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Titulo: OSPF

Gracias A: Luis Eduardo Ochaeta

BSCI Modulo 3 – Lección 1 de 2

v5


BSCI Modulo 3

• Recomendación• Introducción• Fundamentos y características• Operación• Implementando y verificando• Tipos de red OSPF• Implementación de OSPF enredes NBMA


Recomendación

Siguiendo las siguientes recomendaciones Ud puede hacer un mejor uso de su tiempo de estudio

Mantenga sus notas y respuestas para todo su trabajo con este material en un lugar, para una referencia rápidaCuando ud tome un examen de prueba, escriba sus respuestas, estudios han demostrado que esto aumenta significativamente la retención, incluso si no se ha visto la información original nuevamenteEs necesario practicar los comandos y configuraciones en un laboratorio con el equipo adecuadoUtilice esta presentación como un material de apoyo, y no como un material exclusivo para el estudio de este capítuloSi se presenta algún problema, comuníquese con su instructor


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Recomendación• Introducción• Fundamentos y características• Operación• Implementando y verificando• Tipos de red OSPF• Implementación de OSPF enredes NBMA


Introducción

Open Shortest Path First (OSPF) es uno de los protocolos de enrutamiento mas utilizados, tanto en empresas como en proveedores de servicio de Internet, basado en estándares abiertos (RFC2328)

OSPF ofrece beneficios sobre los protocolos vector-distancia como RIPv1, incluyendo convergencia rápida, baja utilización de ancho de banda, soporte para VLSM, desarrollo de una estructura multiárea


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Recomendación Introducción• Fundamentos y características• Operación• Implementando y verificando• Tipos de red OSPF• Implementación de OSPF enredes NBMA


Terminología

http://www.cisco.com/warp/public/104/1.html


Protocolo de enrutamientoestado de enlace

OSPF utiliza tecnología estado de enlace Los routers estado de enlace, mantienen una gráfica común de la red y el

intercambio de información desde el inicio de la conexión hasta los cambios en la topología

OSPF tiene las siguientes característicasRápida convergenciaSoporta VLSMOSPF virtualmente, no tienen limites en cuanto al tamaño de la topologíaUtilización del ancho de bandaSelección de RutasAgrupamiento de miembros


Pasos en la operación OSPF

Establecimiento de adyacencias

Elección de DR y BDR si es necesario

Descubrimiento de rutas

Selección apropiada de las rutas a utilizar

Mantenimiento de la información de enrutamiento


Paso 1: establecimiento de adyacencias

El primer paso del router es el establecimiento de las adyacencias

Para establecer las adyacencias el router manda paquetes Hello, mandando su ID

En este punto los routers saben quienes son sus vecinos y que tipo de redes son


Paso 2: Elección de DR y BDR

Dado que las redes multiacceso, pueden tener mas de un router, OSPF elige un DR (punto focal de los LSA) y un BDR como sombra del DR

El router con mayor prioridad, gana la elección y se convierte en DR Una vez elegidos el DR y el BDR, éstos mantienen sus roles, hasta

que uno de ellos falle Por defecto, todos los routers OSPF tienen una prioridad de 1

(prioridad entre 0 y 255) El Router ID es utilizado para romper empates, si dos routers tienen

la misma prioridad, el router con el mayor Router ID es seleccionado El Router ID puede ser manipulado, configurando una interfase

Loopback


Paso 3: Descubrimientode rutas

En una red multiacceso, el intercambio de información ocurre entre el DR o BDR con cada router en la red utilizando ladirección 224.0.0.5 (todos losvecinos)

Los routers en una red punto a punto, también intercambian información para el establecimiento de vecinos

En este paso se establece una relación cliente/servidor entre dos routers, el router con mayor prioridad o mayor Router ID funciona como master (ingreso al estado “Exchange”)

Los routers comparan la información recibida con los paquetes tipo 5 (LSA) y si hay información que actualizar, entran en estado “Loading”, mandando LSR (paquetes tipo 3), y LSU (paquetes tipo 4)


Paso 4: Selección de las mejores rutas

Después que el Router ha completado la base de datos estado de enlace, esta listo para crear la tabla de enrutamiento

Por medio del costo, el Router determina la mejor ruta

Para el calcula de la mejor ruta, el Router utiliza el algoritmo SPF

El algoritmo SPF calcula los costos desde el router local (router “raíz”)

