roteamento.tabela de roteamento.

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Algoritmo de Dijkstra(OSPF)Algoritmo de Dijkstra(OSPF)

Nesse algoritmo, o melhor caminho é o caminho com menor custo. Nesse algoritmo, o melhor caminho é o caminho com menor custo. O algoritmo foi desenvolvido por Dijkstra, um cientista da O algoritmo foi desenvolvido por Dijkstra, um cientista da computação holandês, e foi explicado em 1959. O algoritmo computação holandês, e foi explicado em 1959. O algoritmo considera uma rede como um conjunto de nós conectados por links considera uma rede como um conjunto de nós conectados por links ponto-a-ponto. Cada link tem um custo. Cada nó tem um nome. ponto-a-ponto. Cada link tem um custo. Cada nó tem um nome. Cada nó tem um banco de dados completo de todos os links e, Cada nó tem um banco de dados completo de todos os links e, assim, são conhecidas todas as informações sobre a topologia assim, são conhecidas todas as informações sobre a topologia física. Todos os bancos de dados de link-states, dentro de uma física. Todos os bancos de dados de link-states, dentro de uma determinada área, são idênticos. determinada área, são idênticos.

O algoritmo de Dijkstra é o mais famoso dos algoritmos para O algoritmo de Dijkstra é o mais famoso dos algoritmos para cálculo de caminho de custo mínimo entre vértices de um grafo e, cálculo de caminho de custo mínimo entre vértices de um grafo e, na prática, o mais empregado. na prática, o mais empregado. Escolhido um vértice como raiz da busca, este algoritmo calcula o Escolhido um vértice como raiz da busca, este algoritmo calcula o custo mínimo deste vértice para todos os demais vértices do grafo. custo mínimo deste vértice para todos os demais vértices do grafo. O algoritmo pode ser usado sobre grafos orientados (dígrafos), ou O algoritmo pode ser usado sobre grafos orientados (dígrafos), ou não, e admite que todas as arestas possuem pesos não negativos não, e admite que todas as arestas possuem pesos não negativos (nulo é possível). Esta restrição é perfeitamente possível no (nulo é possível). Esta restrição é perfeitamente possível no contexto de redes de transportes, onde as arestas representam contexto de redes de transportes, onde as arestas representam normalmente distâncias ou tempos médios de percurso; poderão normalmente distâncias ou tempos médios de percurso; poderão existir, no entanto, aplicações onde as arestas apresentam pesos existir, no entanto, aplicações onde as arestas apresentam pesos negativos, nestes casos o algoritmo não funcionará corretamente. negativos, nestes casos o algoritmo não funcionará corretamente.

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Exemplo de utilização do DijkstraExemplo de utilização do Dijkstra Queremos achar o Queremos achar o

melhor caminho entre A e melhor caminho entre A e E (veja abaixo). Podemos E (veja abaixo). Podemos ver que existem 6 ver que existem 6 possibilidades de possibilidades de caminhos entre A e E caminhos entre A e E (ABE, ACE, ABDE, (ABE, ACE, ABDE, ACDE, ABDCE, ACDBE) ACDE, ABDCE, ACDBE) e é claro que ABDE é o e é claro que ABDE é o melhor caminho porque melhor caminho porque seu peso é o menor. Mas seu peso é o menor. Mas nem tudo é tão simples e nem tudo é tão simples e existem alguns casos existem alguns casos complicados nos quais complicados nos quais temos de usar algoritmos temos de usar algoritmos para encontrar o melhor para encontrar o melhor caminho. caminho.

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2 3

4

Chegamos ao fim. Agora temos que identificar o caminho. O nó prévio de E é D, o nó prévio de D é B e o nó prévio de B é A. Logo, o melhor caminho é ABDE. Neste caso, o peso total é 4 (1+2+1).

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Desvantagem do DijkstraDesvantagem do Dijkstra

Apesar deste algoritmo funcionar bem, Apesar deste algoritmo funcionar bem, é muito complicado e toma muito é muito complicado e toma muito tempo dos roteadores para processá-tempo dos roteadores para processá-lo, com isso, a eficiência da rede lo, com isso, a eficiência da rede diminui. Além disto, se um roteador diminui. Além disto, se um roteador passa uma informação errada para passa uma informação errada para outros roteadores, todas as decisões outros roteadores, todas as decisões dos roteadores irão se tornar dos roteadores irão se tornar ineficazes. ineficazes.

