Open Shortest Path First
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El Open Shortest Path First(OSPF),camino más corto abierto, es un protocolo de encaminamiento jerárquico de pasarela interior o IGP (Interior Gateway Protocol), que usa el algoritmo Dijkstra enlace-estado (LSA - Link State Algorithm) para calcular la ruta más corta posible. Usa “cost” como su medida de métrica. Además, construye una base de datos enlace-estado idéntica en todos los encaminadores de la zona.
Sumario
¿Por qué OSPF?
OSPF es la respuesta de IAB a través del IETF, ante la necesidad de crear un protocolo de routing interno que cubriera las necesidades en Internet de routing interno que el protocolo RIP versión 1 ponía de manifiesto:
- Lenta respuesta a los cambios que se producían en la topología de la red.
- Poco bagaje en las métricas utilizadas para medir la distancia entre nodos.
- Imposibilidad de repartir el tráfico entre dos nodos por varios caminos si estos existían por la creación de bucles que saturaban la red.
- Imposibilidad de discernir diferentes tipos de servicios.
- Imposibilidad de discernir entre host, routers, diferentes tipos de redes dentro de un mismo Sistema Autónomo.
Algunos de estos puntos han sido resueltos por RIP versión 2 que cuenta con un mayor número de métricas así como soporta CIRD, routing por subnet y transmisión multicast.Pero el desarrollo de OSPF por parte del IETF se basa fundamentalmente en la introducción de una algoritmia diferente de la utilizada hasta el momento en los protocolos estándar de routing interno en TCP/IP para el calculo del camino mínimo entre dos nodos de una red.
Características
Respuesta rápida y sin bucles ante cambios
La algoritmia SPF sobre la que se basa OSPF permite con la tecnología actual que existe en los nodos un tiempo de respuesta en cuanto tiempo de computación para el calculo del mapa local de la red mucho más rápido que dicho cálculo en el protocolo RIP. Además como todos los nodos de la red calculan el mapa de manera idéntica y poseen el mismo mapa se genera sin bucles ni nodos que se encuentren contando en infinito; principal problema sufrido por los protocolos basados en la algoritmia de vector distancia como RIP.
Seguridad ante los cambios
Para que el algoritmo de routing funcione adecuadamente debe existir una copia idéntica de la topología de la red en cada nodo de esta. Existen diversos fallos que pueden ocurrir en la red como fallos de los protocolos de sincronización o inundación, errores de memoria, introducción de información errónea. El protocolo OSPF especifica que todos los intercambios entre routers deben ser autentificados. El OSPF permite una variedad de esquemas de autentificación y también permite seleccionar un esquema para un área diferente al esquema de otra área. La idea detrás de la autentificación es garantizar que sólo los routers confiables difundan información de routing.
Soporte de múltiples métricas
La tecnología actual hace que sea posible soportar varias métricas en paralelo. Evaluando el camino entre dos nodos en base a diferentes métricas es tener distintos mejores caminos según la métrica utilizada en cada caso, pero surge la duda de cual es el mejor. Esta elección se realizara en base a los requisitos que existan en la comunicación. Diferentes métricas utilizadas pueden ser:
- Mayor rendimiento
- Menor retardo
- Menor coste
- Mayor fiabilidad
La posibilidad de utilizar varias métricas para el cálculo de una ruta, implica que OSPF provea de un mecanismo para que una vez elegida una métrica en un paquete para realizar su routing esta sea la misma siempre para ese paquete, esta característica dota a OSPF de un routing de servicio de tipo en base a la métrica.
Balanceado de carga en múltiples caminos
OSPF permite el balanceado de carga entre los nodos que exista más de un camino. Para realizar este balanceo aplica:
- Una versión de SPF con una modificación que impide la creación de bucles parciales.
- Un algoritmo que permite calcular la cantidad de trafico que debe ser enviado por cada camino.
- Escalabilidad en el crecimiento de rutas externas.
