Piam routing-ospf

PIAM

Protocolos de encaminamiento

José Mª Barceló

IP Routing

• Indice:
– Repaso de conceptos de routing
– Routing interno: OSPF
– Routing externo: BGP
– Peering, puntos neutros, multi-homing, Internet

IP Routing - Repaso

• Funcionalidad de un router
– Si un host recibe un datagrama que no está dirigido a él, el host
descarta el datagrama
– Si un router recibe un datagrama que no está dirigido a él, intenta
encaminarlo a un host o a otro router à FORWARDING

tcp_input() tcp_output()

host
ip_input() ip_forwarding() ip_output()

router
Buffer Buffer
Driver Driver

IP Routing - Repaso

• Tabla de encaminamiento de un router
– Es necesario en la tabla de encaminamiento, información de a que
destino queremos enviar el paquete y a que interfaz hay que pasar
el paquete
– Si existe una “correspondencia explícita” a una entrada en la
tabla, el router sabe por que interfaz sacar la trama
– Si no existe una correspondencia explícita, normalmente habrá
una salida por defecto (gateway o router por defecto) à 0.0.0.0/0
198.5.2.0/24 ppp0
198.5.3.0/24

.12/24 .1/24 .1/24 .2/24
198.5.1.1/24
eth0 ppp0 ppp1

@IPdestino Máscara Gateway Interficie
198.5.3.0 255.255.255.0 0.0.0.0 eth0
198.5.2.0 255.255.255.0 0.0.0.0 ppp0
0.0.0.0 0.0.0.0 198.5.2.2 ppp0

IP Routing - Repaso

• ¿Qué hace un router cuando recibe un
datagrama?
– Extraer la @IPdest del datagrama recibido
– Accede a la tabla de encaminamiento donde va realizando
una operación de busqueda (matching)
• Si @IPdest AND Mask_tabla = IP destination_tabla entonces
encaminar por interficie indicada por la tabla
• última entrada en la tabla: router por defecto
• Sino coincide con ninguna entrada entonces enviar ICMP con error
network unreachable)
– Default Router (Router por defecto): router dentro de
una red al que se le envían aquellos datagramas que un host
u otro router no saben donde encaminar. El router por
defecto tienen más información que le permite encaminar

IP Routing - Repaso

• Longest Prefix Match: algoritmo optimizado que encuentra la
entrada en la que coincide con el prefijo más largo (e.g.;
Patricia Tree)
– Ejemplo: la dirección 19.5.2.34 pertenece a la red 19.5.2.0/28, mientras
que la dirección 19.5.2.167 pertenece a la red 19.5.2.0/24

@IPdestino/Másk Gateway Interficie
19.0.0.0/8 0.0.0.0 eth0
19.5.0.0/16 0.0.0.0 eth0
19.5.2.0/24 0.0.0.0 eth0
19.5.2.0/28 0.0.0.0 eth0

19.0.0.0/8 19.5.0.0/16 19.5.2.0/24 19.5.2.0/28

IP Routing - Repaso

• “Path determination”
– Proceso por el cual un router determina los posibles caminos por
los que puede reenviar un datagrama para que este llegue a su
destino
– El camino puede determinarse a partir de información introducida
por el administrador de red (estático) o a partir de información
(métricas) intercambiada por los routers (dinámico)
• Las métricas pueden ser muy variadas: saltos (“hops”), retardos,
cargas, ancho de banda, fiabilidad del enlace, ....
– La información que se intercambian los routers para permitir la
determinación de un camino es particular a cada protocolo de
encaminamiento, que define
• El formato y contenido de estos paquetes de encaminamiento que se
intercambian entre routers y la forma de intercambio (e.g.; unicast, broadcast,
multicast, ...)
• La periodicidad con que se intercambian los paquetes de encaminamiento
• Algoritmos asociados que permiten calcular el camino óptimo, y por tanto
decidir la interfaz de salida (e.g algoritmos de mínimo coste)