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Redes OSPF (Open Shortest Path First)Redes OSPF (Open Shortest Path First)

••OSPF é um dos mais importantes protocolos OSPF é um dos mais importantes protocolos link-state. Ele se baseia em padrões abertos, o link-state. Ele se baseia em padrões abertos, o que significa que pode ser desenvolvido e que significa que pode ser desenvolvido e aperfeiçoado por vários fabricantes. É um aperfeiçoado por vários fabricantes. É um protocolo complexo e um desafio para protocolo complexo e um desafio para implementação em uma rede grande.implementação em uma rede grande.

••Os roteadores link-state identificam os Os roteadores link-state identificam os roteadores vizinhos e então se comunicam com roteadores vizinhos e então se comunicam com eles. O OSPF tem sua própria terminologia.eles. O OSPF tem sua própria terminologia.

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OSPFOSPF ••O OSPF reúne informações O OSPF reúne informações

dos roteadores vizinhos sobre dos roteadores vizinhos sobre o estado do link de cada o estado do link de cada roteador OSPF. Essa roteador OSPF. Essa informação é despejada para informação é despejada para todos os seus vizinhos. Um todos os seus vizinhos. Um roteador OSPF anuncia os roteador OSPF anuncia os estados de seus próprios links estados de seus próprios links e repassa os estados de links e repassa os estados de links recebidos.recebidos.

••Os roteadores processam as Os roteadores processam as informações sobre os link-informações sobre os link-states e criam um banco de states e criam um banco de dados de link-states. Cada dados de link-states. Cada roteador da área OSPF tem o roteador da área OSPF tem o mesmo banco de dados de mesmo banco de dados de link-states. Portanto, cada link-states. Portanto, cada roteador tem as mesmas roteador tem as mesmas informações sobre o estado informações sobre o estado dos links e dos vizinhos de dos links e dos vizinhos de todos os outros roteadores.todos os outros roteadores.

Em seguida, cada roteador Em seguida, cada roteador aplica o algoritmo SPF em sua aplica o algoritmo SPF em sua própria cópia do banco de própria cópia do banco de dados. Esse cálculo determina dados. Esse cálculo determina a melhor rota até um destino. a melhor rota até um destino. O algoritmo SPF aumenta o O algoritmo SPF aumenta o custo, que é um valor custo, que é um valor geralmente baseado na geralmente baseado na largura de banda. O caminho largura de banda. O caminho de menor custo é adicionado à de menor custo é adicionado à tabela de roteamento, que tabela de roteamento, que também é conhecida como também é conhecida como banco de dados de banco de dados de encaminhamento (forwarding encaminhamento (forwarding database).database).

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OSPFOSPF

••Cada roteador mantém uma lista dos vizinhos Cada roteador mantém uma lista dos vizinhos adjacentes, chamada de banco de dados de adjacentes, chamada de banco de dados de adjacências. O banco de dados de adjacências é uma adjacências. O banco de dados de adjacências é uma lista de todos os roteadores vizinhos com os quais um lista de todos os roteadores vizinhos com os quais um roteador estabeleceu comunicação bidirecional. Ele é roteador estabeleceu comunicação bidirecional. Ele é exclusivo de cada roteador.exclusivo de cada roteador.

••Para reduzir a quantidade de trocas de informações de Para reduzir a quantidade de trocas de informações de roteamento entre vários vizinhos na mesma rede, os roteamento entre vários vizinhos na mesma rede, os roteadores OSPF elegem um roteador designado, ou roteadores OSPF elegem um roteador designado, ou designated router (DR), e um roteador designado de designated router (DR), e um roteador designado de backup, ou backup designated router (BDR), que atuam backup, ou backup designated router (BDR), que atuam como pontos focais para a troca de informações de como pontos focais para a troca de informações de roteamento.roteamento.

