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RoteamentoAS e OSPF

Prof. Alexandre Beletti

AS – Autonomous System

• Como cada rede é independente, todas elas podem usar diferentes algoritmos.

• Por serem independentes umas das outras, com frequência cada rede de uma inter-rede é denominada sistema autonômo (AS —Autonomous System).

• Falaremos mais sobre ASs...

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Inter-rede: Modelo X Grafo

Modelo Grafo

Níveis de Roteamento

• Em cada rede é usado um protocolo de gateway interior (interior gateway protocol)

• No entanto, entre as redes e usado um protocolo de gateway exterior — exterior gateway protocol ("gateway" é um termo antigo para "roteador").

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Internet: Redes Interconectadas

Introdução

• As redes internas das empresas X, Y e Z podem ser vistas como três ASs, se todas estiverem na Internet

• Internamente, todas as três podem fazer uso de algoritmos de roteamento distintos

• Mesmo considerando que cada uma possa ter um algoritmo distinto, devemos ter um padrão que simplifique o roteamento interno

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Introdução

• Estudaremos o roteamento em um AS

• Um algoritmo de roteamento em um SA échamado protocolo de gateway interior

• Um algoritmo para roteamento entre SAs é chamado protocolo de gateway exterior

OSPF

• Open Shortest Path First

• O RIP (gateway interior) funciona bem em sistemas pequenos

• Em 1988 começaram a trabalhar no OSPF

• Se tornou um padrão em 1990

• As empresas passaram a utilizá-lo e passou a ser o principal protocolo de gateway interior

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Requisitos do Projeto

1. Amplamente divulgado na literatura (Open)

2. Considerar uma variedade de unidade de medidas (ex: distância física, retardo)

3. Algoritmo dinâmico (adaptável automaticamente as alterações na topologia)

4. Roteamento baseado no tipo de serviço (utilizou o campo Type do IP)

5. Balancear carga

Requisitos do Projeto

6. Suporte para sistemas hierárquicos

7. Um certo nível de segurança

8. Saber lidar com roteadores conectados a Internet por meio de túnel

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Compatibilidade – Tipos de Rede

• Linhas ponto a ponto entre, exatamente, dois roteadores.

• Redes de multiacesso com difusão (por exemplo, a maioria das LANs).

• Redes de multiacesso sem difusão (por exemplo, a maioria das WANs comutadas por pacotes).

Rede Multiacesso

• Uma rede de multiacesso é aquela que pode ter vários roteadores e cada um dos quais pode se comunicar diretamente com todos os outros. Todas as LANs e WANs tem essa propriedade.

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Rede Multiacesso - AS

OSPF - Funcionamento

• O OSPF funciona transformando o conjunto de redes, roteadores e linhas reais em um grafo orientado, no qual se atribui um custo (distancia, retardo etc.) a cada arco.

• Em seguida, o OSPF calcula o caminho mais curto com base nos pesos dos arcos.

• Uma conexão serial entre dois roteadores e representada por um par de arcos, um em cada sentido.

• Seus pesos podem ser diferentes.

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Representação Gráfica - Arcos

AS – “Continuação”

• Muitos dos SAs da Internet são grandes e difíceis de gerenciar

• O OSPF permite que eles sejam divididos em áreas numeradas

• Uma área é uma rede ou um conjunto de redes contiguas

• Essas áreas não se sobrepõem, mas não precisam ser completas, ou seja, talvez alguns roteadores não pertençam a nenhuma área

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AS – “Continuação”

• Uma área é uma generalização de uma sub-rede.

• Fora de uma área, a topologia e os detalhes da sub-rede não são visíveis

• Cada SA possui uma área de backbone, chamada área 0

AS e Hierarquia

• Ao contrário do RIP, o OSPF pode operar com hierarquias

• A maior entidade dentro da hierarquia é o sistema autônomo (Autonomous System, AS)

• AS é uma coleção de redes sob mesma administração e que têm uma estratégia de roteamento comum

• OSPF é um protocolo de roteamento intra-AS(interior gateway), embora seja capaz de receber e enviar rotas para outros ASs

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AS e Hierarquia

• Um AS pode ser divido em diversas áreas, que são grupos de redes adjacentes e host ligados

• Roteadores com múltiplas interfaces podem participar em múltiplas áreas

• Estes roteadores, chamados Roteadores de Borda de Área (Area Border Routers), mantêm uma base de dados topológica (referente à geometria) separada para cada área.

