PROTOCOLO

OSPF

Qu es OSPF?

Open Short Path First, es un protocolo de routing interno basado en el estado del enlace o algoritmo Short Path First, estndar de Internet, que ha sido desarrollado por un grupo de trabajo del IETF.

OSPF ha sido pensado para el entorno de Internet y su pila de protocolos TCP/IP, como un protocolo de routing interno, es decir, que distribuye informacin entre routers que pertenecen al mismo Sistema Autnomo.

Por qu OSPF?

OSPF es la respuesta de IAB a travs del IETF, ante la necesidad de crear un protocolo de routing interno que cubriera las necesidades en Internet de routing interno que el protocolo RIP v1 pona de manifiesto: Lenta respuesta a los cambios que se producan en la topologa

de la red. Poco bagaje en las mtricas utilizadas para medir la distancia

entre nodos. Imposibilidad de repartir el trafico entre dos nodos por varios

caminos si estos existan por la creacin de bucles que saturaban la red.

Imposibilidad de discernir diferentes tipos de servicios. Imposibilidad de discernir entre host, routers , diferentes tipos

de redes dentro de un mismo Sistema Autnomo.

Algunos de estos puntos han sido resueltos por RIPv2 que cuenta con un mayor nmero de mtricas as como soporta CIRD, routing por subnet y transmisin multicast.

Pero el desarrollo de OSPF por parte del IETF se basa fundamentalmente en la introduccin de una algoritmia diferente de la utilizada hasta el momento en los protocolos estndar de routing interno en TCP/IP para el calculo del camino mnimo entre dos nodos de una red: Algoritmo de Dijkstra.

OSPF

Comenz en 1987 En 1989, se publica OSPFv1 en RFC 1131. Esta versin

era experimental y nunca se implement. En 1991, se publica OSPFv2 en RFC 1247. En 1998, se actualiza OSPFv2 en RFC 2328. En 1999, se publica OSPFv3 en RFC 2740.

Encapsulamiento de mensajes OSPF

Encabezado del paquete OSPF

Contiene: ID del router, ID del rea y cdigo de tipo para el tipo de paquete OSPF

Encabezado del paquete IP

Contiene: direccin IP de origen, direccin IP de destino y campo de protocolo establecido en 89

Encabezado de trama de enlace de datos

Contiene: direccin MAC de origen y de destino

Encapsulamiento de paquetes OSPF

5 Tipos de paquetes OSPF

HELLO o Saludo se usa para: Identificar a los vecinos, para crear una base de datos en mapa local. Enviar seales de , al resto de routers para mantener el mapa

local . Elegir un router designado para una red multienvo Encontrar al router designado existente. Enviar seales de

Database Description o Descripcin de la base de datos (DBD) se usa para intercambiar informacin para que un router pueda descubrir los datos que le faltan durante la fase de inicializacin o sincronizacin cuando dos nodos han establecido una conectividad.

Link State Request o Solicitud de estado de enlace (LSR) se usa para pedir datos que un router se ha dado cuenta que le faltan en su base de datos o que estn obsoletos durante la fase de intercambio de informacin entre dos routers..

Link State Update o Actualizacin del estado del enlace (LSU) se usa como respuesta a los mensajes de Peticin de estado del enlace y tambin para informar dinmicamente de los cambios en la topologa de la red. El emisor retransmitir hasta que se confirme con un mensaje de ACK.

Link State Acknowledge o Acuse de recibo del estado del enlace (LSAck) se usa para confirmar la recepcin de una actualizacin del estado del enlace.

Protocolo de saludo Paquete de saludo OSPF

Funcin del paquete de saludo Detectar vecinos OSPF y establecer adyacencias Publicar pautas acerca de qu routers deben estar de acuerdo

para convertirse en vecinos Utilizado por redes de accesos mltiples para elegir un router

designado (DR) y un router designado de respaldo (BDR)

Contenido de un paquete de saludo ID del router que realiza la transmisin

Intervalos de saludo OSPF Generalmente, multicast (224.0.0.5).

Enviados cada 30 segundos para segmentos NBMA.

