Algoritmo Link State Protocolo OSPF Redes de Computadores

Algoritmo Link State Protocolo OSPF Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

Algoritmo Link State l Baseado no conceito de mapas distribuídos ðtodos os nodos do mapa tem uma cópia l O conteúdo das mensagens de atualização são as ligações de um nó a seus vizinhos, a identificação do enlace e o custo. l As informações divulgadas são acrescentadas ao mapa de quem as recebe l Caso, haja alterações do mapa devido a divulgação as rotas são recalculadas. l O protocolo OSPF Implementa o algoritmo Linkstate Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

Link State - Mapa l Exemplo A 1 3 B 2 C 4 5 D 6 E De A A B B B C C D D E E E Para B D A C E B E A E C B D Enlace 1 3 1 2 4 2 5 3 6 5 4 6 Métrica 1 1 1 l Cada registro é divulgado pela estação “responsável” Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

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

Flooding l D enviará para E, C enviará para E enviará para C e B l Loop? ðPrevenção do loop é feita pela utilização de um número de seqüência no pacote de atualização l 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 Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

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. Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

Exemplo l Mensagem de A ðFrom A, to B, link 1, distance = infinite, number = 2. l Mensagem de B ðFrom B to A, link 1, distance = infinite, number = 2 Tabela Final De A A B B B C C D D E E E Para B D A C E B E A E C B D Enlace 1 3 1 2 4 2 5 3 6 5 4 6 Métrica inf 1 1 1 1 1 Seq. 2 1 1 1 1 1 Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

Adjacências - Atualização A 1 3 B 2 Falha de comunicação C 4 D E 5 l Duas versões do mapa Mapa 1 -BCE Mapa 1 - AD A B 1 inf B A 1 inf D E 1 inf 2 2 2 A B 1 inf B A 1 inf E D 1 inf 2 2 2 Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

Atualizações A 3 1 B 2 Falha de comunicação C 4 D E 5 l Mapa BCE sofrerá atualizações que não serão refletidas no AD Mapa 1 -BCE A B B C E B A C B D 1 1 2 2 1 inf inf inf 2 2 2 Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

Reestabelecimento l Ao restabelecer a comunicação entre AD e BCE é necessário que ocorra um processo de sincronização l Pelo processo normal leva muito tempo para convergir l Sincronização - “data base description packets” ð 1. ª fase: nodo distribui o seu mapa ð 2. ª fase: solicita aos vizinhos os “registros interessantes” ð 3. ª fase: flooding Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

Problemas - No. de Seq. l Quando um nodo da rede cai e volta rapidamente ðnão terá sido retirado dos mapas dos outros hosts ðirá realizar o flooding com seu número de seqüência incial ðesse número será mais antigo (menor) que os mantidos nos mapas dos vizinhos ðentão 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. Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

Shortest Path First - SPF l 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. Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

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. Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

OSPF l O protocolo OSPF utiliza outros protocolo para implementar seus mecanismos ðHello, Flooding e Exchange l Funcionamento ðEnvia um pacote Hello para conhecer seus vizinhos ðEm redes de acesso múltiplo elege um roteador designado e um back-up ðCada roteador envia periodicamente um LSA (link state advertisement) ðCalcula as rotas Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

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

OSPF x RIP l Convergência rápida e sem loops l Suporta métricas precisas e se necessário várias métricas l Suporta múltiplos caminhos para um mesmo destino l Múltiplas Áreas l Representação diferenciada para rotas externas Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

OSPF – Roteadores Vizinhos l “Vizinhos” são aqueles que compartilham o mesmo enlace físico l Um roteador OSPF descobre os seus vizinhos enviando e recebendo mensagens do protocolo HELLO ðUm 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) ðVizinhos respondem enviando uma mensagem de HELLO periodicamente Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

Após o HELLO l Após os vizinhos terem sido estabelecidos eles passam a trocar informações de roteamento l Quando seu mapa da topologia está totalmente atualizado, ou seja, sincronizado, eles são denominados “fully adjacents” l O Hello continua sendo transmitido continuamente a cada 10 segundos ðAs informações de topologia enviadas pelo transmissor permanecem na tabela enquanto forem recebidas mensagens de Hello. Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

Exemplo - OSPF A 1 3 B 2 C 4 D A 3 E 1 B Falha de comunicação 5 2 C 4 D E 5 Restabelecendo (ou iniciando) de comunicação Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

Exemplo. . . Link Status Acknowledge Link Status Update Link Status Request Database Description Hello A 3 1 B 2 C 4 D E 5 Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

