Protocolo OSPF

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Prefácio 
O OSPF é um protocolo de gateway interno (IGP) projetado para redes IP, que é 
baseado nos princípios do roteamento do estado do link. O comportamento do estado do 
link fornece muitas vantagens alternativas para redes corporativas médias e grandes. Sua 
aplicação como um IGP é introduzida juntamente com informações relevantes para a 
compreensão da convergência e implementação do OSPF, para suportar o OSPF em redes 
corporativas 
 
Objectivos 
Após a conclusão desta seção, os formandos serão capazes de: 
 Explicar o processo de convergência do OSPF. 
 Descrever os diferentes tipos de rede suportados pelo OSPF. 
 Configurar com sucesso redes OSPF de área única. 
 
Open Shortest Path Firsrt (OSPF) 
 
Open Shortest Path First ou OSPF é considerado um protocolo de estado de link que é capaz de 
detectar rapidamente alterações topológicas dentro do sistema autônomo e estabelecer rotas sem loop 
em um curto período de tempo, com sobrecarga de comunicação adicional mínima para negociar 
alterações de topologia entre roteadores de peering. O OSPF também lida com problemas de 
escalabilidade que ocorrem quando a comunicação entre um número crescente de roteadores se torna 
tão extrema que começa a levar à instabilidade dentro do sistema autônomo. Isso é gerenciado por 
meio do uso de áreas que limitam o escopo da comunicação do roteador a um grupo isolado dentro do 
sistema autônomo, permitindo que redes pequenas, médias e até grandes sejam suportadas pelo OSPF. 
O protocolo também é capaz de trabalhar sobre outros protocolos, como o MPLS, um protocolo de 
troca de etiquetas, para fornecer escalabilidade de rede mesmo em locais geograficamente dispersos. 
Em termos de descoberta de caminho ideal, o OSPF fornece métricas de rota avançadas que fornecem 
mais precisão do que as métricas de rota aplicadas a protocolos como RIP para garantir que as rotas 
sejam otimizadas, com base não apenas na distância, mas também na velocidade do link. 
 
Comportamento de Convergência OSPF 
 
A convergência do OSPF requer que cada um e todos os roteadores que executam ativamente o 
protocolo OSPF tenham conhecimento do estado de todas as interfaces e adjacências (relação entre os 
roteadores aos quais estão conectados), a fim de estabelecer o melhor caminho para cada rede. Isso é 
inicialmente formado por meio da inundação de anúncios do estado do link (LSA), que são unidades de 
dados que contêm informações como redes conhecidas e estados de link para cada interface dentro de 
um domínio de roteamento. Cada roteador usará o LSA recebido para construir um banco de dados de 
estado de link (LSDB) que fornece a base para estabelecer a árvore de caminho mais curto para cada 
rede, cujas rotas são incorporadas à tabela de roteamento IP. 
Router ID 
 
O ID do roteador é um valor de 32 bits atribuído a cada roteador que está executando o protocolo 
OSPF. Este valor identifica exclusivamente o roteador dentro de um sistema autônomo. O ID do 
roteador pode ser atribuído manualmente ou pode ser obtido de um endereço configurado. Se uma 
interface lógica (loopback) tiver sido configurada, a ID do roteador será baseada no endereço IP da 
interface lógica configurada mais alta, caso existam várias interfaces lógicas. 
Se nenhuma interface lógica tiver sido configurada, o roteador usará o endereço IP mais alto 
configurado em uma interface física. Qualquer roteador que esteja executando o OSPF pode ser 
reiniciado usando o recurso de reinicialização normal para renovar o ID do roteador, caso um novo ID de 
roteador seja configurado. Recomenda-se que a ID do roteador seja configurada manualmente para 
evitar alterações inesperadas no ID do roteador no caso de alterações no endereço da interface. 
Tipos de Rede Suportados pelo OSPF 
 
O OSPF suporta vários tipos de rede e, em cada caso, aplicará um comportamento diferente em 
termos de como os relacionamentos vizinhos são formados e como a comunicação é facilitada. Ethernet 
representa uma forma de rede de transmissão que envolve vários roteadores conectados ao mesmo 
segmento de rede. Um dos principais problemas enfrentados diz respeito a como a comunicação ocorre 
entre os roteadores vizinhos para minimizar a sobrecarga de roteamento OSPF. Se uma rede Ethernet 
for estabelecida, o tipo de rede de transmissão será aplicado automaticamente no OSPF. 
 
Quando dois roteadores são estabelecidos em uma topologia ponto-a-ponto, o tipo de rede aplicado 
varia de acordo com a tecnologia de camada de mídia e link aplicada. Como mencionado, o uso de um 
meio Ethernet resultará no tipo de rede de transmissão para o OSPF ser atribuído automaticamente. 
Onde o meio físico é serial, o tipo de rede é considerado ponto-a-ponto. Formas comuns de protocolos 
que operam em mídia serial na camada de enlace incluem o protocolo PPP (Point-to-Point Protocol) e o 
HDLC (High-level Data Link Control). 
 