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OSPFOSPF

Após a convergência inicial do OSPF, manter um estado Após a convergência inicial do OSPF, manter um estado convergente é mais rápido, pois apenas as alterações convergente é mais rápido, pois apenas as alterações da rede são despejadas para outros roteadores de uma da rede são despejadas para outros roteadores de uma área. O OSPF suporta VLSMs e, por isso, é chamado de área. O OSPF suporta VLSMs e, por isso, é chamado de protocolo classless. O OSPF seleciona um caminho protocolo classless. O OSPF seleciona um caminho usando custo, uma métrica baseada na largura de usando custo, uma métrica baseada na largura de banda. Todos os roteadores OSPF precisam obter banda. Todos os roteadores OSPF precisam obter informações completas sobre as redes de cada roteador informações completas sobre as redes de cada roteador para calcular o caminho mais curto. O OSPF usa o para calcular o caminho mais curto. O OSPF usa o conceito de áreas. Uma rede pode ser subdividida em conceito de áreas. Uma rede pode ser subdividida em grupos de roteadores. Dessa maneira, o OSPF pode grupos de roteadores. Dessa maneira, o OSPF pode limitar o tráfego a essas áreas. Alterações em uma área limitar o tráfego a essas áreas. Alterações em uma área não afetam o desempenho em outras áreas. Essa não afetam o desempenho em outras áreas. Essa abordagem hierárquica permite que uma rede aumente abordagem hierárquica permite que uma rede aumente em escala de maneira eficiente.em escala de maneira eficiente.

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Pacotes OSPFPacotes OSPF

Há cinco tipos distintos de pacotes OSPF. Cada um Há cinco tipos distintos de pacotes OSPF. Cada um dos cinco tipos iniciam com um cabeçalho padrão de dos cinco tipos iniciam com um cabeçalho padrão de 24 bytes. E são eles:24 bytes. E são eles:

Pacote de aviso. (Hello packet) Pacote de aviso. (Hello packet) Pacote de informações do Banco de Dados (Database Pacote de informações do Banco de Dados (Database

Description packet) Description packet) Requisição de estado de link (Link State Request Requisição de estado de link (Link State Request

packet) packet) Atualização de estado de link (Link State Update Atualização de estado de link (Link State Update

packet) packet) Recebimento de informações de link (Link State Recebimento de informações de link (Link State

Acknowledgment packet) Acknowledgment packet)

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Cabeçalho do pacote OSPFCabeçalho do pacote OSPF

Todo pacote OSPF inicia com um cabeçalho de 24 Todo pacote OSPF inicia com um cabeçalho de 24 bytes. Esse cabeçalho contem todas as informações bytes. Esse cabeçalho contem todas as informações necessárias para determinar se o pacote deve ser aceito necessárias para determinar se o pacote deve ser aceito para futuras operações. O pacote tem a seguinte para futuras operações. O pacote tem a seguinte estrutura:estrutura:

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VersionVersion - O número da versão do protocolo OSPF. - O número da versão do protocolo OSPF.

TypeType - O tipo do pacote OSPF. - O tipo do pacote OSPF.

Packet lengthPacket length - O tamanho do pacote em bytes. O tamanho inclui - O tamanho do pacote em bytes. O tamanho inclui também o cabeçalho. também o cabeçalho.

Router IDRouter ID - O identificador do roteador que enviou o pacote. - O identificador do roteador que enviou o pacote.

Area IDArea ID - Um número de 32 bits que indica a área a qual o pacote - Um número de 32 bits que indica a área a qual o pacote pertence. Todo pacote é associado a uma única área. pertence. Todo pacote é associado a uma única área.

Checksum Checksum - O checksum do pacote completo, incluindo o - O checksum do pacote completo, incluindo o cabeçalho, mas excluindo os 64 bits de autenticação. cabeçalho, mas excluindo os 64 bits de autenticação.

AuTypeAuType - Indica o esquema de autenticação a ser usado no pacote. - Indica o esquema de autenticação a ser usado no pacote.

AuthenticationAuthentication - Um campo de 64 bits usado para informar o - Um campo de 64 bits usado para informar o

esquema de autenticação a ser utilizadoesquema de autenticação a ser utilizado. .

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Cabeçalho do pacote OSPFCabeçalho do pacote OSPF

Abaixo veremos como é formado um cabeçalho do Abaixo veremos como é formado um cabeçalho do protocolo OSPF. Os números entre parênteses protocolo OSPF. Os números entre parênteses indicados em cada campo da mensagem indicam o indicados em cada campo da mensagem indicam o número de bytes de cada camponúmero de bytes de cada campo

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Idade do LS Idade do LS se refere ao tempo em segundos desde que a rota foise refere ao tempo em segundos desde que a rota foi primeiramente anunciada;primeiramente anunciada; Opções Opções define as características do roteador que a enviou, entre elas, define as características do roteador que a enviou, entre elas,

a capacidade de roteamento externo. Dos 8 bits que possui, somente 2 a capacidade de roteamento externo. Dos 8 bits que possui, somente 2 estãoestão

definidos no OSPF-2: o bit "E" (External links) e "T" (Type of Service). definidos no OSPF-2: o bit "E" (External links) e "T" (Type of Service). OO

primeiro indentifica as rotas externas e o segundo indica se o roteador primeiro indentifica as rotas externas e o segundo indica se o roteador suporta ou não este serviço; suporta ou não este serviço;