IP Routing - Repaso

• Concepto de “convergencia” en un protocolo de
encaminamiento
– Cuando la topología de la red cambia, los routers deben recalcular
las rutas y actualizar las tablas de encaminamiento
– El tiempo en que todos los routers alcanzan un conocimiento
homogéneo de la red se le llama “tiempo de convergencia”
– Tiempos de convergencia grandes implican que los routers tendrán
mayor dificultad para enviar los datagramas por la interfaz más
adecuada y por tanto descarte de paquetes
– Convergencia depende
• Distancia en hops desde el punto en que se produjo el cambio
• Cantidad de routers que usan el protocolo dinámico
• El ancho de banda y la carga de tráfico de la red
• La carga del router (CPU)
• El protocolo de encaminamiento usado (el algoritmo)
• La configuración que haga el administrador de la red (e.g.; red con
bucles por un mal diseño)

IP Routing

• Redes principales, agregación y sumarización:
– Red principal (“major network”): se refiere a la porción
de red de mayor rango de una dirección IP. Generalmente
la red principal es la clase a la que pertenece la subred
• la “major network” de las subredes 168.71.5.0/24 y 168.71.6.0/24
es 168.71.0.0/16 para ambas redes (es una clase B que ha sido
subneteada a redes de 24 bits)
• la “major network” de las subredes 10.1.1.0/30 y 10.1.1.4/30 es
10.0.0.0/8 (es una clase A que ha sido subneteada a 30 bits)

10.1.1.0/30 10.1.1.4/30
168.71.5.0/24 RA 168.71.6.0/24
S0 S0 RB S1 S0 RC

.1/24 .1/30 .2/30 .5/30 .6/30 .1/24

IP Routing

– Red discontigua: las direcciones de subred de una red
principal se aplican a redes físicas separadas por una red
principal distinta
• las subredes 168.71.5.0/24 y 168.71.6.0/24 pertenecientes a la red
principal 168.71.0.0/16 están separadas por la red principal
10.0.0.0/8, por tanto son redes discontiguas

10.1.1.0/30 10.1.1.4/30
168.71.5.0/24 RA 168.71.6.0/24
S0 S0 RB S1 S0 RC

.1/24 .1/30 .2/30 .5/30 .6/30 .1/24

IP Routing

– Sumarización: indicar sólo la red principal, aunque haya
subredes de esa red principal en la tabla de encaminamiento
• El router RA anuncia la red 168.71.0.0/16 por la interficie S0 con IP
10.1.1.1 (al ser de otra red principal) en vez de la 168.71.5.0/24 que
aparece en su tabla de encaminamiento
• El router RC anuncia la red 168.71.0.0/16 por la interficie S0 con IP
10.1.1.6 (al ser de otra red principal) en vez de la 168.71.6.0/24 que
aparece en su tabla de encaminamiento
• ¿Qué entradas habría en las tablas de encaminamiento de RA, RB y
RC?
10.1.1.0/30 10.1.1.4/30
168.71.5.0/24 RA 168.71.6.0/24
S0 S0 RB S1 S0 RC

.1/24 .1/30 .2/30 .5/30 .6/30 .1/24

IP Routing

– Agregación: Reducir el número de subredes en una
porción de red común para comunicar sólo está porción,
por ejemplo, en un paquete de refresco (update) de un
protocolo de encaminamiento.
• Puede coincidir con la red principal, pero no tiene porqué (en ese
caso agregar y sumarizar coinciden)
• Por ejemplo: las redes 10.1.1.0/30 y 10.1.1.4/30 se pueden agregar
en la red 10.1.1.0/29 y sumarizar en la 10.0.0.0/8
10.1.1.0/30 10.1.1.4/30
168.71.5.0/24 RA 168.71.6.0/24
S0 S0 RB S1 S0 RC

.1/24 .1/30 .2/30 .5/30 .6/30 .1/24

IP Routing

• Redistribución de rutas:
– Usar un protocolo de encaminamiento para advertir rutas
que se han aprendido con otro protocolo de
encaminamiento ya sea estático o dinámico
– Hay que tener mucho cuidado con las realimentaciones
• Reinyectar las rutas aprendidas por redistribución a quien te ha
redistribuido las rutas (las métricas son distintas)

