Curso Superior em Redes de Computadores Roteamento IP

Curso Superior em Redes de Computadores Roteamento IP UNICAST OSPF – Parte 1 Prof. Sales Filho <salesfilho@cefetrn. br>

Objetivo n Apresentar os conceitos do protocolo OSPF (Open Shortest Path First) n Realizar a comparação entre o protocolo OSPF e o RIP n Apresentar o algoritmo de roteamento Dijkstra 2

Open Shortest Path First OSPF Protocolo de roteamento desenvolvido para redes IP pelo grupo de trabalho do Interior Gateway Protocol – IGP da IETF n Criado para substituir o RIP, que mostravase incapaz de operar em grandes redes n Padrão aberto e bastante difundido entre os fabricantes de roteadores. n 3

Open Shortest Path First OSPF n n n Protocolo de roteamento tipo IGP (Interior) Substitui o RIP Padronizado pela RFC 2328 Algoritmo SPF (Shortest Path First ) Protocolo de Estado de enlace (Link state) Métrica: custo de saída da interface n M=108/velocidade do enlace Convergência rápida das tabelas de rotas n Utilizado em redes de médio e grande porte n Adota uma estrutura hierárquica de roteamento n 4

Comparação de RIPv 2 x OSPF Característica RIP OSPF Limite de saltos (hops) 15 Não Suporta VLSM (Variable Length Subnet Mask) Sim Multicasting periódico da tabela de roteamento Sim Não Broadcasting somente quando a tabela é atualizada Não Sim Atualização de tabelas de rotas com mensagens IP Multicast Sim Convergência das tabelas de roteamento Lenta Rápida Decisão de roteamento baseada somente em saltos Sim Não Decisão de roteamento baseada em várias métricas Não Sim Rotas alternativas para o mesmo destino Não Sim Hierarquia de roteamento (divisão em áreas) Não Sim Autenticação das mensagens de atualização de rotas Sim Comunicação com protocolos exteriores Sim 5

Conceito de Estado do Enlace n n O Estado do enlace pode ser considerado como uma descrição da interface do roteador e seu relacionamento com os roteadores vizinhos n n Endereço IP e máscara Tipo de protocolo de encapsulamento n n Substitui o protocolo de vetor-distância Características Link State Routing Protocol n n n Descobrir seus vizinhos e seus endereços de rede Calcular o retardo ou custo para cada um dos seus vizinhos Construir um pacote informando tudo que aprendeu Propagar o pacote para todos os roteadores Calcular o menor caminho para todos os roteadores 6

Algoritmo SPF – Dijkstra – (1) n. O roteamento pelo caminho mais curto se baseia no algoritmo Dijkstra n Basicamente consiste em construir um grafo da rede, onde cada nó representa um roteador e o arco que interliga um par de nós representa um link 7

Algoritmo SPF – Dijkstra – (2) n Grafo da rede B C E A F D G H 8

Algoritmo SPF – Dijkstra – (3) n n n Cada nó é etiquetado com a distância desde o nó fonte, ao longo do melhor caminho conhecido Inicialmente todos os nós são etiquetados com “∞” À medida que o algoritmo vai calculando os caminhos mais curtos, as etiquetas vão mudando Uma etiqueta pode ser experimental ou permanente Inicialmente todas as etiquetas são experimentais Quando uma etiqueta representa o menor caminho possível entre a fonte e o nó específico, ela se torna permanente e não será mais alterada. 9

Algoritmo SPF – Dijkstra – (4) C (∞, -) B(2, A) 7 2 2 E (∞, -) A 2 F (∞, -) 3 3 D (∞, -) 2 6 1 G (6, A) n 2 4 H (∞, -) Exemplo de funcionamento do Algoritmo SPF n n n Os números representam o custo das rotas Desejamos determinar o menor caminho entre A e D 1) Nó A é marcado como permanente (círculo cheio) 2) Nó A é chamado de “nó de trabalho” 3) Cada um dos nós adjacentes ao nó A é examinado e re-etiquetado com a distância entre ele e o nó A 10

Algoritmo SPF – Dijkstra – (5) C (9, B) B(2, A) 7 2 2 E (4, B) A 2 F (∞, -) 3 3 D (∞, -) 2 6 1 G (6, A) n 2 4 H (∞, -) Exemplo de funcionamento do Algoritmo SPF 4) Sempre que um nó for re-etiquetado, é marcado com a identificação do nó a partir do qual o cálculo foi feito, para permitir a reconstrução do caminho final n 5) Tendo sido examinados todos os nós adjacentes ao nó A, aquele com menor valor é feito nó permanente, passando a ser o novo “nó de trabalho“, no caso o nó B. n 11

