(Open Shortest Path First) OSPF Optativa IUDABOL – Carrera de Ing. De Telecomunicaciones Página 1 de 14 (Open Shortest Path First) OSPF I. HISTORIA OSPF y GENERALIDADES Inició en 1987 por un grupo de trabajo de OSPF. Inicio una primera versión de OSPF pero no se consolidó. En 1991 se publicó OSPFv2 en RFC-1247, actualizada en 1998 RFC-2328 con la especificación usada hoy en día. En 1999 se publicó OSPF v3 para IPv6, RFC-2740. OSPF es un protocolo de enrutamiento tipo IGP. Soporta VLSM y CIDR. OSPF es un protocolo de enrutamiento “Link State” desarrollado para reemplazar RIP. Es un protocolo de enrutamiento Sin Clase. Utiliza el concepto de áreas para controlar de modo más eficiente las operaciones de red. Cisco utiliza el ancho de banda como la métrica de costo de OSPF. OSPF tiene una distancia administrativa de 110. OSPF utiliza el algoritmo basado “primero la ruta más corta”, y el coste más bajo hacia el enlace. El OSPF está basado en estándares abiertos, es decir, está abierto al público y no esta patentado como el protocolo EIGRP. II. INTRODUCCIÓN OSPF es un protocolo de enrutamiento sin clase y de estado del enlace, cuya versión actual para IPv4 es la OSPFv2 descrita en la RFC 2328. Entre sus características básicas habría que destacar las siguientes: Sus mensajes se encapsulan en un paquete IP con indicador de protocolo 89. La dirección de destino se establece para una de dos direcciones multicast: 224.0.0.5 ó 224.0.0.6. Si el paquete OSPF se encapsula en una trama de Ethernet, la dirección MAC de destino es también una dirección multicast: 01-00-5E-00-00-05 o 01-00-5E-00-00-06. (Open Shortest Path First) OSPF Optativa I UDABOL – Carrera de Ing. De Telecomunicaciones Página 2 de 14 Tiene asignada una distancia administrativa de 110 Existen cinco tipos de paquetes OSPF: Paquete Hello. Se utiliza para mantener activa la conexión OSPF con otros routers adyacentes Paquete DBD (DataBase Description). Contiene información de la base de datos del router que lo emite acerca del estado de los enlaces locales a este. Paquete LSR (Link-State Request). Es una solicitud de información sobre cualquier entrada de la base de datos de estado del enlace. Paquete LSU (Link-State Update). Es una respuesta a las peticiones LSR y contiene diferentes tipos de notificaciones sobre el estado del enlace, LSA (Link- State Advertisement). Paquete LSAck (Link-State acknowledgment). Es un acuse de recibo de un paquete LSU. 2.1. ALGORITMO SPF Calcula costos a lo largo de cada ruta, desde el origen hasta el destino, este costo es calculado por cada router hacia cada destino en la topología. (Esquema del algoritmo SPF) (Open Shortest Path First) OSPF Optativa I UDABOL – Carrera de Ing. De Telecomunicaciones Página 3 de 14 OSPF utiliza el algoritmo SPF, éste determina la mejor ruta hacia el destino. SPF añade los costes, definido como un valor basado en el ancho de banda. SPF fue creado por un informático Alemán (Edsger Dijkstra) en 1959. SPF calcula una ruta más corta y libre de bucles. 2.2. MENSAJE OSPF (Formato del mensaje OSPF) Cada router OSPF mantiene una base de datos de link-state que contiene las LSA recibidas por parte de todos los demás routers. Una vez que un router recibió todas las LSA y creó su base de datos de link-state local, OSPF utiliza el algoritmo SPF (primero el camino más corto, Shortest Path First) de Dijkstra para crear un árbol SPF. El árbol SPF luego se utiliza para completar la tabla de enrutamiento IP con las mejores rutas para cada red. Esto implica que cada router mantiene un árbol propio y que no tiene porqué ser similar al de los routers del mismo dominio de enrutamiento. El proceso de activación y configuración de OSPF requiere los siguientes pasos en cada router: 1. Activación del proceso asignándole un identificador propio que sólo tiene significado local al router (Open Shortest Path First) OSPF Optativa I UDABOL – Carrera de Ing. De Telecomunicaciones Página 4 de 