Algoritmo Link State Protocolo OSPF

Apresentação em tema: "Algoritmo Link State Protocolo OSPF"— Transcrição da apresentação:

1 Algoritmo Link State Protocolo OSPF

2 Algoritmo Link State Baseado no conceito de mapas distribuídos
todos 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

3 Link State - Mapa Exemplo
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 Exemplo Cada registro é divulgado pela estação “responsável” A 1 2 3 4 5 6 B C D E

4 Link State - Flooding A e B detectam a falha
1 2 3 4 5 B C D E Falha de comunicação A e B detectam a falha A e B alteram os registros na base de dados pelos quais são responsáveis A gera atualização para D e B para C e E C, D e E irão desencadear novas atualizações 6

5 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 Algoritmo Recebe mensagem Seleciona registro na base se o registro não está presente então adiciona e envia uma mensagem em broadcast para os vizinhos, exceto pelo enlace pelo qual foi recebida

6 Flooding senão se o número de seqüência da entrada na base < o número de seqüência da mensagem então atualiza e gera broadcast 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 se os números de seqüência são iguais não faz nada.

7 Exemplo Mensagem de A Mensagem de B Tabela Final
From A, to B, link 1, distance = infinite, number = 2. Mensagem de B From B to A, link 1, distance = infinite, number = 2 De Para Enlace Métrica Seq. A B 1 inf 2 A D B A 1 inf 2 B C B E C B C E D A D E E C E B E D

8 Adjacências - Atualização
1 2 3 4 5 B C D E Falha de comunicação Duas versões do mapa Mapa 1 -BCE A B inf 2 B A inf 2 E D inf 2 Mapa 1 - AD A B inf 2 B A inf 2 D E inf 2

9 Atualizações 1 2 Mapa BCE sofrerá atualizações que não serão refletidas no AD A B Falha de comunicação C 3 4 5 D E Mapa 1 -BCE A B inf B A inf B C inf C B inf E D inf

10 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 mapa 2.ª fase: solicita aos vizinhos os “registros interessantes” 3.ª fase: flooding

11 Problemas - No. de Seq. Quando um nodo da rede cai e volta rapidamente
não terá sido retirado dos mapas dos outros hosts irá realizar o flooding com seu número de seqüência incial esse número será mais antigo (menor) que os mantidos nos mapas dos vizinhos então 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.

12 Shortest Path First - SPF
Dijkstra - SPF 1. 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.

13 Shortest Path First - SPF
4. 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.

14 OSPF O protocolo OSPF utiliza outros protocolo para implementar seus mecanismos Hello, Flooding e Exchange Funcionamento Envia um pacote Hello para conhecer seus vizinhos Em redes de acesso múltiplo elege um roteador designado e um back-up Cada roteador envia periodicamente um LSA (link state advertisement) Calcula as rotas

15 Informações Seguras – Protocolo OSPF
Flooding tem reconhecimento hop-by-hop Os pacotes de descrição são transmitidos de forma segura Cada registro é protegido por um timer e é removido da base de dados caso não receba atualização Todos os registros são protegidos por checksum Todas as mensagens podem ser autenticadas por password.

16 OSPF x RIP Convergência rápida e sem loops
Suporta métricas precisas e se necessário várias métricas Suporta múltiplos caminhos para um mesmo destino Múltiplas Áreas Representação diferenciada para rotas externas

17 OSPF – Roteadores Vizinhos
“Vizinhos” são aqueles que compartilham o mesmo enlace físico Um roteador OSPF descobre os seus vizinhos enviando e recebendo mensagens do protocolo HELLO Um roteador envia a cada 10 segundos uma mensagem de HELLO em multicast para todos os enlaces diretamente conectados a ele Endereço de multicast: (ALLSPFRouters) Vizinhos respondem enviando uma mensagem de HELLO periodicamente

18 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 segundos As informações de topologia enviadas pelo transmissor permanecem na tabela enquanto forem recebidas mensagens de Hello.

19 Exemplo - OSPF A B C D E A B C D E 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
Falha de comunicação 5 D E 1 2 A B C 3 4 5 Restabelecendo (ou iniciando) de comunicação D E

20 Exemplo ... A B C D E 1 2 3 4 5 Link Status Acknowledge
Hello Database Description Link Status Request Link Status Update Link Status Acknowledge

21 Frame OSPF Version Type Message Length Source Route IP Address Area ID
1 Hello 2 Database Description 3 Link Status Request 4 Link Status Update 5 Link Status Acknowledment Version Type Message Length Source Route IP Address Area ID Checksum Authentication Type Authentication (Octets 0-3) Authentication (Octets 4-7)

22 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

23 Data Base Sequence Number
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 Link 2 Network Link 3 Summary Link (IP Network) 4 Sumary Link (link to border) 5 External Link

24 Link Status Request Message
OSPF Header Type=3 Link Type Link ID Advertising Router

25 Link Status Update Message
OSPF Header Type=4 Number of Link Status Advertisements Link Status Advertisement1 Link Status Advertisement n

26 Link Status Advertisment
Link Type Link ID Advertising Router Link Sequence Number Link Checksum Link Age

27 Topologias de Rede O OSPF trabalha com as seguintes topologias
Broadcast 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 ( ) Ponto-a-Multiponto Uma interface de origem conectada a vários destinos Trata como uma série de ligações ponto-a-ponto

28 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

29 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

30 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

31 Múltiplas Métricas Tipos de métricas Tratar diferentes métrica exige
maior throughtput menor delay custo mais baixo melhor confiabilidade Tratar diferentes métrica exige documentar várias métricas para os diferentes enlaces calcular diferentes tabelas de roteamento para cada métrica representar a métrica selecionada em cada pacote

32 Exemplo 1: 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 2 3 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 ?????

33 Solução Os pacotes devem ter a indicação clara de qual a métrica a ser utilizada. OSPF versão 2 suporta esta extensão

34 Múltiplos Paths A 1 2 3 4 5 6 B C D E Caminhos de A para E através de B ou D tem a mesma métrica Análises Matemáticas provam que dividir o tráfego é mais eficiente

35 Múltiplos Paths Enlaces com métricas diferenciadas?
Dividir proporcionalmente Loop 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

36 Múltiplas Áreas Redução do tamanho da base (mapa)
Tempo de processamento das rotas Redução do volume de mensagens de atualização Roteamento 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 área Flooding ocorre somente até os limites da área Rotas são calculadas somente para os enlaces da área

37 Múltiplas Áreas Roteadores da Área de Backbone
Area Border Routers Eles mantém uma mapa para cada área Emitem mensagens contendo “summary links” Roteadores de Borda Externor External Border Routers

38 Exemplo Áreas A e C Backbone B
AB2 BB0 BB1 C4 AB4 BC1 BC3 C2 b2 b1 b6 b4 b5 c1 c2 c3 Áreas A e C Backbone B AB2 receberá de AB4 informações sumarizadas AB2 receberá de BB0 rotas externas