A compreensão dos protocolos de roteamento é parte essencial da fundamentação teórica de qualquer profissional da tecnologia da informação. Por isso, para contribuir com a sistematização do tema, a Escola Superior de Redes (ESR) abordou um deles em um novo webinar gratuito – Roteamento OSPF: Fundamentos e Projetos.
De forma geral, o Protocolo de Roteamento OSPF (Open Shortest Path First) faz referência ao processo de “escolher o caminho mais curto primeiro”, em uma análise de informações de diversos roteadores conectados entre si.
O objetivo desse modelo é observar dentre esses elementos interconectados qual apresenta um melhor trajeto e desempenho para entregar um pacote de rede, representando um trabalho mais efetivo.
Dessa forma o Protocolo de roteamento OSPF é um protocolo de roteamento dinâmico, eficiente e não-proprietário, projetado para operar dentro de um sistema autônomo, e, portanto, atuando como um protocolo do tipo IGP (Interior Gateway Protocol).
Ao contrário do protocolo RIP (Routing Information Protocol), que adota o algoritmo vetor-distância (distance vector), o protocolo OSPF baseia-se no algoritmo estado de enlace (link-state) para propagar e processar as informações de roteamento.
Embora seja considerado bastante efetivo, para que seus benefícios sejam extraídos, o projeto de redes OSPF deve ser cuidadoso, além de demandar antecipação para seu planejamento e também a devida documentação durante toda a sua implementação.
Neste contexto, o Professor universitário Gledson Elias foi o convidado do novo webinar da ESR, que objetivou a apresentação dos fundamentos do protocolo OSPF, entrelaçando e discutindo os benefícios e desafios associados à adoção do protocolo no projeto de redes grandes e complexas.
Veja os principais tópicos abordados abaixo.
O que é o Protocolo OSPF?
Como dissemos anteriormente, o protocolo OSPF é um protocolo de roteamento dinâmico.
De forma geral, podemos compará-lo com um GPS que observa as rotas para se chegar a um determinado destino e opta por aquela que será concluída em menor tempo ou sem trânsito.
Inclusive, diversos mecanismos do Google, que têm o objetivo de avaliar rotas de mapas e trânsito, utilizam este algoritmo para oferecer ao usuário uma resposta mais assertiva.
O protocolo OSPF consegue analisar, interpretar e registrar dados dos roteadores conectados à rede, para, posteriormente, escolher um melhor caminho para entregar os pacotes da rede. É considerado pertencente à classe dos protocolos de roteamento dinâmico.
Todos os protocolos que priorizam a observação da quantidade de roteadores até chegada do destino são conhecidos como de vetor distância, como RIP, RIPv2 e EIGRP, enquanto os que priorizam chegar mais rápido de acordo com a banda são chamados de protocolos link state (estado de link), como o OSPF e IS-IS.
Dessa forma, o Protocolo OSPF é aquele do tipo link state que, antes de tomar qualquer decisão, irá avaliar a topologia de todos os roteadores integrados aos seus processos, optando pela jornada mais curta para encaminhamento dos pacotes.
Em tempo, já abordamos o funcionamento do Protocolo OSPF de forma detalhada em outro artigo (você pode acessá-lo por aqui).
6 Aprendizados do Webinar “Protocolo de Roteamento OSPF”
De acordo com o Professor Gledson, o Protocolo de Roteamento OSPF se apresenta em duas versões similares, com uma diferença em seu tipo de endereçamento – uma operando pelo IPv4 e outra para o IPv6.
Além disso, o profissional destacou alguns outros pontos importantes em relação ao Protocolo de Roteamento OSPF, os quais você confere logo abaixo na sistematização dos aprendizados do evento online!
1) Características do Protocolo OSPF
Dentre suas principais características, destacam-se:
- Algoritmo de estado de enlace (link-state): esse protocolo utiliza o algoritmo link-state para fazer a propagação das informações de roteamento, favorecendo a rápida convergência das tabelas de roteamento.
Quando comparado ao modelo de vetor de distância, utilizado no protocolo RIP, por exemplo, se apresenta como mais vantajoso em relação à sua velocidade, pois, ao invés de propagar toda a tabela de roteamento, o algoritmo propaga apenas a informação sobre as interfaces dos roteadores.
Este processo ganha o nome de “inundação”, pelo qual rapidamente as informações do estado dos enlaces são propagadas para todos os roteadores da rede, resultando em uma rápida convergência das tabelas de roteamento.