Intervalo muerto OSPF ste es el tiempo que debe transcurrir antes de que el vecino se considere

inactivo. El tiempo por defecto es de 4 veces el intervalo de saludo

Los paquetes de protocolo de saludo contienen informacin que se utiliza en la seleccin del:

Router designado (DR)

El DR es responsable de la actualizacin de todos los otros routers OSPF

Router designado de respaldo (BDR)

Este router asume las responsabilidades del DR si este ltimo falla

Actualizaciones de estado de enlace de OSPF

Funcin de una actualizacin de estado de enlace (LSU) Utilizada para entregar notificaciones del estado

de enlace.

Funcin de una notificacin de estado de enlace (LSA) Contiene informacin acerca de los vecinos y los

costos de las rutas

Algoritmo OSPF

Los routers OSPF construyen y mantienen la base de datos del estado de enlace que contiene las LSA recibidas de otros routers La informacin que aparece en la base de datos se

utiliza tras la ejecucin del algoritmo SPF de Dijkstra

El algoritmo SPF se utiliza para crear un rbol SPF

El rbol SPF se utiliza para completar la tabla de enrutamiento

Distancia administrativa

La distancia administrativa por defecto para OSPF es 110

Autenticacin OSPF

El objetivo es encriptar y autenticar la informacin de enrutamiento

sta es una configuracin especfica de cada interfaz

Los routers nicamente aceptan informacin de enrutamiento de otros routers que han sido configurados con la misma contrasea o la misma informacin de autenticacin

Funcionamiento bsico de OSPF

El fundamento principal en el cual se basa un protocolo de estado de enlace es en la existencia de un mapa de la red el cual es posedo por todos los nodos y que regularmente es actualizado.

Para llevar a cabo este propsito la red debe de ser capaz de entre otros objetivos de:

Almacenar en cada nodo el mapa de la red.

Ante cualquier cambio en la estructura de la red actuar rpidamente, con seguridad si crear bucles y teniendo en cuenta posibles particiones o uniones de la red.

Mapa de Red Local

La creacin del mapa de red local en cada router de la red se realiza a travs de una tabla donde:

Fila: representa a un router de la red; y cualquier cambio que le ocurra a ese router ser reflejado en este registro de la tabla a travs de los registros de descripcin.

Columna: representa los atributos de un router que son almacenados para cada nodo. Entre los principales atributos por nodo tenemos: un identificador de interfase, el nmero de enlace e informacin acerca del estado del enlace, o sea, el destino y la distancia o mtrica.

Con esta informacin en todos los router de la red el objetivo es que cada router sea capaz de crear su propio mapa de la red, que sean todos idnticos lo cual implicar que no se produzcan bucles y que la creacin de este mapa de red local se realiza en los router lo ms rpido posible.

Ejemplo A --- 1 --- B --- 2 --- C --- 4 --- D --- 3 --- A DE A ENLACE DISTANCIA A B 1 1 B C 2 1 C D 4 1 D A 3 1 B A 1 1 C B 2 1 D C 4 1 A D 3 1

Los routers envan peridicamente mensajes HELLO para que el resto de routers, tanto si pertenecen al mapa local como a un circuito virtual para sepan que estn activos.

Para que un router sepa que sus mensajes se estn escuchando los mensajes HELLO incluyen una lista de todos los identificadores de los vecinos cuyos saludos ha odo el emisor.

Respuesta ante un cambio en la topologa de la red

Un cambio en la topologa de la red es detectado en primer lugar o por el nodo que causo el cambio o por los nodos afectados por el enlace que provoco el cambio. El protocolo o mecanismo de actualizacin la informacin por la red debe ser rpido y seguro, y estos son los objetivos del protocolo de inundacin y de intercambio o sincronizacin empleado en OSPF.

Protocolo de Inundacin: The flooding Protocol. Este protocolo consiste en el paso de mensajes

entre nodos, partiendo el mensaje del nodo o nodos que han advertido el cambio, tal que cada nodo enva el mensaje recibido por todas sus interfaces menos por la que le llega siempre y cuando no haya recibido ese mensaje, para ello cada mensaje cuenta con un identificador de mensaje o contador de tiempo para constatar su validez.

