15 - protocolos de roteamento dinâmicos - ospf

24/1/2014 Julio Battisti

http://www.juliobattisti.com.br/artigos/windows/tcpip_p15.asp 1/5

Tutorial de TCP/IP Parte 15 Protocolos de

Roteamento Dinmico

Introduo:

Esta a dcima quinta parte do tutorial de TCP/IP. Na Parte 1 tratei dos aspectosbsicos do protocolo TCP/IP. Na Parte 2falei sobre clculos binrios, um importantetpico para entender sobre redes, mscara de sub-rede e roteamento. Na Parte 3 faleisobre Classes de endereos, na Parte 4 fiz uma introduo ao roteamento e na Parte5apresentei mais alguns exemplos e anlises de como funciona o roteamento ena Parte 6 falei sobre a Tabela de Roteamento. Na Parte 7 tratei sobre a diviso de umarede em sub-redes, conceito conhecido como subnetting. NaParte 8 fiz umaapresentao de um dos servios mais utilizados pelo TCP/IP, que o Domain NameSystem: DNS. O DNS o servio de resoluo de nomes usado em todas as redesTCP/IP, inclusive pela Internet que, sem dvidas, a maior rede TCP/IP existente.Na Parte 9 fiz uma introduo ao servio Dynamic Host Configuration Protocol DHCP.Na Parte 10 fiz uma introduo ao servio Windows Internet Name Services WINS.Na Parte 11 falei sobre os protocolos TCP, UDP e sobre portas de comunicao.Na Parte 12, mostrei como so efetuadas as configuraes de portas em diversosaplicativos que voc utiliza e os comandos do Windows 2000/XP/2003 utilizados paraexibir informaes sobre portas de comunicao. Na Parte 13 voc aprendeu sobre ainstalao e configurao do protocolo TCP/IP no Windows 2000 Professional ouServer. Apresentei, em detalhes, a configurao do protocolo TCP/IP no Windows2000. Mostrei como fazer as configuraes do protocolo TCP/IP, desde asconfiguraes bsicas de nmero IP e mscara de sub-rede (em computadores queusaro IP fixo, ao invs de obter as configuraes a partir de um servidor DHCP), atconfiguraes mais avanadas, tais como definir filtros para o protocolo TCP/IP.

Nas Partes 4, 5 e 6 falei sobre Roteamento e sobre como todo o processo deroteamento baseado em Tabelas de Roteamento, existentes em cada roteador darede. As tabelas de roteamento podem ser criadas manualmente, onde o administradorde cada roteador executa comandos para criar cada uma das rotas necessrias. Essaabordagem s possvel para redes extremamente pequenas, com um nmero derotas pequeno e quando as rotas no mudam muito freqentemente. Para redesmaiores, a nica abordagem possvel o uso dos chamados protocolos de Roteamentodinmico. Estes protocolos, uma vez instalados e configurados nos roteadores,permitem que os roteadores troquem informaes entre si, periodicamente e quemontem as tabelas de roteamento, dinamicamente, com base nestas informaes.Esta abordagem bem mais indicada para grandes redes, pois os prprios protocolosde roteamento dinmicos, se encarregam de manter as tabelas de roteamento sempreatualizadas, alterando rotas quando necessrio e excluindo rotas que apresentamproblemas, tais como rotas onde o link de comunicao est fora do ar. Na Parte 14,fiz uma apresentao do protocolo RIP, das suas caractersticas, usos e principaisproblemas. Nesta dcima quinta parte ser a vez de apresentar o protocolo OSPF e oconceito de roteamento baseada em reas, roteadores de borda e outros ligados aoOSPF.

OSPF Open Shorted Path First:

Nesta parte do tutorial voc aprender sobre o OSPF, suas vantagens em relao aoRIP, o seu uso para roteamento em grandes redes, sobre os conceitos de sistemasautnomos, adjacncias e assim por diante.