- Algoritmo SPF: proposto por Dijkstra, este algoritmo calcula as rotas de menor custo dentro da rede. É bastante conhecido e, embora seja um pouco pesado, é utilizado por diversos softwares que buscam melhores rotas de mapa, por exemplo.
Quanto maior uma determinada rede, mais nós e enlaces ela terá em seu grafo, o que consome recursos de processamento e memória. O OSPF dedica uma boa parte de suas funcionalidades à melhorias que vão acelerar o processo de cálculo dessas rotas, tentando, a todo momento, minimizar as informações divulgadas, para que o grafo fique mais enxuto e para que se consiga executar o algoritmo SPF de forma mais rápida. - Estrutura de roteamento hierárquica: o protocolo de roteamento OSPF divide a rede em regiões, chamadas de áreas, e executa o algoritmo SPF nessas áreas. Essa característica transforma o protocolo em uma solução mais adequada para redes de médio a grande porte
2) Diferenças entre Protocolo OSPF e Protocolo RIP
OSPF: Adota o algoritmo do estado do enlace (link-state)
RIP: Adota o algoritmo vetor de distância (distance vector)
OSPF: Propaga informações na inicialização e após mudanças na rede para todos os roteadores
RIP: Propaga tabela de roteamento de forma periódica para roteadores vizinhos
OSPF: Rápida convergência da tabela de roteamento
RIP: Lenta convergência da tabela de roteamento – demora a detectar falhas
OSPF: Não impõe limite no tamanho da rede
RIP: Limita a rede a 15 saltos (hops)
OSPF: Métrica das rotas é baseada no custo dos enlaces
RIP: Métrica das rotas é baseada no número de saltos (hops)
Ambos suportam o endereçamento classless e VLSM (Variable Length Subnet Mask)
OSPF: Adota estratégia de roteamento hierárquico
RIP: Adota estratégia de roteamento plano
OSPF: Suporta múltiplas rotas de custos iguais
RIP: Sem suporte a múltiplas rotas
OSPF: Opera diretamente sobre o protocolo de rede IP
RIP: Opera sobre o protocolo de transporte UDP
OSPF: Adotado em redes de médio e grande portes
RIP: Adotado em redes de pequeno porte
OSPF: Configuração requer conhecimento de conceitos do protocolo
RIP: Configuração mais simples
3) Hierarquia de roteamento
Para reduzir a quantidade de informações que o algoritmo SPF utiliza para calcular os caminhos, o protocolo OSPF divide a rede em áreas, onde cada área é composta por um conjunto de roteadores e redes contíguas.
As áreas estão interconectadas de acordo com uma topologia exigida dentro do próprio OSPF – uma área central (backbone) e áreas auxiliares ao entorno do backbone. Estas últimas precisam estar conectadas fisicamente ao backbone, formando uma topologia estrela entre as regiões.
Além disso, cada área tem um identificador de 32 bits, em uma representação na qual o backbone se configura como área 0. Nessa dinâmica, uma instância do algoritmo SPF é executada dentro de cada área.
Com isso, todos os roteadores dentro de cada área divulgam suas informações das redes e roteadores e, por estarem interconectados, todos os roteadores recebem as mesmas informações e anúncios, possuindo, portanto, o mesmo banco de dados topológico (LSDB).
Isso significa dizer que a topologia de uma área é completamente abstraída para outra área, simplificando o trabalho do SPF pois o mesmo só precisa encontrar uma rota dentro de uma área.
Os roteadores, por sua vez, desempenham diferentes funções, dependendo de onde estão inseridos (backbone router, internal router, area border router e AS border router). Cada roteador pode participar de várias áreas, mas cada interface participa apenas de uma área.
Por fim, a estrutura hierárquica possibilita diferentes tipos de rotas anunciadas no OSPF:
- Rota intra-área – origem e destino dentro da mesma área
- Rota inter-area – origem e destino em áreas diferentes
- Rota externa – redistribuída para dentro do OSPF de outro sistema autônomo, podendo ser do “Tipo 1” (custo externo + interno) ou do “Tipo 2” (apenas custo externo).
