Laboratorio di Applicazioni Telematiche– Antonio Cianfrani -- A.A. 2015/2016

Antonio Cianfrani

Open Shortest Path First (OSPF)

Laboratorio di Applicazioni Telematiche– Antonio Cianfrani -- A.A. 2015/2016

Il protocollo OSPF

OSPF è un protocollo di routing interno (IGP)

OSPF è un protocollo di routing link-state: ogni router conosce l’esatta topologia della rete.

I pacchetti OSPF sono incapsulati direttamente in datagrammi IP, in cui il campo protocol è impostato a 89

La distanza amministrativa del protocollo OSPF è pari a 110

Laboratorio di Applicazioni Telematiche– Antonio Cianfrani -- A.A. 2015/2016

Principi di funzionamento

Ciascun router OSPF emette periodicamente (default: 10 s) dei pacchetti Hello, per valutare possibili modifiche topologiche

Ogni router OSPF descrive la propria topologia (interfacce attive) tramite dei pacchetti denominati Link State Advertisement (LSA)

Le LSA vengono propagate in tutta la rete tramite la tecnica del flooding: ogni router che riceve una LSA la invia su tutte le interfacce ad eccezione di quella da cui l’ha ricevuta

Ogni router ha una visione completa della rete (database delle LSA) e calcola l’insieme dei cammini a costo minimo (Shortest PathTree: SPT) tramite l’algoritmo di Dijkstra.

Laboratorio di Applicazioni Telematiche– Antonio Cianfrani -- A.A. 2015/2016

Gli elementi che costituiscono il Sistema Autonomo sono:

• i Router: si occupano di eseguire il protocollo OSPF

• le Network: collegano tra loro i Router e si dividono in TransitNetwork e StubNetwork (collegate ad un solo Router)

N1 R1

N3 R4 R5

N2 R2

R3

R6

R7

N5R10

R8

N6

N7R11N8

R9

N10

R12 N9

3

3

1

1

1 8

87

6

6

6

1

N4

2

8

6

7

5

1

1

4

2

1

3

1

1

2

1

3

Router e network

Laboratorio di Applicazioni Telematiche– Antonio Cianfrani -- A.A. 2015/2016

Link State Advertisment (LSA)

Un LSA si compone di un Link State Header e un Link State Data

Tutti i tipi di LSA hanno la stessa Header

• Un campo Type identifica il particolare tipo di LSA:

Router_Lsa (type 1)

Network_Lsa (type 2)

………………………………….

Link State Header

LSA Type

Link State Data

Laboratorio di Applicazioni Telematiche– Antonio Cianfrani -- A.A. 2015/2016

Flooding

Gli LSA sono inviati a tutti gli altri Router dell’AS mediante una tecnica di flooding

• un LSA è rilanciato da un router su tutte le sue interfacce tranne quella da cui è stato ricevuto

• gli LSA trasportano un numero di sequenza

Evita il rilancio di pacchetti già rilanciati Consente un corretto riscontro dal ricevente

R2

N

R3

R1 R4LSA LSA LSA

Laboratorio di Applicazioni Telematiche– Antonio Cianfrani -- A.A. 2015/2016

Calcolo dello Shortest Path Tree (SPT)

Ogni router mantiene un database che riflette i dati aggiornati sulla topologia della rete.

La topologia della rete è rappresentata come un grafo orientato

– I nodi rappresentano router e network

– I rami rappresentano

• collegamenti diretti tra nodi di tipo router

• collegamenti tra nodi di tipo router e nodi di tipo network

Ogni router calcola lo Shortest Path Tree (insieme dei cammini ottimi) mediante l’algoritmo di Dijkstra e costruisce la propria tabella di routing.