OSPF RIPv2

Inyectar rutas aprendidas por Inyectar rutas aprendidas por
RIPv2 en la red OSPF OSPF en la red RIPv2

IP Routing

• Redistribución de rutas:
– Ejemplo: redistribución de una ruta por defecto en un
protocolo dinámico

Redistribute
10.1.1.0/30 as
default network
ISP
.2/30 .1/30
RIPv2
10.1.1.0/30

Redistribute
10.1.1.0/30 as
default network
Default route:
10.1.1.2/30

IP Routing

• Protocolos de encaminamiento
– Estáticos:
• son aquellos en los que el administrador de sistemas introduce
manualmente las entradas de la tabla de encaminamiento (puertos
predeterminados)
• Util si la red es muy pequeña o cuando una red sólo puede ser
alcanzado por un solo camino (“stub network”)
– Dinámicos
• Son aquellos que rellenan la tabla de encaminamiento de forma
automática
• Permite que la tabla cambie automáticamente cuando hay cambios en
la topología de la red, por tanto útil en redes grandes
• Se pueden agrupar en 3 grandes grupos
– Vector-distance protocols: determinan la dirección y distancia a que se
encuentra cualquier enlace de la red ,(e.g. RIP, IGRP, BGP, ...)
– Link-state protocols: recrean la topología exacta de la red (e.g.; OSPF,
IS-IS)
– Híbridos: combinan aspectos de los algoritmos de distancias y de los de
estado del enlace

IP Routing

• Classful/classless routing:
– Classfull routing: aquellos protocolos que no anuncian
la máscara (e.g.; RIPv1, IGRP)
• No se puede subnetear la red
• Cuidado con las redes discontiguas porque RIPv1 e IGRP
sumarizan
– Classless routing: aquellos protocolos que anuncian
las máscaras (e.g.; RIPv2, OSPF, BGP, EIGRP, etc)
• Se puede subnetear la red usando VLSM (Variable Length
Subnet Mask) en toda la red
• A pesar de que se anuncian las máscaras hay que tener cuidado
con las redes discontiguas si los protocolos sumarizan o
agregan subredes

IP Routing

• Concepto de Sistemas Autónomos (AS)
– Internet se organiza como una colección de AS’s, cada uno de ellos
administrado por una única entidad
– El protocolo de encaminamiento que comunica routers dentro de un AS se le
llama IGP (Interior Gateway Protocol) (e.g.; RIP, OSPF, IS-IS, EIGRP)
– El protocolo de encaminamiento que comunica routers de distintos AS se le
llama EGP (Exterior Gateway Protocol) (e.g.; EGP, BGP)

AS1 AS2

IGP EGP IGP

AS3

IGP

IP Routing

• RIP (Routing Information Protocol)
– Es un protocolo por vector de distancias (en hops)
– cada router envía periódicamene (cada 30 segundos) un datagrama
de encaminamiento a cada uno de SUS VECINOS con TODA su
tabla de encaminamiento
– esta tabla indica el coste (métrica son “hops”) para llegar a cada
uno de los destinos (@IP) desde ese router (máximo 16 saltos)
– el router calcula con algoritmo de mínimo coste (Algoritmo de
Bellman-Ford) la mínima distancia para llegar a los destino y
actualiza su tabla (convergencia: debe ser rápido)
– RIP versión 1: no anuncia máscaras (RFC1058)
– RIP versión 2: anuncia máscaras (RFC2453)
– Usa split-horizon para evitar bucles y trigger-updates + Poisson
Reverse para anunciar caída de redes
– UNIX routing daemons
• Routed (RIP v1,v2)
• Gated (RIP, BGP y HELLO)

OSPF (Open Short-Path First) (RFC 2328)

• Protocolo de estado de enlace (“Link State”)
• Los mensajes de encaminamiento se encapsulan
como un protocolo de transporte con número 89
(recordad que TCP=6, UDP=17)
• OSPF puede usarse en:
– Topologías BMA (Broadcast Multi-Access): LANs
– Topologías punto a punto: líneas dedicadas (e.g.; E1)
– Topologías NBMA (Non-Broadcast Multi-Access):
ATM o Frame Relay