Uma introduo ao OSPF

O protocolo OSPF - Open Shortest Path First (OSPF, uma traduo, digamos, muitoforada, seria: abrir primeiro o caminho mais curto) a alternativa para redes degrande porte, onde o protocolo RIP no pode ser utilizado, devido a suas caractersticase limitaes, conforme descrito na Parte 14 deste tutorial.

O OSPF permite a diviso de uma rede em reas e torna possvel o roteamento dentrode cada rea e entre as diferentes reas, usando os chamados roteadores de borda.Com isso, usando o OSPF, possvel criar redes hierrquicas de grande porte, sem queseja necessrio que cada roteador tenha uma tabela de roteamento gigantesca, comrotas para todas as redes, como seria necessrio no caso do RIP. O OSPF projetadopara intercambiar informaes de roteamento em uma interconexo de rede detamanho grande ou muito grande, como por exemplo a Internet.

A maior vantagem do OSPF que ele eficiente em vrios pontos: requer pouqussimasobrecarga de rede mesmo em interconexes de redes muito grandes, pois osroteadores que usam OSPF trocam informaes somente sobre as rotas que sofreramalteraes e no toda a tabela de roteamento, como feito com o uso do RIP. Suamaior desvantagem a complexidade: requer planejamento adequado e mais difcilde configurar e administrar do que o protocolo RIP.

O OSPF usa um algoritmo conhecido como Shortest Path First (SPF, primeirocaminho mais curto) para calcular as rotas na tabela de roteamento. O algoritmo SPFcalcula o caminho mais curto (menor custo) entre o roteador e todas as redes dainterconexo de redes. As rotas calculadas pelo SPF so sempre livres de loops (laos).O OSPF usa um algoritmo de roteamento conhecido como link-state (estado deligao). Lembre que o RIP usava um algoritmo baseado em distncia vetorial. O OSPFaprende as rotas dinamicamente, atravs de interao com os roteadoresdenominados como seus vizinhos.

Em vez de intercambiar as entradas de tabela de roteamento como os roteadores RIP(Router Information Protocol, protocolo de informaes do roteador), os roteadoresOSPF mantm um mapa da interconexo de redes que atualizado aps qualqueralterao feita na topologia da rede ( importante salientar novamente que somenteinformaes sobre as mudanas so trocadas entre os roteadores usando OSPF e notoda a tabela de roteamento, como acontece com o uso do RIP). Esse mapa,denominado banco de dados do estado de vnculo ou estado de ligao, sincronizadoentre todos os roteadores OSPF e usado para calcular as rotas na tabela deroteamento. Os roteadores OSPF vizinhos (neghboring) formam uma adjacncia, que um relacionamento lgico entre roteadores para sincronizar o banco de dados com osestados de vnculo.

As alteraes feitas na topologia de interconexo de redes so eficientementedistribudas por toda a rede para garantir que o banco de dados do estado de vnculoem cada roteador esteja sincronizado e preciso o tempo todo. Ao receber asalteraes feitas no banco de dados do estado de vnculo, a tabela de roteamento recalculada. medida que o tamanho do banco de dados do estado de vnculo aumenta, osrequisitos de memria e o tempo de clculo do roteamento tambm aumentam. Pararesolver esse problema, principalmente para grandes redes, o OSPF divide a rede emreas (conjuntos de redes contguas) que so conectadas umas s outras atravs deuma rea de backbone. Cada roteador mantm um banco de dados do estado devnculo apenas para aquelas reas que a ele esto conectadas. Os ABRs (AreaBorder Routers, roteadores de borda de rea) conectam a rea de backbone a



outras reas.

Esta diviso em reas e a conexo das reas atravs de uma rede de backbone ilustrada na Figura a seguir, obtida na Ajuda do Windows 2000 Server:

Diviso em reas e conexo atravs de um backbone.