14 2. Enumeración de las redes conectadas que formarán parte en el proceso de enrutamiento, indicando para cada una de ellas a. La dirección de red b. La máscara, en formato complementado a las máscaras de subred c. Un identificador de área OSPD. Número entero que coincidirá en todos los routers del área de enrutamiento que compartan información sobre el estado de los enlaces. En OSPF cada router tiene que tener una identificación propia e inequívoca que coincide, en el caso de los routers de Cisco, con el siguiente orden de precedencia: 1) La dirección IP configurada expresamente con tal fin (comando routerid). 2) Si no se configura expresamente, la dirección IP más alta de cualquier de sus interfaces de loopbak (son interfaces software activadas en cada router con el propósito de simular otras redes no existentes físicamente). 3) Si no se ha configurado ninguna interfaz de loopbak, la dirección IP más alta de cualquiera de sus interfaces físicas activas. El coste OSPF de una ruta es un valor entero que se obtiene sumando los costes individuales de cada uno de los enlaces que forman parte de la ruta. El coste individual de un enlace en los routers de Cisco tiene un valor de referencia de 108 por defecto. (Valores del costo de los distintos tipos de enlace en los routers Cisco) 2.3. TIPOS DE RED OSPF Las interfaces OSPF reconocen automáticamente tres tipos de redes: (Open Shortest Path First) OSPF Optativa I UDABOL – Carrera de Ing. De Telecomunicaciones Página 5 de 14 Multiacceso con capacidad de broadcast, tal como Ethernet: no se sabe de antemano cuántos routers estarán conectados. Se elige un router designado (DR) que se hace adyacente a todos los demás routers del segmento de broadcast. Redes punto a punto: sólo existen dos nodos y no se elige ningún DR ni BDR. Ambos routers llegan a ser completamente adyacentes entre sí. Multiacceso sin capacidad de broadcast (NBMA), tal como Frame Relay, X.25 y ATM. 2.4. TIPOS DE PAQUETES OSPF: Paquete HELLO (Saludo) OSPF.- Se utilizan para establecer y mantener la adyacencia con otros routers OSPF. HELLO publica parámetros entre los routers que acuerdan convertirse en vecinos. Se elige el DR y el BDR en redes de acceso múltiple como Ethernet. Se envían cada 10 segundos en redes multiacceso y punto a punto. Se envían cada 30 segundos en redes multiacceso sin broadcast (NBMA) como F.R, X.25 y ATM. Se envían a una dirección reservada multicast 224.0.05. El intervalo DEAD es el tiempo que un router espera por un mensaje HELLO antes de declarar al vecino “desactivado”. (Open Shortest Path First) OSPF Optativa I UDABOL – Carrera de Ing. De Telecomunicaciones Página 6 de 14 Cisco utiliza de forma predeterminada 4 veces el intervalo de Hello. (En redes NMBA es de 120 seg.) (Formato de Mensaje OSPF) Paquete LSU OSPF Actualizaciones “Link-State Update”. Utilizados para las actualizaciones de enrutamiento OSPF. Este paquete publica los LSA a los routers vecinos. Los LSA son “Link-State Advertisements” o publicaciones del estado del enlace. Un LSU se compone de uno o varios LSA’s. Paquete LSAck OSPF Paquete de reconocimiento del estado del enlace, utilizado para acusar recibo de las LSA de los vecinos. Paquete DataBase Description (DBD) Este paquete describe el contenido de la Base de Datos de estados de los enlaces de un router OSPF. (Open Shortest Path First) OSPF Optativa I UDABOL – Carrera de Ing. De Telecomunicaciones Página 7 de 14 2.5. TABLA TOPOLÓGICA OSPF Se construye con el estado de los enlaces de los routers OSPF. Esta información es procesada y a partir de esto se construye una base de datos topológica o de estado de enlaces. (Open Shortest Path First) OSPF Optativa I UDABOL – Carrera de Ing. De Telecomunicaciones Página 8 de 14 2.6. Tabla de Enrutamiento OSPF Cada router ejecuta el algoritmo SPF en su copia de la base de datos. Esto determina la mejor ruta hacia el destino. La ruta con el coste más bajo se añade a la tabla de enrutamiento, con un “O” delante. Completada la conversación… Una vez completas las bases de datos, cada router utiliza el algoritmo SPF para calcular una topología lógica sin bucles hacia cada red conocida. Se utiliza la ruta más corta con el menor costo para crear esta topología, por lo tanto, se selecciona la mejor ruta. Cuando existe un cambio en el estado de un enlace, los routers utilizan un proceso de inundación (flooding) para notificar a los demás routers en la red acerca del cambio. 