El comportamiento es distinto en las tres topologías


• Funcionamiento general:
– Link-state: estado del enlace entre dos routers
– Cada router dibuja un mapa con toda la topología de la red
– Cada router envía información a TODOS los routers de la red
cuando se produzca un cambio en la topología de la red
– A partir de esa información se recalcula la tabla de
encaminamiento usando el algoritmo de Dijkstra
– OPSF se basa en:
• Descubrir los vecinos usando un protocolo de HELLO
• Enviar LSAs (Link State Advertisements) con los cambios que se
producen en la red (LSAs van encapsulados en IP)
• Mantener una base de datos con la topología de la red (Link State
Database) en cada router
• Un algoritmo de encaminamiento (Dijkstra) que rellena la tabla de
encaminamiento a partir del contenido de la base de datos


• Ejemplo: Filosofía del funcionamiento general
de un protocolo por estado del enlace
Database (DB) at each router
(Link, Cost)
From To Link Cost
A C E
(2,1) (5,1) A B 1 1
A C 2 1
(1,1) (4,2) B A 1 1
(6,2) B D 3 4
C A 2 1
B (3,4) D C D 4 2
C E 5 1
No computar rutas de forma distribuida, D B 3 4
D C 4 2
sino que creamos la misma DB en todos los
D E 6 2
routers y luego localmente cada router E C 5 1
computa las mejores rutas. E D 6 2


HELLO: soy A HELLO soy E From To Link Cost
A C E
(2,1) (5,1)
A B 1 1
HELLO: soy A A C 2 1
(1,1) (4,2)
HELLO: soy E B A 1 1
(6,2) B D 3 4
C A 2 1
B (3,4) D C D 4 2
C E 5 1
Primero cada router debe saber que vecinos D B 3 4
tiene à usa un protocolo de HELLO D C 4 2
D E 6 2
E C 5 1
E D 6 2


LSA: AB (1,1) LSA: AB (1,1)
A C E From To Link Cost
(2,1) (5,1)
A B 1 1
LSA: AB (1,1) LSA: AB (1,1)
(1,1) (4,2) A C 2 1
LSA: AB (1,1)
LSA: AB (1,1) B A 1 1
(6,2)
B D 3 4
B (3,4) D C A 2 1
C D 4 2
Primero cada router debe saber que vecinos tiene C E 5 1
à usa un protocolo de HELLO D B 3 4
D C 4 2
Segundo à Usar un protocolo de flooding donde D E 6 2
se envían LSA (Link State Advertisements) para E C 5 1
que todos converjan a la misma DB E D 6 2


Usar Dijkstra en cada router para obtener la tabla de encaminamiento
A C E
(2,1) (5,1)

(1,1) (4,2)
(6,2)

B (3,4) D
Routing table at router A Routing table at router B Routing table at router D
To Link Cost To Link Cost To Link Cost
B 1 1 A 1 1 A 4 3
C 2 1 C 1 2 B 3 4
D 2 3 D 3 4 C 4 2
E 2 2 E 1 3 E 6 2


• Ejemplo: Filosofía del funcionamiento general de
un protocolo por estado del enlace
Routing table at router A
A C E
(2,1) (5,1) To Link Cost
B 2 7
(1,1) (4,2)
(6,2) C 2 1
D 2 3
(3,4) E 2 2
B D
Si el estado de un enlace cae, debe cambiar la DB de todos los routers. El/los
router/s que lo detecten tienen que informar del cambio a todos los demás.
Para ello usan LSA’s (Link State Advertisement) y el protocolo de Flooding
para diseminar la nueva información
A y B detectan el cambio de estado, modifican sus DBs y transmiten el
cambio en la DB a sus vecinos à From A to B, link 1, cost = ∞
Todos los routers deben recomputar y actualizar su tabla de encaminamiento


• Paquetes OSPF
– Usan encapsulamiento IP con tipo de protocolo de
transporte número 89
– Como veremos más adelante hay varios tipos de
paquetes OSPF (HELLO, UPDATE, REQUEST, ...)
que vienen definidos dentro de la cabecera OSPF en el
campo “type of packet”