Ejemplo Supongamos que en la red anterior el enlace que va del nodo A a B, queda

fuera de servicio tal que la distancia pasa a ser infinito. El mensaje que A enviara a D ser: Desde A hacia B, enlace 1, distancia infinito, numero 2. El mensaje que B enviara a C ser: Desde B hacia A, enlace 1, distancia infinito, numero 2. La base de datos despus del protocolo de flooding quedara:

DE A ENLACE DISTANCIA NUMERO A B 1 infinito 2 B C 2 1 1 C D 4 1 1 D A 3 1 1 B A 1 infinito 2 C B 2 1 1 D C 4 1 1 A D 3 1 1

Hay que tener que un cambio en un enlace de la red puede dejar aislados a unos nodos de la red, es decir, puede partir la red. Este cambio tal como est planteado el mapa local no es problema ya que aunque todos los nodos de la red inicial no tendrn el mismo mapa local este si que ser idntico para cada uno de los nodos en cada una de sus particiones.

Del mismo modo debemos considerar el caso contrario que ocurre cuando un cambio en la topologa de la red provoca una unin de redes de nodos, ya que pueden surgir problemas como la existencia de enlaces modificados en un mapa local de un nodo de una subred que no esta modificado en el mapa local de la otra subred. El proceso mediante el cual se produce el chequeo del mapa local de las diferentes subredes para formar uno idntico para todos los nodos de la nueva red se denomina:

Protocolo de Chequeo de Mapas: Bringing Up Adjacencies

Protocolo de Chequeo de Mapas

Se basa en la existencia de que existen identificadores de enlace y nmero de versiones, a partir de estos OSPF forma unos paquetes de descripcin del mapa local e inicializa un proceso de sincronizacin entre un par de routers de la red que tiene dos fases: Intercambio de paquetes de descripcin del mapa local

entre los nodos y en cada nodo creacin de una lista de nodos especiales a tener en cuenta o bien porque su nmero de versin es mayor que la copia local o bien porque no exista en ese mapa local el identificador del enlace.

Creacin en cada nodo de paquetes con informacin acerca de esos nodos especiales que se envan a sus vecinos para que corroboren la informacin.

Tras terminar este intercambio de informacin, ambos routers conocen:

Nodos que son obsoletos en su mapa local.

Nodos que no existan en su mapa local.

Los mensajes que se usan para solicitar todas las entradas que necesiten actualizacin son los Link State Request o mensajes de peticin de estado de enlace.

Los mensajes de respuesta son los Link State Update.

Caractersticas de OSPF

Respuesta rpida y sin bucles ante cambios. La algoritmia SPF sobre la que se basa OSPF permite

con la tecnologa actual que existe en los nodos un tiempo de respuesta en cuanto tiempo de computacin para el calculo del mapa local de la red mucho ms rpido que dicho calculo en el protocolo RIP. Adems como todos los nodos de la red calculan el mapa de manera idntica y poseen el mismo mapa se genera sin bucles ni nodos que se encuentren contando en infinito; principal problema sufrido por los protocolos basados en la algoritmia de vector distancia como RIP.

Seguridad ante los cambios. Para que el algoritmo de routing funcione adecuadamente debe

existir una copia idntica de la topologa de la red en cada nodo de esta.

Existen diversos fallos que pueden ocurrir en la red como fallos de los protocolos de sincronizacin o inundacin, errores de memoria, introduccin de informacin errnea.

El protocolo OSPF especifica que todos los intercambios entre routers deben ser autentificados. El OSPF permite una variedad de esquemas de autentificacin y tambin permite seleccionar un esquema para un rea diferente al esquena de otra rea. La idea detrs de la autentificacin es garantizar que slo los routers confiables difundan informacin de routing.

Soporte de mltiples mtricas. La tecnologa actual hace que sea posible soportar varias mtricas en

paralelo. Evaluando el camino entre dos nodos en base a diferentes mtricas es

tener distintos mejores caminos segn la mtrica utilizada en cada caso, pero surge la duda de cual es el mejor. Esta eleccin se realizara en base a los requisitos que existan en la comunicacin.

Diferentes mtricas utilizadas pueden ser: Mayor rendimiento Menor retardo Menor coste Mayor fiabilidad La posibilidad de utilizar varias mtricas para el calculo de una ruta,

implica que OSPF provea de un mecanismo para que una vez elegida una mtrica en un paquete para realizar su routing esta sea la misma siempre para ese paquete, esta caracterstica dota a OSPF de un routing de servicio de tipo en base a la mtrica.