Cada anncio de um roteador OSPF contm informaes apenas sobre os estados deligao dos roteadores vizinhos, isto , dentro da rea do roteador. Com isso aquantidade de informao transmitida na rede, pelo protocolo OSPF, bem menor doque a quantidade de informao transmitida quando usado o protocolo RIP. Outravantagem que os roteadores OSPF param de enviar anncios, quando a rede atingeum estado de convergncia, ou seja, quando no existem mais alteraes a seremanunciadas. O RIP, ao contrrio, continua enviando anncios periodicamente, mesmoque nenhuma alterao tenha sido feita na topologia da rede (tal como um link ouroteador que tenha falhado).

Nota: Na Internet existe a diviso nos chamados Sistemas Autnomos. Um sistemaautnomo, por exemplo, pode representar a rede de um grande provedor. Neste caso,o prprio sistema autnomo pode ser dividido em uma ou mais reas usando OSPF eestas reas so conectadas por um backbone central. O roteamento dentro de cadasistema autnomo feito usando os chamados protocolos de roteamentointerno (IGP Interior Gateway Protocol). O OSPF um protocolo IGP, ou seja,para roteamento dentro dos sistemas autnomos. O roteamento entre os diversossistemas autnomos feito por protocolos de roteamento externos (EGP ExteriorGateway Protocol) e pelos chamados protocolos de roteamento de borda (BGP Border Gateway Protocol).

Importante: Podem ocorrer situaes em que uma nova rea que conectada arede, no pode ter acesso fsico direto ao backbone OSPF. Nestas situaes, a conexoda nova rea com o backbone OSPF feita atravs da criao de um link virtual (virtuallink). O link virtual fornece uma caminho lgico entre a rea fisicamente separada dobackbone e o backbone OSPF. Criar o link virtual significa criar uma rota entre a reaque no est fisicamente conectada ao backbone e o backbone, mesmo que este linkpasse por dois ou mais roteadores OSPF, at chegar ao backbone. Para um exemplopasso-a-passo de criao de links virtuais, consulte o Captulo 8 do livro de minhaautoria:Manual de Estudos Para o Exame 70-216, 712 pginas, publicado pela editoraAxcel Books (www.axcel.com.br).

Vantages do OSPF em relao ao RIP:

As rotas calculadas pelo algoritmo SPF so sempre livres de loops.



O OSPF pode ser dimensionado para interconexes de redes grandes ou muito grandes.

A reconfigurao para as alteraes da topologia de rede muito rpida, ou seja, o tempo deconvergncia da rede, aps alteraes na topologia muito menor do que o tempo deconvergncia do protocolo RIP.

O trfego de informaes do protocolo OSPF muito menor do que o do protocolo RIP.

O OSPF permite a utilizao de diferentes mecanismos de autenticao entre os roteadores queutilizam OSPF.

O OSPF envia informaes somente quando houver alteraes na rede e no periodicamente.

A implementao OSPF como parte dos servios de roteamento do RRAS Routing emRemote Access Services, do Windows 2000 Server e no Windows Server 2003, tem osseguintes recursos:

Filtros de roteamento para controlar a interao com outros protocolos de roteamento.Reconfigurao dinmica de todas as configuraes OSPF.Coexistncia com o RIP.Adio e excluso dinmica de interfaces.

Importante: O Windows 2000 Server no oferece suporte ao uso do OSPF em umainterface de discagem por demanda (demand-dial) que usa vnculos dial-uptemporrios.

Dica: Se voc est usando vrios protocolos de roteamento IP, configure apenas umnico protocolo de roteamento por interface.

Operao do protocolo OSPF

O protocolo OSPF baseado em um algoritmo conhecido com SPF Short PathFirst. Depois que um roteador (ou um servidor com o Windows 2000 Server ouWindows Server 2003, configurado como roteador e usando o OSPF) inicializado e feita a verificao para detectar se as interfaces de rede esto OK, utilizado oprotocolo OSPF Hello para identificar quem so os vizinhos do roteador.

O roteador envia pacotes no formato do protocolo Hello, para os seus vizinhos erecebe os pacotes Hello enviados pelos seus vizinhos.