IP Header OSPF Header OSPF message

Type of prot. = 89 Type of packet


• Formato de la cabecera del paquete OSPF
1 2 3 4
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Version | Type | Packet Length |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Router ID |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Area ID |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Checksum | Authentication Type |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Authentication information |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Data (variable) |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+


– Version: identifica la versión OSPF
– Type: identifica el tipo de paquete OSPF. Hay 5 tipos de
paquetes OSPF:
• HELLO packets
• Database Description (DBD) packets
• Link-State Request (LSR) packets
• Link-State Update (LSU) packets
• Link-State ACK (LSAck) packets
– Packet Length: longitud del paquete (incluida cabecera
OSPF)


– Router ID (RID): identifica el origen del paquete OSPF
(normalmente cada router escoge como RID la @IP mayor entre
las @IP activas del mismo y la loopback si esta está activa)
– Area ID: identifica el área al cual el paquete OSPF pertenece
– Checksum
– Authentication type:
• Type 0: no authentication
• Type 1: clear-text password or simple authentication
• Type 2: cryptographic or MD5 authentication
– Authentication information: contiene la información de
autentificación
– Data: encapsula información de encaminamiento


• Tipos de paquetes en OSPF (campo TYPE de la cabecera
OSPF)
• HELLO packets (Type=1): establecen y mantienen relaciones
con los vecinos
• Database Description (DBD) packets (Type=2): describen el
contenido de la DB (DataBase)
• Link-State Request (LSR) packets (Type=3): paquetes de
petición de porciones de la DB
• Link-State Update (LSU ) packets (Type=4): paquetes de
respuesta con porciones de la DB
• Link-State ACK (LSAck) packets (Type=5): paquetes que
reconocen link-state updates
– LSAs (Link-State Advertisements): Unidad de datos que
describe el estado local de un router o red. Para un router, esto
incluye el estado de las interfaces del router y sus adyacencias.
• Un LSA va empaquetado en paquetes DBD, LSU, LSR o LSAck


• Tipos de paquetes en OSPF
– Hello packet

IP Header OSPF Header Hello packet

Type of prot. = 89 Type of packet = Hello

– DBD, LSR, LSU o LSAck packets

IP Header OSPF Header LSU Header LSA Header LSAs

Type of prot. = 89 Type of packet = LSU

OSPF en topologías BMA*

• DR (Designated Router) y BDR (Backup-DR):
– La principal función del DR es minimizar el flooding (forwarding) y la
sincronización de las DBs centralizando el intercambio de información
• Los routers no intercambian información del estado del enlace entre ellos sino
que lo hacen con el DR y el BDR
• El DR es el que mantiene todas las DBs (DataBases) sincronizadas al hacer el
flooding de la información
• El BDR no hace nada mientras haya un DR en la red (solo actúa si el DR falla)
• Adyacencia: relación que se establece entre un router y su DR y BDR

A C En una LAN con N links hay N*(N-1)/2
adyacencias. Cada router debe anunciar estas
adyacencias. Para optimizar el número de
adyacencias anunciadas a N-1 se define un router
designado (DR) que recibe la información de sus
vecinos. Este luego se encarga de anunciar la DB
de forma que todas las DBs estén sincronizadas.
B D El protocolo de HELLO es el que permite elegir
el router DR y BDR

OSPF en topologías BMA

• Elección del DR y del BDR:
– Cada segmento de una red BMA tiene un DR y un BDR, por lo
que un router conectado a multiple redes puede ser DR de un
segmento y un router normal del otro segmento. En realidad es la
interfaz del router la que actúa como DR o BDR
– El router con mayor prioridad es el DR y el que tenga la segunda
prioridad más alta es el BDR
– Como la prioridad por defecto suele ser 1, para desempatar se usa
el que tenga mayor RID o “router ID” (donde el router ID suele ser
la @IP más alta de una interfaz activa del router)
– Routers con prioridad = 0 no pueden ser elegidos como DRs o
BDRs
– Si un router con mayor prioridad que un DR o BDR se junta a la
red, los DR y BDR no cambian. Estos cambian solo cuando el
DR falla y el BDR pasa a ser DR, eligiéndose un nuevo BDR
– Un BDR detecta que un DR falla porque durante un cierto Tout no
escucha LSAs (Link State Advertisements)