El continuo crecimiento de Internet es debido a que cada vez son más los sistemas autónomos que se conectan entre si a través de routers externos. Además de tener en cuenta la posibilidad de acceder al exterior del sistema autónomo a través de un determinado router externo u otro se debe tener en cuenta que se tiene varios proveedores de servicios y es más versátil elegir en cada momento el router exterior y servicio requerido que establecer una ruta y servicio por defecto cuando se trata de routing externo como se tenía hasta ahora. OSPF soluciona este problema permitiendo tener en la base de datos del mapa local los denominados “gateway link state records”.Estos registros nos permiten almacenar el valor de las métricas calculadas y hacen más fácil el cálculo de la ruta óptima para el exterior. Por cada entrada externa existirá una nueva entrada de tipo “gateway link state records” en la base de datos, es decir, la base de datos crecerá linealmente con el número de entradas externas tal como ocurre con los protocolos de vector distancia, pero el coste del cálculo de las rutas crecerá en función de N*log*N para OSPF y no en función de N^2 como ocurre en los protocolos de vector distancia.
El monitoreo de OSPF
Como es habitual, Cisco IOS ofrece una serie de comandos que permiten monitorear y verificar la operación del protocolo en el dispositivo:
- Router#show ip ospf.
- Router#show ip ospf neighbor.
- Router#show ip ospf interface.
- Router#show ip route ospf.
Descripción de las operaciones en OSPF
La secuencia básica de operaciones realizadas por los "routers" OSPF routers es:
- Descubrir vecinos OSPF.
- Elegir el DR (designed router).
- Formar adyacencias (elementos cercanos).
- Sincronizar bases de datos.
- Calcular la tabla de encaminamiento.
- Anunciar los estados de los enlace .
Los "routers" efectuarán todos estos pasos durante su activación, y los repetirán en respuesta a eventos de red. Cada "router" debe ejecutar estos pasos para cada red a la que está conectado, excepto para calcular la tabla de encaminamiento. Cada "router" genera y mantiene una sola tabla de encaminamiento para todas las redes.
Mensajes de OSPF
Existen cinco tipos de mensajes del protocolo OSPF:
- HELLO o Saludo se usa para:
- Identificar a los vecinos, para crear una base de datos en mapa local.
- Enviar señales de <estoy vivo>, al resto de routers para mantener el mapa local .
- Elegir un router designado para una red multienvío
- Encontrar al router designado existente.
- Database Description Packets o Descripción de la base de datos se usa para:
- Intercambiar información para que un router pueda descubrir los datos que le faltan durante la fase de inicialización o sincronización cuando dos nodos han establecido una conectividad.
- Link State Request o Petición del estado del enlace:
- Se usa para pedir datos que un router se ha dado cuenta que le faltan en su base de datos o que están obsoletos durante la fase de intercambio de información entre dos routers.
- Link State Request o Actualización del estado del enlace:
- Link State ACK o ACK del estado del enlace:
- Se usa para confirmar la recepción de una Actualización del estado del enlace.
Paquete OSPF
Este consiste en nueve campos :
- Version Number: Identifica la Versión de OSPF
- Type: Identifica el tipo de paquete OSPF (Hello, estado de la base de datos, estado y requerimientos del enlace).
- Packet Length: Especifica el tamaño del paquete incluida la cabecera.
- Router ID: Identifica el origen de los paquetes.
- Área ID: Identifica el área de la cual los paquetes pertenecen, todos los paquetes OSPF están ligados a un área.
- Cheksum: permite el chequeo de la integridad del paquete.
- Authentication Type: Contiene el tipo de autentificación de OSPF (seguridad).
- Authentication: Contiene la información de autentificación.
- Data: Contiene encapsulada la información de capas superiores.
Datos importantes del OSPF
OSPF es probablemente el tipo de protocolo IGP más utilizado en redes grandes. Puede operar con seguridad usando MD5 (Message-Digest Algorithm 5, es un algoritmo de reducción criptográfico de 128 bits) para autentificar a sus puntos antes de realizar nuevas rutas y antes de aceptar avisos de enlace-estado.En general se ha planteado y se le supone sucesor natural a RIP. La última versión, la versión tres, es la más reciente, esta soporta IPv6 así como las extensiones multidifusión para OSPF (MOSPF), aunque no están demasiado extendidas.
Referencias
- Artículo Introducción a OSPF.Disponible en "librosnetworking.blogspot.com". Consultado: 8 de diciembre del 2011.
- Artículo Protocolos de encaminamiento: RIP y OSPF.Disponible en "www.xuletas.es". Consultado: 8 de diciembre del 2011.