Algoritmo SPF – Dijkstra – (6) C (9, B) B(2, A) 7 2 2 E (4, B) A 2 F (6, E) 3 3 D (∞, -) 2 6 1 G (5, E) n 2 4 H (∞, -) Exemplo de funcionamento do Algoritmo SPF 6) A partir do novo nó de trabalho (nó B), cada um dos nós adjacentes é examinado. Se a soma da etiqueta em B com a distância entre o nó B e o nó que está sendo examinado for menor que o valor da etiqueta daquele nó, está definido o menor caminho e o nó é re-etiquetado n 7) Após todos os nós adjacentes ao nó de trabalho serem examinados, o nó com menor valor torna-se permanente e passa a ser o novo nó de trabalho (nó E) n 12

Algoritmo SPF – Dijkstra – (7) C (9, B) B(2, A) 7 2 2 E (4, B) A 2 F (6, E) 3 3 D (∞, -) 2 6 1 G (5, E) n 2 4 H (9, G) Exemplo de funcionamento do Algoritmo SPF 8) A partir do novo nó de trabalho (nó E), cada um dos nós adjacentes é examinado. Se a soma da etiqueta em E com a distância entre o nó E e o nó que está sendo examinado for menor que o valor da etiqueta daquele nó, está definido o menor caminho e o nó é re-etiquetado n 9) Após todos os nós adjacentes ao nó de trabalho serem examinados, o nó com menor valor torna-se permanente e passa a ser o novo nó de trabalho (nó G) n 13

Algoritmo SPF – Dijkstra – (8) C (9, B) B(2, A) 7 2 2 E (4, B) A 2 F (6, E) 3 3 D (∞, -) 2 6 1 G (5, A) n 2 4 H (8, F) Exemplo de funcionamento do Algoritmo SPF 10) A partir do novo nó de trabalho (nó G), cada um dos nós adjacentes é examinado. n 11) Após todos os nós adjacentes ao nó de trabalho serem examinados, o nó com menor valor torna-se permanente e passa a ser o novo nó de trabalho (nó F) n 14

Algoritmo SPF – Dijkstra – (8) C (9, B) B(2, A) 7 2 2 E (4, B) A 2 F (6, E) 3 3 D (10, H) 2 6 1 G (5, A) n 2 4 H (8, F) Exemplo de funcionamento do Algoritmo SPF 12) A partir do novo nó de trabalho (nó F), cada um dos nós adjacentes é examinado. n 13) Após todos os nós adjacentes ao nó de trabalho serem examinados, o nó com menor valor torna-se permanente e passa a ser o novo nó de trabalho (nó H) n 14) A partir do nó H determina-se o nó D n 15

Algoritmo SPF – Dijkstra – (9) C (9, B) B(2, A) 7 2 2 E (4, B) A 2 F (6, E) 3 3 D (10, H) 2 6 1 G (5, A) n 2 4 H (8, F) Exemplo de funcionamento do Algoritmo SPF 12) A partir do novo nó de trabalho (nó F), cada um dos nós adjacentes é examinado. n 13) Após todos os nós adjacentes ao nó de trabalho serem examinados, o nó com menor valor torna-se permanente e passa a ser o novo nó de trabalho (nó H) n 14) A partir do nó H determina-se o nó D n 16

Funcionamento do protocolo SPF 1. O roteador gera um anúncio de estado de enlace 2. Os roteadores trocam informações entre si usando o protocolo flooding (inundação) n 3. Após completar o banco de dados, cada roteador calcula o caminho mais curto para os demais n 4. Se nenhuma alteração de topologia ocorrer, nenhuma informação será trocada entre os roteadores; se ocorrer mudança, o caminho mais curto será recalculado. n n 17

Funcionamento do protocolo SPF n Acesse o endereço abaixo e refaça a atividade (passo-a-passo) procurando entender o algoritmo. n http: //www. dgp. toronto. edu/people/James. Stewart/ 270/9798 s/Laffra/Dijkstra. Applet. html 18

Referências Comer, Douglas E. , Interligação de Redes Com Tcp/ip n James F. Kurose, Redes de Computadores e a Internet n Escola Superior de Redes, Arquitetura e Protocolos de Redes TCP/IP n Escola Superior de Redes, Roteamento avançado n 19