El comando timers spf habilita la posibilidad para ajustar los timers, los cuales son indispensables en este 4to paso


Paso 5: Mantenimiento a la información de enrutamiento

Cuando existe un cambio en un estado de enlace, los routers OSPF usan el proceso de propagación para notificar a otros routers sobre este cambio

El “dead interval” provee un mecanismo simple para declarar “down” un enlace Los routers envían los paquetes LSU

En una red punto a punto, no existe DR ni BDR, los mensajes se envían a 224.0.0.5 (todos los routers OSPF escuchan en esta dirección)En una red multiacceso, existe un DR y un BDR. Si el DR quiere mandar información, lo hace a la dirección 224.0.0.5. Todos los routers son adyacentes al DR y al BDR (el DR y BDR escuchan en la dirección 224.0.0.6)

Cuando un DR recibe información en la dirección 224.0.0.6, éste la distribuye a la dirección 224.0.0.5 utilizando paquetes LSU con los respectivos LSA

Si una ruta ya existe en un Router Cisco, la ruta antigua es usada mientras el algoritmo SPF calcula la nueva información

NOTA: Es importante hacer notar que aunque no haya cambios enla topología, la información OSPF es actualizada periodicamente,los LSA tienen un tiempo de edad por defecto de 30 minutos


Estructura de datos OSPF

Tabla de vecinosTambién conocida como tabla de adyacenciaContiene la lista de los vecinos conocidos

Tabla topológicaComúnmente llamada LSDBContiene todos los routers y sus enlaces conectados en el área o en la redTodos los routers dentro del área tienen la misma LSDB

Tabla de enrutamientoComúnmente llamada “forwarding database”Contiene la lista de mejores rutas para los destinos


Estructura de las áreasde OSPF

En redes pequeñas, la telaraña de routers no es muy compleja, las rutas a los destinosindividuales son fácilmente deducidas

Para reducir los cálculos SPF, los protocolos estado de enlace pueden partir las redes en sub-dominios llamados áreas

Un área es una colección de redes OSPF, routers y enlaces que tienen la misma identificación del área

Los routers dentro del área deben de tener sincronizada la LSDB y debe de ser exactamente la misma. Sumarización de rutas y filtros pueden ejecutarse entre diferentes áreas

JerarquíaÁrea de transito: interconecta las áreas OSPF dentro de un dominio. El área 0 de OSPF comúnmente es un área de transitoÁrea regular: conecta usuarios y recursos. Por defecto, un área regular no acepta tráfico de otra área para usar estos enlaces para alcanzar otras áreas. Un área regular puede tener subtipos, incluyendo “stub”, “totally stubby area y “not-so-stybby area (NSSA)”


Tipo de Routers OSPF

Internal router – Routers que tienen todas sus interfases en la misma área y tienen la misma LSDB

Backbone router – Router que están ubicados en el perímetro del área 0 y tienen al menos una interfase conectada al área 0

Area Border Router (ABR) – Routers que tienen interfases conectadas s múltiples áreas, manteniendo separadas las LSDB para cada área a la que están conectados. ABR son puntos de salida para el área. ABR pueden ser configurados para sumarizar la información de enrutamiento

Autonomous System Boundary Router (ASBR) – Routers que tienen al menos una interfase conectada a una red externa (otro sistema autónomo), como red que no es OSPF. ASBR puede importar información de enrutamiento no-OSPF, a este proceso se le llama redistribución de rutas


Métrica OSPF

Edsger Dijkstra diseñó un algoritmo matemático para el calculo de la ruta mas corta de un punto a otro en una grafica

Los protocolos de enrutamiento usan el algoritmo de Dijkstra para calcular la mejor ruta a través de la red

Este algoritmo asigna un costo a cada enlace en la red, coloca un nodo específico como la raiz del árbol y calcula el costo desde la raiz a cualquier nodo, el mejor costo se coloca en la tabla de enrutamiento

El costo puede ser manualmente definido para cada interfase usando el comando

ip ospf cost

http://etsiit.ugr.es/alumnos/mlii/Dijkstra.htmEdsger Dijkstra (1930- )


Nota previaLSA

Cada LSA de OSPF tiene una edad, la cual indica en donde el LSA sigue valido

Una vez el LSA alcanza la edad maxima (1 hora), éste es descartado

Durante el proceso de envejecimiento, el router origen manda un paquete de rejuvenecimiento (“refresh”) cada 30 minutos