Laboratorio di Applicazioni Telematiche– Antonio Cianfrani -- A.A. 2015/2016

OSPF: Esempio (1/2)

N1 R1

N3 R4 R5

N2 R2

R3

R6

R7

N5R10

R8

N6

N7R11N8

R9

N10

R12 N9

3

3

1

1

1 8

87

6

6

6

1

N4

2

8

6

7

5

1

1

4

2

1

3

1

1

2

1

3

N1R1

N3 R4 R5

3

N2R2

3

0

1

0

1

R7

N5

R8

1

0

8

8

6 6

0 1

1 0

N6

4

R3

10

R6

7

66

8

5 7

R10

0

1

N7

3 0

R11 2

0

N8

R9

0

1

01

N10

3

10

R12 N92

N4

2

Laboratorio di Applicazioni Telematiche– Antonio Cianfrani -- A.A. 2015/2016

Ogni router calcola il proprio SPT mediante l’algoritmo di Dijkstra

Shortest Path Tree e Routing Table in R6

Destin. N.H. Cost

N1

N2

N3

N4

R3

R3

R3

R3

10

10

7

8

N5

N6

N7

N8

N9

N10

R10

R10

R10

R10

R10

R10

8

12

10

11

13

14

N1R1

N3 R4 R5

3

N2R2

3

0

0

R7

N5

R8

N6

0

0

0

4

R3

1

R6

6

6

7

R101

N7

3

R11

0N8

R9

1

0

N10

3

0

R12 N92

N4

2

OSPF: Esempio (2/2)

Laboratorio di Applicazioni Telematiche– Antonio Cianfrani -- A.A. 2015/2016

Configurazione di un router OSPF

Il comando per abilitare il protocollo OSPF è:

R(config)# router ospf id

Il campo id rappresenta un numero compreso tra 1 e 65535 ed ha validità locale

In seguito bisogna definire le sottoreti (e di conseguenza le interfacce) su cui è abilitato il protocollo:

R(config-router)# network network-address wildcard mask area area-number

• La wildcard mask è il reciproco della maschera di sottorete

• Area: un AS può essere diviso in aree per risolvere problemi discalabilità. L’area 0 c’è sempre.

Laboratorio di Applicazioni Telematiche– Antonio Cianfrani -- A.A. 2015/2016

Identificativo (ID) di un router OSPF

L’identificativo di un router OSPF è uno dei suoi indirizzi IP con il quale viene identificato all’interno del database topologico.

Viene configurato con il comando:

R(config-router)# router-id ip-address

Se manca il comando router-id si utilizza:

• Il più alto tra gli indirizzi loopback del router

• Se non ci sono indirizzi loopback configurati si utilizza il più alto tra i rimanenti indirizzi IP

Laboratorio di Applicazioni Telematiche– Antonio Cianfrani -- A.A. 2015/2016

Metrica OSPF

La metrica di un link OSPF può essere impostata liberamente, entrando nella configurazione della relativa interfaccia

R(config)# interface FastEthernet 0/0

R(config-if)# ip ospf cost costo

Se non viene impostata manualmente viene scelta in funzione della banda del link

Laboratorio di Applicazioni Telematiche– Antonio Cianfrani -- A.A. 2015/2016

Verifica configurazione OSPF

R# show ip ospf neighbor

R# show ip protocols

Laboratorio di Applicazioni Telematiche– Antonio Cianfrani -- A.A. 2015/2016

Antonio Cianfrani

Multi-area OSPF

Laboratorio di Applicazioni Telematiche– Antonio Cianfrani -- A.A. 2015/2016

Problemi di scalabilità dell’OSPF

Il protocollo OSPF presenta problemi di scalabilità:

– Ogni router mantiene un database contenente tutte le LSA dell’AS

– Le LSA di tutti i router e di tutte le network sono inviate all’interno dell’AS

– Il calcolo dello Shortest Path Tree dipende dal numero di router e network: complessità O(NlogN), dove N è il numero di router e network nella rete

Il problema viene risolto suddividendo un AS in aree

All’interno di ciascuna area i router “interni” si scambiano le informazioni relative alla propria area di appartenenza:

– Database separati

– Flooding indipendente

Laboratorio di Applicazioni Telematiche– Antonio Cianfrani -- A.A. 2015/2016

Multi-area OSPF (1/2)

AS 4 AS 4

AS 23 AS 23

Area 0

Area 1Area 2

Laboratorio di Applicazioni Telematiche– Antonio Cianfrani -- A.A. 2015/2016

Multi-area OSPF (2/2)

AS 4

AS 23

Backbone area– Ogni area è

connessa almeno all’area di backbone

– SEMPRE presente

Area 0

Area 1Area 2

ASBR (AS Border Router)– Identificato da un

particolare bit (e bit) nella router LSA

ABR (Area Border Router)– Contiene i database delle

aree cui appartiene

– Identificato da un particolare bit (b bit) nella router LSA

ABR