2.7. Estados OSPF Los estados de una relación de vecindad son: Down Attempt Init 2-Way Exstart Exchange Loading Full a) Down: Es el primer estado e indica que no se ha escuchado ningún hello del vecino. (Open Shortest Path First) OSPF Optativa I UDABOL – Carrera de Ing. De Telecomunicaciones Página 9 de 14 b) Attempt: El router envía hello tipo unicast hacia el vecino, utilizado solo en redes NBMA. c) 2-Way: Se ha establecido una comunicación bidireccional entre 2 routers. d) Exstart: Intercambio de información del estado del enlace entre los routers y sus DR y BDR. e) Exchange: Los routers intercambian la información de la base de datos DBD. f) Loading: En este estado se produce el verdadero intercambio de la información de estado de enlace. g) Full: Finalmente los routers son totalmente adyacentes, se intercambian los LSA y las bases de datos de los routers están sincronizadas. Una vez en estado Full, se crean las tablas de enrutamiento y se inicia el enrutado de tráfico. (En estado Full, los LSA son enviados cuando exista algún cambio) 2.8. Comandos OSPF de área única OSPF se configura de manera similar a RIP, por medio de los comandos: Router(config)# router ospf id_proceso Router(config-router)# network netw_addr wildcard_mask area id_area El wildcard_mask es la inversa bit a bit de la máscara de red, así una préfijo /25 (netmask 255.255.255.128) sería wildcard 0.0.0.127 El id_proceso identifica distintos procesos OSPF en el mismo router, valor comprendido entre 1 y 65535; es un número local para el router y básicamente es irrelevante. El id_area identifica cada área, la 0 debe estar siempre. Es posible configurar una interfaz de loopback, que es una interfaz lógica, para este propósito. Al configurarse una interfaz loopback, OSPF usa esta dirección como ID del router, sin importar el valor. Comandos: Router(config)# interface loopback <number> Router(config-if)# ip address <ip-address> <subnet-mask> (Open Shortest Path First) OSPF Optativa I UDABOL – Carrera de Ing. De Telecomunicaciones Página 10 de 14 La interfaz de loopback se debe configurar con una dirección que use una máscara de subred de 32 bits de 255.255.255.255. Una máscara de subred de 32 bits se denomina una máscara de host porque la máscara de subred especifica la red de un host. 2.9. Modificación de la métrica OSPF El Cisco IOS determina automáticamente el coste basándose en el ancho de banda de la interfaz. Los enlaces tienen costes predeterminados basados en la tecnología que implementa un enlace. El 10 8 se puede cambiar con # auto-cost reference-bw (Valores de costo OSPF de Cisco) 2.10. Modificación de Coste/Bandwidth Cuando la interfaz serial no está funcionando realmente a la velocidad predeterminada, requiere una modificación manual, se utiliza el comando bandwidth. Ambos lados del enlace deben configurarse para tener el mismo valor. Otra opción sería utilizar el comando ip ospf cost, que permite especificar el costo de una interfaz. R1(config)# interface serial 0/0/0 R1(config-if)# bandwidth bandwidth-kbps R1(config)# interface serial 0/0/1 R1(config-if)# ip ospf cost 1562 (Open Shortest Path First) OSPF Optativa I UDABOL – Carrera de Ing. De Telecomunicaciones Página 11 de 14 2.11. Verificación de OSPF III. VENTAJAS Y DESVENTAJAS Ventajas de OSPF OSPF ofrece rápida convergencia y escalabilidad en redes mucho mayores. Al ser un estándar abierto soporta dispositivos de todos los fabricantes. Cada router posee