Estructura de datos estado de enlace

Después que el LSA ha expirado, el router que originó el LSA manda un LSA con un numero de secuencia mayor en un paqueteLSU

El LSU contiene uno o mas LSA (este método de validación ahorra ancho de banda comparado con routers vector distancia)

Cuando un router recibe un LSU, hace lo siguiente:Si el LSA no existe, el router agrega la información en la LSDB, manda un LSAck de regreso y manda la información a otros routersSi existe y el LSA tiene el mismo numero de secuencia, se ignoraSi existe pero el numero de secuencia no, el router agrega la información en la LSDB, manda un LSAck de regreso y manda la información a otros routersSi existe pero el LSA incluye información antigua, éste manda un LSU con la información nueva


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Tipos de paquetes OSPF

Hello (tipo 1)Descubre vecinos y construye

adyacencias entre ellos Database description (DBD) (tipo 2)

Sirve para sincronizar las bases de datos entre routers

Link-state request (LSR) (tipo 3)Pide registros específicos de estado de enlace de router a router

Link-state update (LSU) (tipo 4) Manda registros de estado de enlace que fueron solicitados

Link-state acknowledgement (LSAck) (tipo 5) Acuses de recibo de otros tipos de paquetes


Formato del encabezado del paquete OSPF

El paquete OSPF no usa TCP o UDP, OSPF requiere un esquema de paquetes confiable, el cual es propiamente definido, con su propia rutina de acuse de recibo (paquete tipo 5 OSPF)

En el encabezado IP, el identificador de protocolo es 89, el cual define a todos los paquetes OSPF


Estableciendo adyacenciasOSPF

Los routers OSPF deben de reconocer y establecer las adyacencias previo a que puedan intercambiar información de enrutamiento

El protocolo “Hello” se encarga de establecer la comunicación bidireccional (two-way) entre vecinos

Cada interfase participando en OSPF usa una dirección multicast 224.0.0.5 y envía paquetes “Hello” periódicamente


Paquete “Hello”

Router IDIdentificador de 32 bits que identifica al router origen

Intervalo (Hello y Dead)Frecuencia en segundos en el cual el router manda los paquetes

Hello y Dead. En redes broadcast el intervalo Hello es de 10 segundos (30 segundos para non-broadcast), el intervalo Dead es de 40 segundos (120 segundos para non-broadcast)

Vecinos Área ID Prioridad

Numero de 8 bits que indica la prioridad de la interfase OSPF Dirección IP del router DR y del BDR Bandera de área stub

Para remplazar las actualizaciones de enrutamiento por una ruta por defecto


Intercambiando y sincronizando LSDB

Cuando la adyacencia bidireccional es formada, OSPF debe de intercambiar y sincronizar la LSDB entre routers

Proceso1.- Cuando el router A es habilitado en la red, éste tiene el estado “down” porque no a intercambiado información con otro router. (los paquetes “hello” son enviados a la dirección 224.0.0.5 en redes punto a punto y en redes BMA, de lo contrario se envían en paquetes unicast)

2.-Todos los routers conectados directamente reciben el paquete “hello”. Este es el estado “init”

3.- Todos los routers que reciben el paquete “hello” mandan la respuesta en unicast con la información solicitada

4.-Cuando el router recibe estos paquetes “hello”, éste añade todos los routers que tienen su Router ID en los paquetes “hello” a la base de datos de vecinos

5.- Si el tipo de enlace es broadcast, tiene que haber un proceso de elección del router DR y del BDR, esto debe de ocurrir antes de que comience el intercambio de la información estado de enlace

6.- Periódicamente los routers intercambian paquetes “hello” para asegurar que la comunicación siga existiendo. Este es el estado “two way”


Descubriendo las rutas

Después de que se escoge DR y BDR, los routers están en estado “extart”, y ellos están listo para descubrir la información de estado de enlace y así crear la LSDB

El proceso usado para descubrir las rutas es con el protocolo “exchange”, y éste lleva a los routers a un estado “full”

El primer paso en este proceso es que el DR y el BDR establezcan sus adyacencias con los routers

Cuando routers adyacentes están en estado “full”, ellos no repiten el protocolo “exchange” a no ser que cambien el estado “full”


Operación del protocolo “exchange”

Paso 1En el estado “exstart”, el DR y el BDR establecen adyacencias

con cada router en la red (se establece una relación “maestro-esclavo”)