Conforme descrito anteriormente, uma rede baseada em OSPF dividia em reas e asdiversas reas so conectadas atravs de um backbone comum a todas as reas. Oalgoritmo SPF baseado na sincronizao do banco de dados de estados de ligaoentre os roteadores OSPF dentro de uma mesma rea. Porm, ao invs de cadaroteador fazer a sincronizao com todos os demais roteadores OSPF da sua rea,cada roteador faz a sincronizao apenas com seus vizinhos (neghboring routers). Arelao entre roteadores OSPF vizinhos, com o objetivo de sincronizar suas bases dedados conhecida como Adjacncia. O termo mais comum formar umaadjacncia. Porm, mesmo com o uso de adjacncias, em uma rede com vriosroteadores dentro da mesma rea, um grande nmero de adjacncias poder serformado, o que implicaria em um grande volume de troca de informaes deroteamento. Por exemplo, imagine uma rede com seis roteadores OSPF dentro damesma rea. Neste caso, cada roteador poderia formar uma adjacncia com os outroscinco roteadores da rea, o que resultaria em um total de 15 adjacncias. O nmero deadjacncias calculado usando a seguinte frmula, onde n representa o nmero deroteadores:

Nmero de adjacncias = n*(n-1)/2



Com um grande nmero de adjacncias, o trfego gerado pela sincronizao do OSPFseria muito elevado. Para resolver esta questo utilizado o conceito de DesignatedRouter (Roteador designado). Um roteador designado um roteador que serconsiderado vizinho de todos os demais roteadores da rede. Com isso formada umaadjacncia entre cada roteador da rede e o roteador designado. No nosso exemplo, darede com 6 roteadores OSPF, dentro da mesma rea, seriam formadas apenas cincoadjacncias. Uma entre cada um dos cinco roteadores, diretamente com o sextoroteador, o qual foi configurado como roteador designado. Neste caso, cada roteadorda rede troca informaes com o roteador designado. Como o roteador designadorecebe informaes de todos os roteadores da rea, ele fica com uma base completa erepassa esta base para cada um dos roteadores da mesma rea. Observe que com ouso de um roteador designado, obtm-se uma sincronizao da base completa dosroteadores e com o uso de um nmero bem menor de adjacncias, o que reduzconsideravelmente o trfego de pacotes do OSPF.

Por questes de contingncia, tambm criado um Designated BackupRouter(Roteador designado de backup), o qual assumir o papel de roteadordesignado, no caso de falha do roteador designado principal. A eleio de qual ser oroteador designado feita automaticamente pelo OSPF, mediante uma troca depacotes Hello, de acordo com as regras contidas no protocolo, um dos roteadores sereleito como roteador designado e um segundo como roteador designado backup.

Concluso

Nas Partes 4, 5 e 6 falei sobre Roteamento e sobre como todo o processo deroteamento baseado em Tabelas de Roteamento, existentes em cada roteador darede. As tabelas de roteamento podem ser criadas manualmente, onde o administradorde cada roteador executa comandos para criar cada uma das rotas necessrias. Essaabordagem s possvel para redes extremamente pequenas, com um nmero derotas pequeno e quando as rotas no mudam muito freqentemente. Para redesmaiores, a nica abordagem possvel o uso dos chamadosprotocolos deRoteamento dinmico. Estes protocolos, uma vez instalados e configurados nosroteadores, permitem que os roteadores troquem informaes entre si, periodicamentee que montem as tabelas de roteamento, dinamicamente, com base nestasinformaes. Esta abordagem bem mais indicada para grandes redes, pois os prpriosprotocolos de roteamento dinmico, se encarregam de manter as tabelas deroteamento sempre atualizadas, alterando rotas quando necessrio e excluindo rotasque apresentam problemas, tais como rotas onde o link de comunicao est fora doar. Na Parte 14 fiz uma apresentao do protocolo RIP. Nesta parte foi a vez doprotocolo OSPF, o qual baseado na diviso de uma rede em reas conectadasatravs de backbones de roteamento. Voc pode conferir que o protocolo OSPF teminmeras vantagens em relao ao protocolo RIP.

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