Algoritmo OSPF(Algoritmo Abierto de Primero la Trayectoria Más Corta)

OSPF (Algoritmo Abierto de Primero la Trayectoria Más Corta) es un protocolo de ruteo, desarrollado para las redes con IP por el grupo de trabajo del IGP(Protocolo de Compuerta Interior) de IETF (Fuerza de Trabajo de la Ingeniería de Internet). El grupo de trabajo se formó en 1988 para diseñar un IGP basado en el algoritmo de la SPF (Primero la Trayectoria Más Corta) para su uso en Internet. Como sucedió con el IGRP (Protocolo de Ruteo de Puerta de Enlace Interior), el OSPF fue creado debido a que, a mediados de los años ochenta, el RIP (Protocolo de Información de Ruteo) era cada vez menos capaz de dar servicio a grandes redes heterogéneas. Este resumen examina el ambiente de ruteo del OSPF, el algoritmo de ruteo en que se basa y los componentes generales del protocolo.

El OSPF fue derivado de varios esfuerzos de la investigación, incluyendo algoritmo del SPF desarrollado en 1978 para la compañía BBN ( Bolt, Beranek and Newman) para ARPANET (una red de conmutación de paquetes que marco hito, desarrollada a principios de los años 70 por BBN), investigaciones del Dr. Radia Perlman sobre la difusión con tolerancia a fallas de información de ruteo (1988); del trabajo del BBN en ruteo de área (1986), y de una versión anterior del protocolo de ruteo IS-IS ( Sistema Intermedio a Sistema Intermedio) de la OSI.

Características de operación

El OSPF tiene dos características principales. La primer es que el protocolo es abierto, lo que significa que su especificación es del dominio público. La especificación del OSPF está publicada como la RFC (Solicitud de Comentarios) 1247.

La segunda característica es que el OSPF está basado en el algoritmo del SPF, a menudo llamado algoritmo de Dijkstra, en honor de la persona que lo creó.

El OSPF es un protocolo de ruteo basado en estado de enlaces que promueve el envío de LSAs (Anuncios del Estado del Enlace) hacia todos los demás ruteadores dentro de la misma área jerárquica. En las LSAs del OSPF se incluye la información en las interfases conectadas, las mediciones utilizadas y otras variables. Como los ruteadores OSPF acumulan la información del estado de enlace, utilizan el algoritmo del SPF para calcular la trayectoria más corta a cada nodo.

Como protocolo de ruteo basado en estado de enlaces, el OSPF contrasta con el RIP y el IGRP, los cuales son protocolos de ruteo basados en vector de distancia. Los ruteadores que corren el algoritmo de vector de distancia envían todas o una porción sus tablas de ruteo a través de mensajes de actualización de ruteo hacia sus vecinos.

Jerarquías de ruteo

El OSPF puede funcionar dentro de una jerarquía. Donde la entidad más grande es el Sistema Autónomo (AS), que es un conjunto de redes bajo una administración común que comparte una estrategia de ruteo común. El OSPF es intra-AS (puerta de enlace interior), aunque es capaz de recibir rutas y de enviar rutas a otros ASs.

Un AS puede estar dividido en varias áreas (Figura 1) , que son grupos de redes contiguas y de anfitriones conectados. Los ruteadores con múltiples interfaces pueden participar en múltiples áreas. Estos ruteadores, llamados ruteadores de frontera de área (Figura 2), llevan bases de datos topológicas separadas por cada área.
Una base de datos topológica es esencialmente un panorama general de redes en relación con los ruteadores. La base de datos topológica contiene la colección de LSAs recibida de todos los ruteadores en la misma área.

Figura 1

Debido ha que los ruteadores dentro de la misma área comparten la misma información, tienen bases de datos topológicas idénticas.

Figura 2

A menudo, el término dominio se utiliza para describir una porción de la red en la que todos los ruteadores tienen bases de datos topológicas idénticas. La palabra dominio se utiliza con frecuencia como sinónimo de AS (véase figura 1).

La partición del área crea dos tipos de ruteo OSPF, en función de si el origen y el destino se encuentran en la misma o en diferentes áreas (véase figura 2).

Ruteo intraárea: se presenta cuando el origen y el destino se encuentran en la misma área.
Ruteo interárea: se presenta cuando están en áreas diferentes.

Una troncal OSPF es responsable de distribuir información de ruteo entre las áreas. Esta formada por todos los ruteadores de frontera de área, las redes no contenidas por completo en cualquier área, y sus ruteadores conectados (véase figura 2).

La troncal misma es un área OSPF, así que todos los ruteadores de troncal utilizan los mismos procedimientos y algoritmos para conservar la información de ruteo dentro de la troncal que cualquier ruteador de área usaría.

La topología de la troncal es invisible a todos los ruteadores intraárea, así como las topologías de área individuales son invisibles a la troncal.

Las áreas pueden definirse de tal manera que la troncal no sea contigua. En este caso, la conectividad de la troncal se debe restablecer a través de los enlaces virtuales. Los enlaces virtuales se configuran entre cualesquiera ruteadores de troncal que compartan un enlace hacia un área que no sea de troncal y funcionan como si fueran enlaces directos.

Los ruteadores de frontera AS que corren OSPF conocen las rutas exteriores a través de los EGPs (Protocolos de Puerta de Enlace Exterior), como el EGP o el BGP (Protocolo de Puerta de Enlace de Frontera) o a través de información de configuración.