A prioridade de escolha das rotas se dá da seguinte forma: Intra-área > Inter-area > Externa Tipo 1 > Externa tipo 2
4) Tipos de áreas
- Backbone: distribui informações de roteamento
- Stub: ABR não distribui rotas externas na área
- Not-So-Stubby (NSSA): área stub que permite ASBR distribuir rotas externas na área
- Totally Stub / NSSA: distribui apenas rota default via ABR
5) Bancos de Dados Topológicos
- Tipos de LSAs (anúncios)
-Router LSA (link-state advertisement): descreve o estado e o custo de uma interface do roteador na área
-Network LSA: descreve os roteadores conectados a enlaces multiacesso
-Summary LSA: ABR informa uma rede em outra área
-AS/NSSA External LSA: ASBR informa uma rede externa
6) Funcionamento do Protocolo de Roteamento OSPF
Fechando o Webinar, o professor Gledson Elias aborda o funcionamento prático de um OSPF, que poder ser compreendido dentro das etapas abaixo:
- Descoberta de vizinhos baseada no Protocolo Hello;
- Estabelecimento de adjacência via sincronização dos bancos de dados topológicos usando pacotes OSPF;
- Cálculo da tabela de roteamento usando algoritmo SPF – o custo da rota é o custo cumulativo dos enlaces ao longo do caminho;
- Propagação de mudanças nos estados dos enlaces para todos os roteadores da área via flooding de LSAs
Recorde os pontos do Webinar Protocolo de Roteamento OSPF
Dessa forma, temos que o Webinar produzido pela ESR abordou o Protocolo de Roteamento OSPF com riqueza de detalhes, a fim de fornecer bases teóricas e práticas para que qualquer profissional de TI se especialize sobre o tema.
Vamos recordar os principais pontos abordados?
- O OSPF é um protocolo de roteamento dinâmico, efetivo e não-proprietário;
- Possui autenticação dividida em 3 tipos (nula, senha simples e criptografia MD5);
- Foi projetado para operar dentro de um sistema autônomo e, portanto, atua como um protocolo intra-AS;
- Baseado no algoritmo estado de enlace (link-state) para propagar e processar as informações de forma rápida;
- Configuração de redes grandes e complexas requer conhecimento de conceitos e funcionalidades do protocolo;
- Projetos de redes OSPF devem ser planejados e documentados de forma bastante cuidadosa e antecipada;
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Ao longo do tempo o protocolo de roteamento OSPF passou por melhorias, como é o caso do protocolo fast hello, que identifica o erro em um roteador de forma mais rápida, ou do BFD (bidirectional forwarding detection), um protocolo de teste de conectividade que monitora enlaces entre roteadores e detecta falhas em dezenas ou centenas de milissegundos
Esse modelo se adapta bem para redes de médio a grande porte e é um importante conhecimento para quem deseja atuar na área de TI.
No webinar sobre o tema, os participantes ainda aprendem a calcular os custos dos enlaces e a entender aplicações práticas para o OSPF.
Para assisti-lo na íntegra, clique aqui!
Sobre a Escola Superior de Redes (ESR)
A Escola Superior de Redes (ESR) promove a capacitação, o desenvolvimento profissional e a disseminação de conhecimento de tecnologias da informação para todo o Brasil há mais de 16 anos.
Durante a sua trajetória já atendeu mais de 1100 instituições, além de ter contribuído para a capacitação de mais de 31 mil alunos.
A escola, única parceira do maior instituto de cibersegurança do mundo, o Sans,
oferece mais de 100 cursos, distribuídos em diferentes trilhas de conhecimento.
Sobre o Professor Gledson Elias
Gledson Elias é doutor em Ciência da Computação (UFPE) e mestre em Informática (PUC-Rio), atuando, desde 1993, como professor universitário inicialmente na UFRN, e, a partir de 2004, na UFPB.
Na UFRN foi responsável pela implantação da Internet no Rio Grande do Norte
Já na UFPB leciona e orienta na graduação e pós-graduação nas áreas de redes de computadores, sistemas distribuídos e engenharia de software.
Atuou como colaborador técnico da RNP, de 1991 até 1993, cuja contribuição na Rede Acadêmica Brasileira e na Internet no Brasil foi reconhecida através da distinção Construtores da Internet.br, em 2017.
De 2005 até o presente, atua como coordenador local da unidade João Pessoa da ESR-RNP, local onde também leciona diversos cursos, incluindo: arquitetura e protocolos de rede TCP/IP, gerência de redes de computadores, IPv6 básico, protocolos de roteamento IP, tecnologias de redes sem fio, segurança em redes sem fio, e virtualização de servidores.
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