prof.ª ana bensoredes de computadores - pucrs - algoritmo link state protocolo ospf

Prof.ª Ana BensoRedes de Computadores - PUCRS -

Algoritmo Link StateProtocolo OSPF


Algoritmo Link State

Baseado no conceito de mapas distribuídostodos os nodos do mapa tem uma cópia

O conteúdo das mensagens de atualização são as ligações de um nó a seus vizinhos, a identificação do enlace e o custo.

As informações divulgadas são acrescentadas ao mapa de quem as recebe

Caso, haja alterações do mapa devido a divulgação as rotas são recalculadas.

O protocolo OSPF Implementa o algoritmo Link-state


Link State - Mapa

Exemplo

Cada registro é divulgado pela estação “responsável”

A1 2

3 45

6

B C

D E

De Para Enlace Métrica A B 1 1 A D 3 1 B A 1 1 B C 2 1 B E 4 1 C B 2 1 C E 5 1 D A 3 1 D E 6 1 E C 5 1 E B 4 1 E D 6 1


Link State - Flooding

A e B detectam a falhaA e B alteram os registros na base de dados pelos

quais são responsáveisA gera atualização para D e B para C e EC, D e E irão desencadear novas atualizações

6

A1 2

3 45

B C

D E

Falha de comunicação


Flooding

D enviará para E, C enviará para E e E enviará para C e B

Loop?Prevenção do loop é feita pela utilização de um número

de seqüência no pacote de atualização

AlgoritmoRecebe mensagem

Seleciona registro na basese o registro não está presente

então adiciona e envia uma mensagem em broadcast para os vizinhos, exceto pelo enlace pelo qual foi recebida


Flooding

senão

se o número de seqüência da entrada na base < o número de seqüência da mensagem

então atualiza e gera broadcast

senão

se número da base > o número de seqüência da mensagem

então

gera uma nova divulgação

atualiza o número de seqüência da mensagem

envia a mensagem para interface pela qual foi recebida

senão

se os números de seqüência são iguais não faz nada.


Exemplo

Mensagem de AFrom A, to B, link 1,

distance = infinite, number = 2.

Mensagem de BFrom B to A, link 1,

distance = infinite, number = 2

De Para Enlace Métrica Seq. A B 1 inf 2 A D 3 1 1 B A 1 inf 2 B C 2 1 1 B E 4 1 1 C B 2 1 1 C E 5 1 1 D A 3 1 1 D E 6 1 1 E C 5 1 1 E B 4 1 1 E D 6 1 1

Tabela Final


Adjacências - Atualização

Duas versões do mapa

A1 2

3 45

B C

D E


Mapa 1 - AD

A B 1 inf 2B A 1 inf 2D E 1 inf 2

Mapa 1 -BCE

A B 1 inf 2B A 1 inf 2E D 1 inf 2


Atualizações

Mapa BCE sofrerá atualizações que não serão refletidas no AD

A1 2

3 45

B C

D E


Mapa 1 -BCEA B 1 inf 2B A 1 inf 2B C 2 inf 2C B 2 inf 2 E D 1 inf 2


Reestabelecimento

Ao restabelecer a comunicação entre AD e BCE é necessário que ocorra um processo de sincronização

Pelo processo normal leva muito tempo para convergir

Sincronização - “data base description packets”1.ª fase: nodo distribui o seu mapa2.ª fase: solicita aos vizinhos os “registros interessantes”3.ª fase: flooding


Problemas - No. de Seq.

Quando um nodo da rede cai e volta rapidamentenão terá sido retirado dos mapas dos outros hostsirá realizar o flooding com seu número de seqüência

incialesse número será mais antigo (menor) que os mantidos

nos mapas dos vizinhosentão para acelerar a convergência, ele deve aceitar o

número de seqüência que os outros irão lhe enviar, incrementá-lo e imediatamente retransmitir seus registros com o novo número.


Shortest Path First - SPF

Dijkstra - SPF1. Inicialize o conjunto E contendo somente o nodo fonte, e R contendo todos os outros nodos. Inicialize a lista de caminhos O contendo os segmentos que partem de S. Cada segmento tem custo igual ao valor da métrica. Ordene O em em forma crescente.