Balanceado de carga en mltiples caminos.

OSPF permite el balanceado de carga entre los nodos que exista ms de un camino. Para realizar este balanceo aplica:

Una versin de SPF con una modificacin que impide la creacin de bucles parciales.

Un algoritmo que permite calcular la cantidad de trafico que debe ser enviado por cada camino.

Escalabilidad en el crecimiento de rutas externas. El continuo crecimiento de Internet es debido a que cada vez son ms los

sistemas autnomos que se conectan entre si a travs de routers externos. Adems de tener en cuenta la posibilidad de acceder al exterior del sistema autnomo a travs de un determinado router externo u otro se debe tener en cuenta que se tiene varios proveedores de servicios y es ms verstil elegir en cada momento el router exterior y servicio requerido que establecer una ruta y servicio por defecto cuando se trata de routing externo como se tenia hasta ahora.

OSPF soluciona este problema permitiendo tener en la base de datos del mapa local los denominados gateway link state records. Estos registros nos permiten almacenar el valor de las mtricas calculadas y hacen ms fcil el calculo de la ruta ptima para el exterior. Por cada entrada externa existir una nueva entrada de tipo gateway link state records en la base de datos, es decir, la base de datos crecer linealmente con el nmero de entradas externas tal como ocurre con los protocolos de vector distancia, pero el coste del calculo de las rutas crecer en funcin de N*log*N para OSPF y no en funcin de N2 como ocurre en los protocolos de vector distancia.

En resumen

Open Shortest Path First (OSPF) es un protocolo de enrutamiento de estado-enlace basado en estndares abiertos (RFC 2338). Es no propietario Mayor escalabilidad. Todos los routers conocen la estructura de la red. Intercambian paquetes de enrutamiento en el arranque del router y

cuando se producen cambios en algn enlace (cambios de topologa). Mejor aprovechamiento del ancho de banda.

Su principal caracterstica es que proporciona escalabilidad, que se basa en el diseo jerrquico y la divisin del sistema en reas. Rpida convergencia (estado-enlace). No tiene limitacin de tamao. Soporta VLSM (Variable Length Subnet Masking). Reduce la sobrecarga debida al enrutamiento y mejora el rendimiento.

Mejor criterio en la determinacin de la ruta. Diseo Jerrquico: Agrupamiento de miembros

Limitar el n de dispositivos a los que afecta un cambio.

Para proporcionar todas las ventajas mencionadas anteriormente, OSPF realiza procesos de comunicacin complejos entre los diferentes routers con el objeto de almacenar en las bases de datos topolgicas todas las relaciones de vecindad que existen en el sistema.

OSPF escala bien hasta redes de 1.000 routers, aunque para ello es necesario realizar divisin en reas.

En la actualidad, existen dos versiones de OSPF: Versin 2 IPv4 Versin 3 IPv6

OSPFv3 Open Shortest Path First versin 3 (OSPFv3 RFC 5340) es un

protocolo de enrutamiento de estado-enlace para IPv6 La implementacin de OSPF para IPv6 presenta las

siguientes caractersticas: Se basa en OSPFv2, pero aade ciertas mejoras Distribuye prefijos IPv6 Se ejecuta directamente sobre IPv6 No colisiona con OSPFv2

Esta implementacin aade adems algunos atributos especficos de IPv6 como: Direcciones de 128 bits El uso de direcciones de enlace local Soporta mltiples direcciones e instancias por interfaz Autenticacin con IPsec OSPF se ejecuta sobre enlaces en lugar de hacerlo sobre

subredes

Caractersticas y elementos que se mantienen de OSPFv2: Los tipos de paquetes: Hello, DBD, LSR, LSU, LSA

Los mecanismos para el descubrimiento de vecinos y el establecimiento de adyacencias

La inundacin de LSAs y la caducidad de las mismas (aunque ahora hay 3 tipos de mbitos)

Clculos SPF

Proceso de eleccin del DR

Soporte multirea, incluyendo NSSA

Soporte de mltiples tecnologas (NBMA, punto a punto y broadcast)