AS e Hierarquia

• A topologia de uma área é invisível para entidades fora dela

• Por manter separadas as topologias de área, o OSPF passa menos tráfego de roteamento do que se passaria se as ASs não fossem divididas

• O particionamento de área cria dois tipos de roteamento OSPF, dependo se a origem e o destino estão na mesma área ou em áreas diferentes

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AS e Hierarquia

• Roteamento intra-área é usado quando a origem e o destino estão na mesma área, e o roteamento inter-área é usado quando estão em áreas diferentes

• Num backbone (redes principais que conectam redes menores) OSPF é responsável por distribuir informações de roteamentoentre áreas

AS e Hierarquia

• Consiste de todos os roteadores de borda de área (Area Border Routers, ABR), redes que não estão totalmente contidas em uma área, e seus respectivos roteadores.

• A próxima figura mostra um exemplo de uma inter-rede com várias áreas

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AS OSPF = múltiplas áreas via roteadores

Exemplo

• Os roteadores 4, 5, 6, 10, 11 e 12 formam o backbone

• Se o host (computador principal de uma redes, que comanda ou controla a ação de outros computadores) H1 na área 3 deseja enviar um pacote ao host H2 na área 2, o pacote é enviado ao roteador 13, que o encaminha para o roteador 12, que envia ao roteador 11

• O roteador 11 então encaminha o pacote pelo backbone para o roteador de borda de área 10, que envia o pacote através de dois roteadores intra-área (roteadores 7 e 9) para ser encaminhado ao host H2.

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Backbone e OSPF

• O backbone em si é uma área OSPF, já que todos os roteadores do backbone usam os mesmos procedimentos e algoritmos para manter a informação de roteamento de dentro do backbone, que qualquer roteador de área manteria. A topologia do backbone é transparente para todos os roteadores inter-área, assim como a topologia de cada área são para o backbone

OSPF – 4 classes de roteadores

1. Os roteadores internos, que ficam inteiramente em uma área (ex: Roteador 1).

2. Os roteadores de borda de área, que conectam duas ou mais áreas (ex: Rot. 10).

3. Os roteadores de backbone, que ficam no backbone (ex: Roteador 6).

4. Os roteadores de fronteira do SA, que interagem com roteadores de outros SAs (ex: Roteador 5 possivelmente).

VEJA O PRÓXIMO SLIDE...

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AS + OSPF + BGP

Algoritmo SPF

• É a base do OSPF...

• Espera a indicação dos protocolos das camadas inferiores informando que o roteador está funcionando

• O roteador envia pacotes Hello para seus vizinhos e recebe o pacote Hello destes

• o pacote Hello também permite ao roteador saber se todos os outros roteadores ainda estão em funcionamento (keepalive)

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Algoritmo SPF

• Em redes multi-acesso (redes que suportam mais de dois roteadores), o protocolo Helloelege um roteador designado (designatedrouter), e um roteador designado substituto (backup).

• Além de outras tarefas, o roteador designado é responsável por gerar LSAs para toda a rede multi-acesso

• Estes roteadores permitem uma redução no tráfego de rede e no tamanho da base de dados topológicos

Formato do Pacote OSPF

• A primeira linha indica a quantidade de bytes

• A segunda é o título de cada campo

• A descrição de cada um dos campos está nos dois próximos slides

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Campos do OSPF (exceto Tipo)

• Versão: identifica a versão de OSPF utilizada• Tamanho do pacote: especifica o tamanho do pacote,

incluindo o cabeçalho OSPF, em octetos• ID do roteador: identifica a origem do pacote• ID da área: identifica a que área o pacote pertence. Todos

os pacotes OSPF estão associados a apenas uma área• Checksum: Confere o conteúdo do pacote para ver se

ocorreu algum dano durante o trânsito• Tipo de autenticação: Contém o tipo de autenticação. Todas

trocas no protocolo OSPF são autenticadas. O tipo de autenticação é configurável por área

• Autenticação: contém informações de autenticação• Dados: Contém informações encapsuladas de camadas

superiores

Campo Tipo

– Hello: estabelece e mantém a relação entre vizinhos– Descrição de base de dados: descreve o conteúdo da base

da dados. Estas mensagens são trocadas quando uma adjacência é incializada

– Pedido de link-state: pede partes da base de dados topológicos de roteadores vizinhos. Estas mensagens são trocadas após um roteador descobrir (examinado pacotes de descrição de base de dados) que partes de sua base de dados topológicos está com prazo de validade encerrado

– Atualização de link-state: responde a um pacote de pedido de link-state. Estas mensagens também são utilizadas para a difusão regular de LSAs. Diversos LSAs podem ser incluídos em um único pacote de atualização de link-state

– Reconhecimento de link-state: reconhece os pacotes de atualização de link-state

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Referências

• Tanenbaum, A.S., Redes de Computadores (Quarta Edição). Rio de Janeiro, Editora Campus.

• Redes de Computadores (UFRJ). http://www.gta.ufrj.br/grad/02_2/ospf/ospf.html

• OSPF (Wikipedia) http://pt.wikipedia.org/wiki/Open_Shortest_Path_First