2. Se a lista O está vazia, ou se o primeiro path tem métrica infinita, marque todos os nodos em R como inalcançáveis e termine o algoritmo.

3. Examine P, o menor caminho de O. Remova P de O. Atribua a V o último nodo em P. Se V já está em E, volte ao passo 2. Senão P é menor caminho para V, retire V de R e adicione em E.


Shortest Path First - SPF4. Construa um conjunto de caminhos candidatos concatenando P e e cada um dos enlaces iniciando em V. O custo destes caminhos é o resultado da soma do custo de P e a métrica do enlace adicionado. Insira-os em O em ordem crescente. Volte ao passo 2.


OSPF

O protocolo OSPF utiliza outros protocolo para implementar seus mecanismosHello, Flooding e Exchange

FuncionamentoEnvia um pacote Hello para conhecer seus vizinhosEm redes de acesso múltiplo elege um roteador

designado e um back-upCada roteador envia periodicamente um LSA (link state

advertisement)Calcula as rotas


Informações Seguras – Protocolo OSPFFlooding tem reconhecimento hop-by-hopOs pacotes de descrição são transmitidos de forma

seguraCada registro é protegido por um timer e é

removido da base de dados caso não receba atualização

Todos os registros são protegidos por checksumTodas as mensagens podem ser autenticadas por

password.


OSPF x RIP

Convergência rápida e sem loopsSuporta métricas precisas e se necessário várias

métricasSuporta múltiplos caminhos para um mesmo

destinoMúltiplas ÁreasRepresentação diferenciada para rotas externas


OSPF – Roteadores Vizinhos“Vizinhos” são aqueles que compartilham o

mesmo enlace físicoUm roteador OSPF descobre os seus vizinhos

enviando e recebendo mensagens do protocolo HELLOUm roteador envia a cada 10 segundos uma mensagem

de HELLO em multicast para todos os enlaces diretamente conectados a ele Endereço de multicast: 224.0.0.5 (ALLSPFRouters)

Vizinhos respondem enviando uma mensagem de HELLO periodicamente


Após o HELLO

Após os vizinhos terem sido estabelecidos eles passam a trocar informações de roteamento

Quando seu mapa da topologia está totalmente atualizado, ou seja, sincronizado, eles são denominados “fully adjacents”

O Hello continua sendo transmitido continuamente a cada 10 segundosAs informações de topologia enviadas pelo transmissor

permanecem na tabela enquanto forem recebidas mensagens de Hello.


Exemplo - OSPF

A1 2

3 45

B C

D EFalha de comunicação

A1 2

3 45

B C

D ERestabelecendo (ou iniciando) de comunicação


Exemplo ...

A1 2

3 45

B C

D E

Hello

Hello

Database DescriptionDatabase Description

Link Status RequestLink Status Update

Link Status Acknowledge


Frame OSPF

Version Type Message Length

Source Route IP Address

Area ID

Checksum Authentication Type

Authentication (Octets 0-3)

Authentication (Octets 4-7)

1 Hello2 Database Description3 Link Status Request4 Link Status Update5 Link Status Acknowledment


Hello Message

OSPF Header Type=1

Network Mask

Dead Timer Hello Inter G. Priority

Designated Router

Backup Designated Router

Neighbor1 IP Address

...........

Neighborn IP Address


Database Descriptor

OSPF Header Type=2

Must be Zero I M S

Data Base Sequence Number

Link Type

Link ID

Advertising Router

Link Sequence Number

Link Checksum Link Age

1 Router Link2 Network Link3 Summary Link (IP Network)4 Sumary Link (link to border)5 External Link


Link Status Request Message

OSPF Header Type=3

Link Type

Link ID

Advertising Router

.........


Link Status Update Message

OSPF Header Type=4

Number of Link Status Advertisements

Link Status Advertisement1

..............