Paso 2Los routers maestro y esclavo intercambian uno o mas paquetes

DBD (database description). Los routers están en estado “exchange”

Paso 3Cuando un router recibe un DBD, el router ejecuta las siguientes

accionesa.- Manda un LSAckb.- Compara la información recibida con la información que

tiene y manda un LSR (estado “loading”)c.- El otro router responde con la información completa, con el

LSU

Paso 4El router añade los nuevos datos de estado de enlace a su propia

LSDB


Manteniendo los números de secuencia estado de enlace

El numero de secuencia le ayuda a OSPF a mantener los registros actualizados

El numero de secuencia es un campo en el encabezado LSA de 32 bits, iniciando con el numero 0x80000001

Para asegurar la integridad de la base de datos, el router OSPF manda LSA cada 30 minutos, con cada distribución el numero de secuencia se incrementa en uno


Verificando el flujo de paquetes

Para resolver errores y verificar el flujo de paquetes OSPF, utilice el siguiente comando

Debug ip ospf packet


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Configuraciónbásica

Habilite el proceso OSPFcon el siguiente comando

Identifique las redes OSPF con el siguiente comando

Metodo opcional (Cisco IOS Software Release 12.3(11)T)


EjemploConfiguración de OSPF en una sola área

0


EjemploConfiguración de OSPF multiárea

0


Router ID

Para que el proceso de enrutamiento OSPF inicie de forma exitosa, debe de ser determinado el router ID

Por defecto, la dirección IP mas alta de cualquier interfase física activa es la que se escoge cuando inicia OSPF (si el router no tiene ninguna interfase activa, el proceso OSPF no puede iniciar)

Las interfases Loopback nunca se caen, es por eso que OSPF prefiere la interfase Loopback a una interfase física, para la escogencia del Router ID

Utilizando el comando router-id puede reemplazar la escogencia automática del Router ID por OSPF

Nota: Si en algún momento necesita reiniciar el proceso OSPF, use el comando: clear ip ospf process


Verificando el Router ID


Verifique la operación de OSPF

Show ip protocolVerifica los procesos, parámetros y estadísticas configuradas del

protocolo de enrutamiento

Show ip route ospfDespliega todas las rutas aprendidas por el router OSPF

Show ip ospf interfaceDespliega el Router ID, Area ID y la información de adyacencia

Show ip ospfDespliega el Router ID, Temporizador y estadísticas

Show ip ospf neighborDespliega información sobre vecinos, incluyendo DR y BDR en

redes broadcast


Ejemplo del uso del comando show ip route ospf


Ejemplo del uso del comando show ip ospf interface


Ejemplo del uso del comando show ip ospf neighbor


Comandos Clear y Debug

Usted puede usar los comandos Clear y Debug para solucionar problemas de OSPF

Para limpiar las rutas de la tabla de enrutamiento, use el comandoRouter#clear ip route *

Para limpiar una ruta especifica de la tabla de enrutamiento IP, use el comando

Router#clear ip route A.B.C.D

Para ver las operaciones OSPF paso a paso, use el comandoRouter#debug ip ospf eventsoRouter#debug ip packet


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Tipos de red OSPF

Un router tiende a ser adyacente (o vecino) con por lo menos un router en cada red IP a la cual está conectado

Una vez que se forma una adyacencia entre vecinos, se intercambia la información del estado de enlace

En una red multiacceso, no se sabe de antemano cuántos routers estarán conectados

En las redes punto a punto, sólo se pueden conectar dos routers

En las redes punto a punto sólo existen dos nodos y no se elige ningún DR ni BDR

NOTA: las interfaces OSPF reconocen automáticamentetres tipos de redes: broadcast multiacceso, no broadcastmultiacceso (NBMA), y redes punto a punto.