una imagen completa y sincronizada de la red. Desventajas de OSPF Conlleva un alto uso de CPU y memoria del router. Una desventaja de usar OSPF es que solo soporta el conjunto de protocolos TCP/IP. Requieren un diseño de red jerárquico estricto para que una red se pueda dividir en áreas más pequeñas a fin de reducir el tamaño de las tablas de topología. (Open Shortest Path First) OSPF Optativa I UDABOL – Carrera de Ing. De Telecomunicaciones Página 12 de 14 IV. CONFIGURACIÓN, ACTIVACIÓN Y ANÁLISIS DEL PROTOCOLO OSPF Utilizando el simulador Cisco Packet Tracer, cree la topología de red que se muestra en el esquema de la Figura. Observe que cambian los tipos de enlace entre los routers. (Esquema de topología de red para análisis del protocolo OSPF) Para poder disponer de las conexiones señaladas en ese esquema, es necesario incluir en los routers Rb y Rc el módulo WIC-1ENET, que proporciona una (Open Shortest Path First) OSPF Optativa I UDABOL – Carrera de Ing. De Telecomunicaciones Página 13 de 14 conexión Ethernet (10BASE-T), para ello es necesario acceder a la pestaña de configuración física, apagar el router e insertar el módulo antes de volver a conectarlo. Configure el enlace serie entre Ra y Rb con la velocidad señalada. El enlace de las redes D y F debe realizarse mediante cable cruzado. Se mantiene el mismo esquema de direccionamiento que el mostrado en la Tabla 1 pero cambian los tipos y velocidades de los enlaces entre routers: La activación del protocolo OSPF debe llevarse a cabo en cada uno de los routers bajo una administración común. El proceso es el que se describe a continuación: 1. Acceder a la programación del router en modo consola (CLI). El sistema mostrará el prompt con el nombre del equipo: Router> 2. Entrar en el modo de ejecución de usuario privilegiado Router> enable Router# 3. Entrar en el modo de configuración global: Router# configure terminal Router(config)# 4. Activar el protocolo de enrutamiento OSPF asignándole un identificador de proceso: Router(config)> router ospf 1 Router(config-router)# 5. Incluya cada una de las redes en las notificaciones OSPF, para lo cual debe introducir el comando correspondiente incluyendo la dirección de red y la máscara correspondiente, en formato complementado. El comando requiere la inclusión del código identificador de área (cero, en nuestro caso). Router(config-router)# network X.X.X.X M.M.M.M area 0 Router(config-router)# network Y.Y.Y.Y N.N.N.N area 0 Router(config-router)# ... (Open Shortest Path First) OSPF Optativa I UDABOL – Carrera de Ing. De Telecomunicaciones Página 14 de 14 6. Finalice la configuración del protocolo OSPF para el router sobre el que se está operando. Router(config-router)# end Router# 7. Una vez finalizado el proceso de configuración del protocolo de enrutamiento, espere un tiempo prudencial antes de verificar que las tablas de enrutamiento de los routers han incorporado las rutas hasta las redes remotas. Observe el contenido de dichas tablas (analice los distintos campos y extraiga las conclusiones oportunas acerca de cada una de las entradas en esas tablas) utilizando la herramienta lupa del simulador Packet Tracer y desde la CLI de cada router mediante el siguiente comando: Router# show ip route V. BIBLIOGRAFIA http://www.dte.us.es/docencia/etsii/isa/isi/laboratorios/lab3-ospf.pdf https://nsrc.org/workshops/2004/CEDIA2/material/Introduccion_OSPF.pdf http://atc2.aut.uah.es/~jmruiz/Descarga_LE/Prac_3.ProtocolosEnrutamientoDin amico_RIP_y_OSPF.pdf ftp://hotel6dediciembre.com/pub/manuales/mikrotik/powerpoint/07- Dynamic%20Routing%20v0.2%20espa%F1ol.ppt http://ws.edu.isoc.org/workshops/2004/CEDIA2/material- orig/Introduccion_OSPF.ppt http://www.uv.es/fsoriano/AER/pr3_OSPF.pdf http://redes.upsin.edu.mx/herramientas/cisco/Practicas%20Modulo11/11.6.1.pdf http://www.redes-linux.com/manuales/routing/PIAM-Lab-4-OSPF-1.pdf http://www.cisco.com/cisco/web/support/LA/111/1116/1116386_iro-cfg.html