O OSPF pode operar em redes de acesso múltiplo que não suportam transmissões. Tais redes incluem 
Frame Relay e ATM que operam normalmente usando topologias de tipo hub e spoke, que dependem 
do uso de circuitos virtuais para que a comunicação seja alcançada. O OSPF pode especificar dois tipos 
de redes que podem ser aplicadas a links conectados a esses ambientes. O tipo de rede de acesso 
múltiplo sem difusão (NBMA) emula uma rede de difusão e, portanto, exige que cada interface de 
peering faça parte do mesmo segmento de rede. Ao contrário de uma rede de difusão, o NBMA 
encaminha pacotes OSPF como um unicast, exigindo assim que várias instâncias do mesmo pacote 
sejam geradas para cada destino. 
Ponto-a-Multiponto também pode ser aplicado como o tipo de rede para cada interface, caso em que 
um comportamento de tipo ponto-a-ponto é aplicado. Isso significa que cada peering deve estar 
associado a diferentes segmentos de rede. Os roteadores designados são associados a redes de 
transmissão e, portanto, são implementados por redes NBMA. O mais importante é o posicionamento 
de um DR que deve ser atribuído no nó do hub da arquitetura hub e spoke para garantir que todos os 
nós possam se comunicar com o DR. 
Roteador designado e roteador designado de backup 
 
Para endereçar e otimizar a comunicação do OSPF em redes de broadcast, o OSPF implementa um 
Roteador Designado (DR) que atua como um ponto central de comunicação para todos os outros 
roteadores associados a uma rede de broadcast em pelo menos uma interface. Em uma rede de 
transmissão teórica que não aplica um DR, pode-se entender que a comunicação segue uma fórmula n 
(n-1) / 2, onde n representa o número de interfaces de roteadores participantes do OSPF. No exemplo 
dado, isso se referiria a 6 adjacências entre todos os roteadores. Quando o DR é aplicado, todos os 
roteadores estabelecem um relacionamento com o DR ao qual é responsável por atuar como um ponto 
central de comunicação para todos os roteadores vizinhos em uma rede de transmissão. 
Um Roteador Designado de Backup (BDR) é um roteador que é escolhido para substituir o DR caso ele 
falhe. Como tal, é necessário que o BDR estabeleça um banco de dados de estado de link como o do DR 
para garantir a sincronização. Isso significa que todos os roteadores vizinhos também devem se 
comunicar com o BDR em uma rede de transmissão. Com a aplicação do DR e do BDR, o número de 
associações é reduzido de 6 para 5, pois o RTA e o RTB precisam apenas se comunicar com o DR e o BDR. 
Isto pode parecer ter um efeito mínimo, no entanto, quando isto é aplicado a uma rede contendo, por 
exemplo, 10 roteadores, ou seja, (10 * 9) / 2, a eficiência de comunicação resultante torna-se aparente. 
Estados vizinhos 
 
O OSPF cria adjacências entre roteadores vizinhos com o objetivo de trocar informações de 
roteamento. Nem todos os dois roteadores vizinhos se tornarão adjacentes, particularmente quando 
um dos dois roteadores que estabelecem uma adjacência for considerado não o DR ou o BDR. Essesroteadores são conhecidos como DROther e só reconhecem a presença do DROther, mas não 
estabelecem comunicação completa; este estado é conhecido como o estado vizinho. DRO Outros 
roteadores, no entanto, formam adjacência total com roteadores DR e BDR para permitir a 
sincronização do banco de dados de estado de link dos roteadores DR e BDR com cada um dos 
roteadores DROther. Essa sincronização é obtida estabelecendo um estado adjacente com cada 
DROther. 
Uma adjacência está ligada à rede que os dois roteadores têm em comum. Se dois roteadores 
tiverem várias redes em comum, eles poderão ter várias adjacências entre eles. 
 
 
 
 
 
Estabelecimento do estado do link 
 
Cada roteador que participa do OSPF fará a transição através de vários estados de link para obter um 
estado vizinho ou um estado adjacente. Todos os roteadores começam no estado inativo após a 
inicialização e passam por um processo de descoberta vizinho, que envolve, primeiramente, tornar uma 
presença de roteadores conhecida na rede OSPF por meio de um pacote Hello. Ao executar esta ação, o 
roteador fará a transição para um estado inicial. 
Quando o roteador recebe uma resposta na forma de um pacote Hello contendo o ID do roteador 
que recebe a resposta, um estado bidirecional será alcançado e um relacionamento vizinho será 
formado. No caso de redes NBMA, um estado de tentativa é alcançado quando a comunicação com o 
vizinho se torna inativa e uma tentativa está sendo feita para restabelecer a comunicação através do 
envio periódico de pacotes Hello. Os roteadores que não atingem um relacionamento adjacente 
permanecerão em um estado vizinho com um estado bidirecional de comunicação. 
Roteadores como DR e BDR criarão um estado vizinho adjacente com todos os outros roteadores 
vizinhos e, portanto, deverão trocar informações de estado de link para estabelecer um banco de dados 
de estado de link completo. Isso requer que os roteadores de peering que estabelecem uma adjacência 
primeiro negociem pela troca de informações de estado de link (ExStart) antes de proceder à troca de 
informações resumidas sobre as redes de que estão cientes. Os vizinhos podem identificar rotas de que 
não estão cientes ou não possuem informações atualizadas e, portanto, solicitar detalhes adicionais 
para essas rotas como parte do estado de carregamento. Um relacionamento totalmente sincronizado 
entre vizinhos é determinado pelo estado completo no qual os dois roteadores de peering podem ser 
considerados adjacentes.