Redes punto a punto

Las redes punto a punto unen un simple par de routers Una línea Serial configurada con protocolos PPP o HDLC son un ejemplo de redes

punto a punto En redes punto a punto los routers detectan dinámicamente a los vecinos utilizando

paquetes multicast (a todos los routers), con dirección 224.0.0.5 Debido a que solo hay dos routers en el enlace, no necesitan DR ni BDR Usualmente cuando un router manda un paquete, la dirección origen es la IP de la

interfase de salida del router, pero para cuando se están usando interfases sin IP (IP unnumbered), la dirección origen es alguna otra interfase del router

El paquete Hello y el intervalo Dead, en redes punto a punto son de 10 y 40 respectivamente

Nota: las redes punto a multipunto son tratadas como si fueran punto a punto, los routers se detectan mutuamente como vecinos y no eligen ni DR ni BDR


Redes Broadcast Multi-access(BMA)

Un router OSPF en una red BMA como Ethernet, forma una adyacencia con el DR y con BDR

Los routers en un segmento deben elegir un DR y un BDR

El BDR no ejecuta funciones del DR cuando el DR esta en estado operacional, en cambio, el BDR recibe toda la información, pero solo el DR se encarga de mandar los LSA y ejecutar las tareas de sincronización

Si el DR falla, el BDR asume el rol de DR y se genera una nueva elección de DR

Los paquetes hacia el DR y BDR utilizan la dirección 224.0.0.6

Los paquetes desde el DR a todos los routers utilizan la dirección 224.0.0.5


Seleccionando al router DR y al BDR

Routers en un entorno Multi-acceso (ethernet) mantienen una parcial-adyacencia, unicamente con el DR y el BDR

Para elegir al DR y al BDR se usan las siguientes condiciones para seleccionar a los routers

El router con la prioridad mas alta es el DR

El router con la segunda prioridad mas alta es el BDR

La prioridad por defecto es 1. En caso de empate, se usa el RouterID

El router con prioridad 0 no puede convertirse en DR o en BDR

Si se anade un router a la red con la prioridad mas alta, puede convertirse en DR o BDR siempre y cuando pase por un proceso de eleccion despues de que falle un DR o un BDR

NOTA: la IP mas alta en la interfase loopback es usada normalmente como RouterID, pero si no existe una interfase Loopback, se utiliza la mayor IP de cualquiera de las interfases del router


Redes No-Broadcast Multi-Access(NBMA)

Cuando una interfase del router interconecta múltiples interfases, puede que existan problemas de ínter conectividad

Para implementar broadcast o multicast en redes NBMA, el router replica los paquetes que serán broadcast o multicast y los manda individualmente en cada circuito permanente virtual (PVC) a todos los destinos.

El intervalo Hello es de 30 y el intervalo Dead es de 120 en redes NBMA con OSPF

Nota: se debe de configurar manualmente los vecinos, además existe elección de DR y BDR


DR y BDR en redes NBMA

OSPF considera una red NBMA similar a una red BMA

Las redes NBMA son usualmente construidas en una topología Hub-and-Spoke, usando PVCs o SVCs

Hub-and-Spoke es una topología que es malla parcial (partial mesh)

Elegir un DR puede ser un factor clave en topologías NBMA debido a que el DR y el BDR debe de tener conectividad fisica completa con todos los routers

OSPF no puede de forma automática construir las adyacencias con los routers vecinos sobre interfases NBMA


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Seleccionando el tipo de red OSPF para una red NBMA


Configurando OSPF sobre Frame Relay

En modo non-broadcast, OSPF simula su operación como una operación broadcast

Se elige un DR y un BDR

En este ambiente los routers usualmente estan configurados sobre una topología malla completa (full mesh) para identificar facilmente las adyacencias

Si los routers no esta conectados sobre una malla completa (full mesh) debe de configurarse las vecindades manualmente

Frame Relay, ATM y X.25 son ejemplo de redes donde OSPF corre en modo non-broadcast


Ejemplo del comando neighbor


Ejemplo del comandoshow ip ospf neighbor


EjemploPunto a multipunto


UsandoSubinterfases

El puerto serial físico seconvierte en múltiplespuertos lógicos

Cada subinterfase requiere una subred IP

Cuando configure subinterfases, usted debe de escoger el tipo de interfases a usar:

Point-to-point

Multipoint


Configurando subinterfases point-to-point

Cuando las subinterfases punto a punto son configuradas, cada circuito virtual (PVC y SVC) obtiene su propia subinterfase

Cada subinterfase point-to-point tiene las mismas propiedades de cualquier interfase point-to-point física

No hay DR ni BDR

El descubrimiento de los vecinos es automático


Configurando subinterfases point-to-multipoint

Multiples PVCs y SVCs existen en una subinterfase

Subinterfases Frame Relay multipunto es el defecto de OSPF en una topología non-broadcast

DR y BDR son elegidos

Es necesario configurara de forma estática los vecinos


En resumen


Verificación de las adyacencias en un entorno point-to-point


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Preguntas


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