Link Status Advertisement n


Link Status Advertisment

Link Type

Link ID

Advertising Router

Link Sequence Number

Link Checksum Link Age


Topologias de Rede

O OSPF trabalha com as seguintes topologiasBroadcast Multiaccess

Pode ser um LAN com uma Ethernet, Token Ring ou FDDI O OSPF envia tráfego em broadcast É necessário escolhar um roteador desginado (DR) e um

roteador designado de backup (BDR)Ponto-a-Ponto

Não é necessário um roteador designado, nem seu backup Tráfego em multicast (224.0.0.5)

Ponto-a-Multiponto Uma interface de origem conectada a vários destinos Trata como uma série de ligações ponto-a-ponto


Topologias

Nonbroadcast Multiaccess Parece com ponto-a-ponto, mas muitos destinos são possíveis

WAN: X.25 ou Frame Relay

OSPF trata esta rede como uma topologia de broadcast, representada por uma subrede

Necessita de seleção manual do DR e do BDR

Todo tráfego entre vizinhos será replicado em todos os enlaces físicos usando um endereço de unicast, uma vez que multicast e broadcast não são suportados.

Frame Relay


Topologias...

Virtual Links Conexão virtual para uma área remota que não tem qualquer

conexão com o backbone

Usada para criar um túnel de tráfego

Envia dados usando endereços unicast


Roteadores Designados

São necessário em redes de broadcast para evitar a criação de inúmero enlaces entre todos os

roteadores diminuir o número de mensagens do OSPF circulando

na rede

Como eleger?Dinâmica

O roteador com o ID ou endereço IP mais alto

Manual


Múltiplas Métricas

Tipos de métricasmaior throughtputmenor delaycusto mais baixomelhor confiabilidade

Tratar diferentes métrica exigedocumentar várias métricas para os diferentes enlacescalcular diferentes tabelas de roteamento para cada

métricarepresentar a métrica selecionada em cada pacote


Exemplo1: enlace de satélite T1

2 e 3: enlace T1 terrestre

4 e 5: enlaces de 64Kbps terrestre

OBS: satélite tem delay de 275 ms

enlaces terrestre tem 10 ms

1

23 4

5

C D E

A B

D, C, A e B tem throughput de 1.5 Mbps e delay de 295ms D, E e B tem throughtput de 64kbps e delay de 20ms 1.ª Métrica: throughput 2.ª Métrica: delay Decisões de métricas tem de ser coerentes em todos os roteadores

Considere que D receba de B um pacote e o roteie considerando o melhor throughput, então irá para C.

E C roteie considerando o melhor delay ?????


Solução

Os pacotes devem ter a indicação clara de qual a métrica a ser utilizada.

OSPF versão 2 suporta esta extensão


Múltiplos Paths

Caminhos de A para E através de B ou D tem a mesma métrica

Análises Matemáticas provam que dividir o tráfego é mais eficiente

A1 2

3 45

6

B C

D E


Múltiplos Paths

Enlaces com métricas diferenciadas?Dividir proporcionalmenteLoop

Solução: um pacote enviado por X pode ser retransmitido através de Y, somente se Y for mais próximo do destino que o nodo local.

Altere o algoritmo SPF para esta situação


Múltiplas Áreas

Redução do tamanho da base (mapa)Tempo de processamento das rotasRedução do volume de mensagens de atualizaçãoRoteamento hierárquico: divide a rede em um

conjunto de partes independentes interligadas por um área de backbone.Os mapas de área incluem somente o estado do enlaces

da áreaFlooding ocorre somente até os limites da áreaRotas são calculadas somente para os enlaces da área


Múltiplas Áreas

Roteadores da Área de BackboneArea Border RoutersEles mantém uma mapa para cada áreaEmitem mensagens contendo “summary links”

Roteadores de Borda ExternorExternal Border Routers


Exemplo

Áreas A e CBackbone BAB2 receberá de AB4 informações sumarizadasAB2 receberá de BB0 rotas externas

a1

a2 b3

a3A3

A1 AB2

BB0 BB1

C4AB4

BC1

BC3

C2

b2

b1

b6

b4

b5

c1

c2

c3

prof.ª ana bensoredes de computadores - pucrs - algoritmo link state protocolo ospf

Documents