Tipo de LS Tipo de LS caracteriza o tipo de conexão;caracteriza o tipo de conexão; ID do Estado da Conexão ID do Estado da Conexão varia dependendo do tipo de LS mas, em varia dependendo do tipo de LS mas, em

geral, é representado pelo endereço IP e o roteador de anúncio, geral, é representado pelo endereço IP e o roteador de anúncio, representado peloendereço IP do roteador que enviou a mensagem;representado peloendereço IP do roteador que enviou a mensagem;

Roteador de Anúncio Roteador de Anúncio especifica o roteador que enviou a rota na especifica o roteador que enviou a rota na tabela.tabela.

Para entradas de conexão de roteador, este campo é idêntico ao ID doPara entradas de conexão de roteador, este campo é idêntico ao ID do Estado da Conexão;Estado da Conexão; Número de Sequência de LS Número de Sequência de LS é o número usado para detectar rotas é o número usado para detectar rotas

velhasvelhas e duplicadas. Quanto maior o número, mais recente é a rota. Ele é e duplicadas. Quanto maior o número, mais recente é a rota. Ele é

usado no algoritmo de flooding;usado no algoritmo de flooding; Verificação LS Verificação LS é destinado ao algorítmo de verificação (é destinado ao algorítmo de verificação (checksumchecksum) e, ) e,

portanto, usado para detectar dados corrompidos na rota;portanto, usado para detectar dados corrompidos na rota; Comprimento Comprimento especifica o comprimento da rota.especifica o comprimento da rota.

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Comandos do OSPFComandos do OSPF

Router(config-router)# Router(config-router)# network network 192.168.100.0 192.168.100.0 0.0.0.255 00.0.0.255 0

Router(config)# Router(config)# interface loopback 0interface loopback 0

Router(config)# router Router(config)# router ospf 1 ospf 1

Router(config-if)# ip Router(config-if)# ip address address 192.168.100.1 192.168.100.1 255.255.255.0255.255.255.0

Router(config-if)# ip Router(config-if)# ip ospf priority 10ospf priority 10

Router# show ip ospf Router# show ip ospf interface type 20 interface type 20 

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Vantagens do OSPF sobre o RIPVantagens do OSPF sobre o RIP

Algumas vantagens do protocolo OSPF sobre o RIP, o que explica a preferência pelo OSPF em casos onde os roteadores suportam os dois protocolos.

•Convergência rápida e sem loopEnquanto o RIP converge proporcionalmente ao número de nós da rede, o OSPF converge em uma proporção logarítmica ao número de enlaces. Isto torna a convergência do OSPF muito mais rápida. Além disso, no protocolo RIP, a mensagem éproporcional ao número de destinos, sendo assim se a rede é muito grande, cada mensagem terá de ser subdividida em vários pacotes, diminuindo mais ainda a velocidade de convergência.·

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Vantagens do OSPF sobre o RIPVantagens do OSPF sobre o RIP

• Caminhos Múltiplos

Nem sempre a melhor rota entre X e Y deve ser a única utilizada, pois isso pode implicar em sua sobrecarga. Análises matemáticas provaram que a divisão do tráfego em duas rotas é mais eficiente. Por isso o OSPF utiliza esse método de divisão de caminhos.Essa divisão é realizada por um algorítimo muito complexo, pois, como dificilmente uma fonte e um destino tem duas rotas possíveis exatamente iguais, é feita uma análise se as rotas são suficientemente iguais. Além disso, deve-se decidir a fração do tráfego quedeve ser enviado em cada uma delas. Para que tenhamos uma melhor compreensão usaremos o exemplo da rede abaixo:

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Vantagens do OSPF sobre o RIPVantagens do OSPF sobre o RIP

Se tratando do tráfego entre X e Y, seria razoável se mandássemos 2/3 dopacote pelo caminho mais curto e 1/3 por Y. Mas isto gera um conflito se levarmos emconsideração o tráfego entre X e Z, que ao enviar por X, seria formado um loop. Paraevitar isto, foi aplicada a seguinte regra: Um pacote que iria de X para Y, só pode passarpor Z se a distância entre Z e Y for menor que a distância entre X e Y. Com isso, determinamos todas as rotas secundárias que alcançarão um determinado nó.

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FIM