Router-ID de 32 bits, con formato de IPv4

Diferencias con OSPFv2: El proceso de enrutamiento se ejecuta/activa sobre

enlaces en lugar de hacerlo sobre una subred. El proceso se activa en las interfaces En IPv6 se utiliza el trmino enlace (link) para sustituir al

trmino red (network) y subred (subnet), utilizados en OSPF par IPv4

La sentencia network que se introduca en el submodo de configuracin de enrutameinto en OSPFv2 se sustituye por el comando ipv6 ospf process-id area area-id, que se aplica en las interfaces

Necesita direcciones IP link-local configuradas: Utiliza direcciones IPv6 de enlace local para identificar a los

vecinos adyacentes Esto implica que cuando se configura el comando ipv6 ospf

neighbor, la direccin IPv6 indicada debe ser una direccin IPv6 de enlace local

Hay tres mbitos de inundacin de LSAs: enlace local, rea y sistema autnomo

Diferencias con OSPFv2: Pueden existir mltiples instancias de OSPF ejecutndose

sobre una misma interfaz Esto implica que diferentes sistemas autnomos podran estar

ejecutndose sobre una misma infraestructura fsica, compartiendo equipos y enlaces; pero cada uno ejecutando una instancia del protocolo de enrutamiento OSPF distinta

Esto implica que, adems, un enlace podra pertenecer a diferentes reas al estar dando servicio a sistemas autnomos distintos

OSPFv3 incorpora un nuevo campo denominado Instance ID que permite la ejecucin de mltiples interfaces por enlace

Para que dos instancias se comuniquen entre s, deben tener el mismo Instance ID

Por defecto, el Instance ID es 0

Las direcciones multicast cambian: 224.0.0.5 FF02::05. Representa a todos los routers OSPF del

enlace 224.0.0.6 FF02::06. Representa a todos los DRs del enlace

Diferencias con OSPFv2: Eliminacin de la importancia semntica de las direcciones

IP Las direcciones IP no estn presentes en la cabecera OSPF de los

mensajes Las LSA de tipo 1 (router) y de tipo 2 (network) no publican informacin

sobre las redes que tienen asociadas Se incluye la informacin de prefijo y longitud de prefijo en la parte de

datos en nueva LSA LSA de tipo 9: Publican informacin de las redes asociadas a un

router o a un enlace multirea

El router ID, rea ID y link-state ID siguen siendo de 32 bits El DR y el BDR se identifican por su router ID y no por su direccin

IP

Se mejora la seguridad: OSPFv3 utiliza IPsec: Usa extensiones de cabecera ESP/AH en lugar de los mecanismos

tpicos de OSPFv2. Los mecanismos de autenticacin antiguos desaparecen.

Es funcin de IPv6 e IPsec proporcionar los mecanismos de autenticacin necesarios

RESUMEN

Protocolo estndar

Protocolo estado de enlace

Utiliza el algoritmo de Dijkstra SPF

Classless

Mtrica = cost

Autenticacion: plain, MD5

Plain.- el password no va encriptado por la red MD5.- Message digest 5, un algoritmo de encriptacin, el password va encriptado por la red

Ejemplo Configuracin OSPF en red P2P

Ejemplo Configuracin OSPF en red Broadcast

Los routers DR (Designated Router) y BDR (Backup Designated Router) se establecen para que en un segmento con varios routers no tengan que establecer relacin de vecino todos con todos. El funcionamiento es que todos ellos establecen relacin con el DR y con el BDR. El BDR no hace nada mientras el DR est activo. El DR se encarga de distribuir a todos los dems routers los cambios que cualquiera de ellos indique en sus enlaces. La relacin entre cualquier router y el DR o el BDR se llama adyacencia Para elegir al DR y al BDR, se fijan en el valor de Router Priority del paquete

Hello. El router con mayor prioridad es el DR y el siguiente es el BDR. Si son iguales (por defecto es 1 y hay que configurarla) se elige el Router ID ms alto como DR y el siguiente como BDR. Un router en el que se haya configurado prioridad cero no puede ser ni DR ni BDR.

Una vez que se ha elegido al DR y al BDR, estos no cambian nunca, aunque lo hagan las prioridades o las direcciones IP. Cuando el DR falla, el BDR pasa a ser DR, y se elige a un nuevo BDR. Si se cae el BDR, se elige a un nuevo BDR.

Esto es por cada segmento, por lo que un router puede ser DR en un segmento y no serlo en otra interface.