• Protocolo HELLO: se usa para dos propósitos
– Comprobar que la línea con un vecino es operacional y por tanto
puede intercambiar información de encaminamiento
– Elegir al router designado (DR o Designated Router) y al router de
backup (DBR o Designated Backup Router)

– Se envían periódicamente (HelloInterval=10 segundos) usando la
dirección multicast All-OSPF-routers 224.0.0.5


• Mensaje HELLO:
1 2 3 4
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| OSPF packet header with Type= 1 (HELLO packet) |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Network Mask |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| HelloInterval | Options | Rtr Pri |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| RouterDeadInterval |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Designated Router |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Backup Designated Router |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Neighbor |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| ... |


• Mensaje HELLO:
– Network mask: máscara asociada con esa interficie
– Hello Interval: intervalo en que se envían HELLO’s (10
segundos)
– Options: capacidades opcionales que soporta este router
(documentadas en el RFC de OSPF)
– Router Priority: la prioridad (por defecto =1)
– Router-Dead-Interval: tiempo que espera un router hasta que deja
de considerar que un vecino está activo (4*HelloInterval)
– DR y BDR: direcciones IP de ambos (0.0.0.0 si inicialmente
desconocidas y hay que descubrirlos)
– Neighbours: RouteID de cada vecino que ha escuchado durante
los últimos Router-Dead-Interval segundos



A 10.0.1.0/16 B 10.0.2.0/16 E

.1/16 .2/16 .1/16 .3/16 .1/16

10.0.5.0/16 .3/16 .2/16
10.0.3.0/16
.1/16 C D

RA- routerID=10.0.1.1
RB- routerID=10.0.2.1 Cada router debe encontrar una
RC- routerID=10.0.5.1 adyacencia en cada segmento de red

RD- routerID=10.0.2.2
RE- routerID=10.0.3.1


Pr =1 Pr =4 Pr =1
A BDR 10.0.1.0/16 B 10.0.2.0/16 E
DR DR BDR
.1/16 .2/16 .1/16 .3/16 .1/16 DR

10.0.5.0/16 .3/16 .2/16
10.0.3.0/16
.1/16 C No puede ser D
Pr =0 DR o BDR Pr =1
RA- routerID=10.0.1.1
RB- routerID=10.0.2.1
Usar las Prioridades para encontrar
RC- routerID=10.0.5.1 DR y BDR y desempatar con
RD- routerID=10.0.2.2 RouterID

RE- routerID=10.0.3.1


• Cuantos routers puede haber en una LAN ?
– Depende del tamaño y diseño de la LAN y de la potencia de CPU
de los routers
• Por cada segemento de LAN necesitamos un DR y un BDR, mientras
menos vecinos haya en la LAN se construirán menos adyacencias
• Si un router pertenece a varios segmentos LAN puede ser DR en
varios de esos segmentos (por ejemplo porqué tiene el RouterID más
alto) à lo que hace que el consumo de CPU sea muy alto à evitar
que un router sea DR en varias LAN usando las prioridades


• Descubrimiento de rutas:
– Una vez que se han elegido el DR y el BDR, hay que descubrir las
rutas de la red à protocolo de intercambio (Exchange Protocol)
• El DR y el DBR forman una adyacencia con cada uno de los routers
de su red (fase de comienzo de intercambio o “Exstart State”)
– En cada adyacencia, uno de los dos routers actúa como “master” (el de
mayor routerID, suele ser el DR) y el otro de “slave”
• El master envía un resumen de su DB al slave y este la reconoce y
viceversa (fase de intercambio o “Exchange State”)
• El slave compara la información recibida y pide que le envíen
aquellas entradas que no tiene (fase de carga o “Loading State”)
• Creación de la tabla de encaminamiento (“Full State”)