Frame OSPF Version Type 1 2 3 4 5 Hello Database Description Link Status Request Link Status Update Link Status Acknowledment Message Length Source Route IP Address Area ID Checksum Authentication Type Authentication (Octets 0 -3) Authentication (Octets 4 -7) Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

Hello Message OSPF Header Type=1 Network Mask Dead Timer Hello Inter G. Priority Designated Router Backup Designated Router Neighbor 1 IP Address. . . Neighborn IP Address Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

Database Descriptor OSPF Header Type=2 Must be Zero I M S 1 2 3 4 5 Router Link Network Link Summary Link (IP Network) Sumary Link (link to border) External Link Data Base Sequence Number Link Type Link ID Advertising Router Link Sequence Number Link Checksum Link Age Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

Link Status Request Message OSPF Header Type=3 Link Type Link ID Advertising Router. . Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

Link Status Update Message OSPF Header Type=4 Number of Link Status Advertisements Link Status Advertisement 1. . . Link Status Advertisement n Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

Link Status Advertisment Link Type Link ID Advertising Router Link Sequence Number Link Checksum Link Age Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

Topologias de Rede l O OSPF trabalha com as seguintes topologias ðBroadcast 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) ðPonto-a-Ponto Não é necessário um roteador designado, nem seu backup Tráfego em multicast (224. 0. 0. 5) ðPonto-a-Multiponto Uma interface de origem conectada a vários destinos Trata como uma série de ligações ponto-a-ponto Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

Topologias ðNonbroadcast 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 suportados. Frame Relay Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

Topologias. . . ðVirtual 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 Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

Roteadores Designados l São necessário em redes de broadcast para ðevitar a criação de inúmero enlaces entre todos os roteadores ðdiminuir o número de mensagens do OSPF circulando na rede l Como eleger? ðDinâmica O roteador com o ID ou endereço IP mais alto ðManual Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

Múltiplas Métricas l Tipos de métricas ðmaior throughtput ðmenor delay ðcusto mais baixo ðmelhor confiabilidade l Tratar diferentes métrica exige ðdocumentar várias métricas para os diferentes enlaces ðcalcular diferentes tabelas de roteamento para cada métrica ðrepresentar a métrica selecionada em cada pacote Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

Exemplo 1 A 2 C l l l 3 D 4 B 1: enlace de satélite T 1 2 e 3: enlace T 1 terrestre 4 e 5: enlaces de 64 Kbps terrestre E OBS: satélite tem delay de 275 ms enlaces terrestre tem 10 ms 5 D, C, A e B tem throughput de 1. 5 Mbps e delay de 295 ms D, E e B tem throughtput de 64 kbps e delay de 20 ms 1. ª Métrica: throughput 2. ª Métrica: delay Decisões de métricas tem de ser coerentes em todos os roteadores ð Considere que D receba de B um pacote e o roteie considerando o melhor throughput, então irá para C. ð E C roteie considerando o melhor delay ? ? ? Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

Solução l Os pacotes devem ter a indicação clara de qual a métrica a ser utilizada. l OSPF versão 2 suporta esta extensão Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

Múltiplos Paths A 1 3 B 2 C 4 D 6 E 5 l Caminhos de A para E através de B ou D tem a mesma métrica l Análises Matemáticas provam que dividir o tráfego é mais eficiente Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

Múltiplos Paths l Enlaces com métricas diferenciadas? ðDividir proporcionalmente ðLoop Solução: um pacote enviado por X pode ser retransmitido através de Y, somente se Y for mais próximo do destino que o nodo local. l Altere o algoritmo SPF para esta situação Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

Múltiplas Áreas l Redução do tamanho da base (mapa) l Tempo de processamento das rotas l Redução do volume de mensagens de atualização l Roteamento hierárquico: divide a rede em um conjunto de partes independentes interligadas por um área de backbone. ðOs mapas de área incluem somente o estado do enlaces da área ðFlooding ocorre somente até os limites da área ðRotas são calculadas somente para os enlaces da área Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

Múltiplas Áreas l Roteadores da Área de Backbone ðArea Border Routers ðEles mantém uma mapa para cada área ðEmitem mensagens contendo “summary links” l Roteadores de Borda Externor ðExternal Border Routers Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso

Exemplo BB 0 b 1 b 2 A 1 a 1 A 3 b 6 AB 2 BC 1 b 3 a 2 c 1 C 2 b 5 AB 4 a 3 BB 1 c 2 BC 3 b 4 c 3 C 4 l Áreas A e C l Backbone B l AB 2 receberá de AB 4 informações sumarizadas l AB 2 receberá de BB 0 rotas externas Redes de Computadores - PUCRS - Prof. ª Ana Benso