Algoritmo SPF

El algoritmo de ruteo SPF(Primero la Trayectoria Más Corta) es la base de la operación del OSPF. Cuando una ruteador SPF se enciende, inicializa sus estructuras de datos para el protocolo de ruteo y posteriormente las señales de los protocolos de las capas inferiores que indican que sus interfases están funcionando correctamente.

Después de que el ruteador se asegura de que sus interfaces están funcionando correctamente, utiliza el protocolo HELLO de OSPF para obtener vecinos, que son ruteadores con los interfaces hacia una red común. El ruteador envía paquetes hello a sus vecinos y recibe sus paquetes hello. Además de ayudar a obtener vecinos, los paquetes hello también funcionan como señales de sobrevivencia para que los ruteadores sepan que otros ruteadores están funcionando correctamente.

En las redes multiacceso (redes que soportan más de dos ruteadores), el protocolo hello selecciona un ruteador designado y un ruteador designado de respaldo. Entre otras cosas, el ruteador designado es responsable de generar LSAs para toda la red de multiacceso. Los ruteadores designados permiten disminuya el tráfico y en el tamaño de la base de datos topológica.

Cuando las bases de datos de estado de enlaces de dos ruteadores vecinos está sincronizadas, se dice que los ruteadores son adyacentes. En las redes multiacceso, el ruteador designado determina qué ruteadores deben ser adyacentes. Las bases de datos topológicas están sincronizadas entre pares de ruteadores adyacentes. Las adyacencias controlan la distribución de los paquetes del protocolo de ruteo, los cuales se envían y reciben solo a través de las adyacencias.

Cada ruteador periódicamente envía un LSA para proporcionar información sobre las adyacencias de un ruteador o para informar a los demas ruteadores cuando se presente un cambio en el estado de alguno de ellos. Comparando las adyacencias establecidas con los estados de enlaces, se pueden etectar rápidamente los ruteadores que están fallando y la topología de la red se puede modificarde la misma forma. Con la ayuda de la base de datos topológica que generan los LSAs, cada ruteador calcula un árbol de trayectoria más corta, con el mismo como raíz. El árbol de trayectoria mas corta, a su vez, genera una tablede ruteo.

Formato del paquete

Todos los paquetes OSPF comienzan con un encabezado de 24 bytes, como se muestra en el grafico siguente:

Cuadro 42-2: Los paquetes del OSPF consisten en nueve campos.

Las descripciones siguientes resumen los campos del encabezado que se muestra:

Número de versión --- identifica la versión del OSPF usada.
Tipo --- identifica el tipo del paquete del OSPF como alguno de los siguientes:
- Hola: Establece y mantiene relaciones con el vecino.
- Descripción De la Base de datos: Describe el contenido de la base de datos topológica. Se intercambian estos mensajes cuando se inicializa una adyacencia.
- Petición Del Acoplamiento-estado: Solicita pedazos de la base de datos topológica de las rebajadoras vecinas. Se intercambian estos mensajes después de que una rebajadora descubra que (examinando los paquetes de la base de datos-descripción) esas partes de su base de datos topológica son anticuadas.
- Actualización Del Acoplamiento-estado: Responde a un paquete de la petición del acoplamiento-estado. Estos mensajes también se utilizan para la dispersión regular de LSAs. Vario LSAs puede ser incluido dentro de un solo paquete de la actualización del acoplamiento-estado.
- Reconocimiento Del Acoplamiento-estado: Reconoce los paquetes de la actualización del acoplamiento-estado.
Longitud del paquete: Especifica la longitud del paquete, incluyendo el encabezado OSPF, en bytes.
ID del ruteador: Identifica el origen del paquete.
ID del área: Identifica el área a la que pertenece el paquete. Todos los paquetes OSPF están asociados a una sola área.
Suma Verificadora: Verifica el contenido total del paquete por si ha sufrido algún daño durante su tránsito.
Tipo de autentificación: Contiene el tipo de autentificación. Todo el intercambio de protocolos OSPF se autentifica. El Tipo de autentificación se configura en cada área.
Autentificación: contiene la información de autentificación.
Datos: Contiene información encapsulada de las capas superiores.

Características Adicionales del OSPF

OSPF también tiene características como el costo equitativo, el ruteo multi-trayectoria , y el ruteo basado en las solicitudes del TOS (Tipo de Servicio) de las capas superiores. El ruteo basado en TOS soporta aquellos protocolos de las capas superiores que pueden especificar topos de servicios particulares; por ejemplo, una aplicación puede especificar que ciertos dato son urgentes. Si el OSPF tiene enlaces de alta prioridad a su disposición, éstos pueden utilizarse para transportar el datagrama urgente.

OSPF soporta una o más métricas. Si solo se utiliza una métrica, se considera que es arbitrario, y el TOS no se soportado. Si se utiliza más de una metrica, el TOS se sporta opcionalmente usando una métrica independiente (y, por lo tanto, una tabla de ruteo independiente) para cada uno de las ocho combinaciones generadas por los tres bits IP TOS (los bits de retardo, rendimiento efectivo total y confiabilidad). Si, por ejemplo, los bits TOS IP especifican un bajo retardo, un bajo rendimiento eficiente total y una alta confiabilidad, el OSPF calcula las rutas a todos los destinos basada en esta designación TOS.

Las máscaras del subred del IP se incluyen con cada destino anunciado. Esto permite la existencia de máscaras de subred de longitud variable. Con máscaras de subred variable, una red IP puede dividirse en varias subredes de diferentes tamaños. Esto representa una mayor flexibilidad en la configuración de la red para los administradores.