A 10.0.1.0/16 DR B
10.0.2.0/16
.1/16 .2/16
Exstart state

Hello: I will start exchange since I have routerID=10.0.1.1

No I will start exchange since I have a higher routerID=10.0.1.2 :Hello

Exchange state

Here is a summary of my link-state DataBase :DBD

DBD: Here is a summary of my link-state DataBase

LSAck: Thanks for the info LSAck:


A 10.0.1.0/16 DR B
10.0.2.0/16
.1/16 .2/16

Loading state

LSR: I need info about net 10.0.2.0/16

Here is the entry of net 10.0.2.0/16 :LSU

LSAck: Thanks, all is OK LSAck:

Full state


• Mantenimiento de las rutas:
(4) (3) (3) (4)
A 10.0.1.0/16 B 10.0.2.0/16 D
BDR DR DR BDR
.1/16 .2/16 .1/16 .3/16 .1/16 DR
(1)
(2) (4)
10.0.5.0/16 DR .3/16 .2/16
10.0.3.0/16
.1/16 C C

All routers must have the same DB
(1) Router C sends an LSU to its DR using multicast address 224.0.0.6 (All-
DR-DBR-routers)
(2) DR ACKs the LSU with a LSAck
(3) DR floods the LSU using multicast address 224.0.0.5 (All-OSPF-routers)
(4) All routers ACK that LSU
(5) All routers recalculate their routing table

OSPF en topologías Point-to-Point

• En topologías punto a punto (e.g.; líneas dedicadas E1 o T1)
– Dos routers son adyacentes por definición ya que no hay más routers
envueltos en la comunicación
– Ambos se descubren con los paquetes HELLO (usando la dirección
multicast 224.0.0.5 All-OSPF-routers)
– Por lo tanto no hay concepto de DR o BDR

A ppp0 ppp0 B

10.0.1.1/30 10.0.1.2/30

OSPF en topologías NBMA

• En topologías NBMA:
– Topologías NBMA son aquellas que soportan más de dos routers
pero sin capacidades broadcast (e.g.; Frame Relay o ATM) o incluso
sin multicast
– Problema: dificultad en la elección de DRs y BDRs
• E.g.; punto-a-multipunto: router A es el nodo central, los demás tienen
conexiones FR al nodo central con Circuitos Virtuales.
A-B: DR es A y BDR es B Pr =5 Único interfaz
A-F: DR es F y BDR es A A físico con 5 VCs
B

Router B no Pr =4 F
recibe los Pr =6
Hellos de F y
C E
viceversa
Pr =1 D Pr =1
Pr =1

OSPF en topologías NBMA

• Dos modos de operar:
1. NMBA: emulando la operación de OSPF en una red broadcast. Se
usa cuando la topología es una red “totalmente mallada” (full
meshed). Para emular el broadcast, el router crea un paquete lo
envía por cada enlace virtual listado en la tabla de vecinos (CPU
consuming !!! and bandwidth intensive !!!), para ello el router
necesita que le hayan indicado quienes son todos sus vecinos
manualmente (problemas de escalabilidad à útil si pocos vecinos)

2. Point-to-multiPoint: cada enlace se trata como si fuese un enlace
punto a punto (perteneciente a distinta red !!!) y no se eligen por
tanto DRs o BDRs. Se usa cuando la topología es una “malla
parcial” (partial meshed networks)

OSPF en múltiples áreas

• Suponer una red con gran cantidad de routers y redes (e.g.;
400 redes !!!)
– Los routers tienen que enviar gran cantidad de LSUs (gran consumo
de bandwidth)
– Es posible que haya que recomputar varias veces la tabla de
encaminamiento (Dijkstra consume gran cantidad de CPU)
– La DataBase puede llegar a ser muy grande (hay que guardar todos
los enlaces y costes ya que la DB guarda TODA la topología de la
red)
– La tabla de encaminamiento puede llegar a ser muy grande
• Solución:
– Encaminamiento jerárquico usando “areas”
– Area: conjunto de routers y redes en un mismo AS (Autonomous
System) que usa como protocolo de encaminamiento interno OSPF


• En general se recomienda

Area 0

Area 1

Area 2

Minimum Mean Maximum
Routers in a 20 510 1000
Domain
Routers in a 20 160 350
single Area
Areas per 1 23 60
Domain


• Tipos de Areas:

– Standard Area: un área que funciona como vimos en la sección
“OSPF en un área”
– Backbone Area (transit area): área (área 0) que interconecta otras
áreas en un sistema multi-área. Tiene todas las propiedades de un
área simple
– Stub area: área que no acepta información de rutas externas al AS.
Si los routers deben conectarse al exterior deben hacerlo usando una
ruta por defecto (0.0.0.0)


• Tipos de routers en una red OSPF multi-área
– Router interno: router con todas sus interfaces dentro del mismo área
• mantienen una sola DB (idéntica a la de los otros routers dentro del área)
– Router backbone o de tránsito: routers con alguna interfaz en el Area 0
• El área 0 sirve de backbone (tránsito) con otras áreas
– Router de Area limítrofe ( ABR, Area Border Router): routers con
interfaces en múltiple áreas
• Mantienen una BD por área a la cual están conectados incluido el backbone
(cuidado al diseñar ya que consumen memoria y CPU)
• Pueden sumarizar información de un área y distribuirla por el área de backbone
hacia otras áreas
• Un ABR cuando recibe la información de otro área, calcula caminos a esa área y
los propaga a su propio área
– Router limítrofe con un AS (ASBR Autonomous System Boundary
Router): routers que tienen al menos un interfaz con otro AS


• Tipos de routers in una red OSPF multiárea

Sistema Autónomo
Backbone Internal routers
ASBR Area 0

ABR and backbone router ABR and backbone router

Internal routers
Internal routers

Area 1 Area 2

Sistema Autónomo
externo


• Transmisión de paquetes de datos:

– Intra-area routing: Si el paquete va dirigido a una red dentro de su
propio área, el paquete viaja desde el router interno al área hasta la
red destino

– Inter-area routing: Si el paquete va dirigido a una red de otro área:
• El paquete va desde la red origen a un router ABR (intra-area routing
dentro de su propia área)
• El router ABR envía el paquete al ABR del área destino (backbone
routing en el área de backbone)
• El ABR del área destino reenvía el paquete a la red de su área (intra-area
routing dentro del área destino)


• Tipos de LSAs in una red OSPF multiárea
– Tipo 1: Router LSA: generado por cada router dentro de su área,
describe los enlaces del router al área
– Tipo 2: Network LSA: generado por un DR (en una red BMA)
describe el conjunto de routers conectados a una red y solo se envían
dentro del área
– Tipo 3: Summary LSA (IP network): generados por ABR’s
describen rutas externas al área (que le han llegado al ABR a través
del backbone)
– Tipo 4: ASBR summary LSA: generados por ABR’s describen
rutas al ASBR’s
– Tipo 5: AS external LSA: generados por ASBR’s describen rutas
externas al AS


• Flooding de LSAs en una red multiárea
– El proceso de routing intra-area (dentro de un área) ocurre como
vimos en “OSPF en un area”
– Cuando las DBs del área están sincronizadas, el ABR tiene un mapa
topológico de cada área y puede generar LSA’s a otros ABRs
• El ABR genera un summary-LSA por cada red del área (puede usar
sumarización de rutas para optimizar el número de entradas LSA) a
partir de la DB del área
• Los LSA’s se encapsulan en un LSU y se distribuyen por los enlaces del
ABR que no pertenecen al área
• Cuando un ABR del backbone recibe el LSU añade las entradas a su DB
y hace flooding de la información dentro del nuevo área de forma que
los routers del nuevo área pueden incluir la información en sus DB’s y
recalcular su tabla de encaminamiento
– Por consiguiente un router ABR tiene la topolgía completa del área
de backbone y una sumarización de cada área


• Tipos de LSAs in una red OSPF multiárea

Sistema Autónomo
Area 0
Summary LSAs ASBR
External LSAs

ABR
Network LSAs ABR
Router LSAs

DR
DR
Area 1 Area 2

Sistema Autónomo
externo

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