Funcionamiento de OSPF

Funcionamiento de OSPF
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Resumen

Se explica la forma en la que funciona el protocolo OSPF de área única. ¡¡Empieza a aprender CCNA 200-301 gratis ahora mismo!!

¡Bienvenido!: Este tema forma parte del Módulo 1 del curso de Cisco CCNA 3, para un mejor seguimiento del curso puede ir a la sección CCNA 3 para guiarte del índice.

1. Vídeo – Operación OSPF

Haz clic en Reproducir en la figura para ver un video sobre el funcionamiento de OSPF.

2. Estados de Funcionamiento de OSPF

Ahora que conoces los paquetes de estado de enlace OSPF, en este tema se explica cómo funcionan con routers habilitados para OSPF. Cuando un router OSPF se conecta inicialmente a una red, intenta hacer lo siguiente:

  • Crear adyacencias con los vecinos
  • Intercambiar información de enrutamiento
  • Calcular las mejores rutas
  • Lograr la convergencia

La tabla detalla los estados en los que OSPF progresa mientras intenta alcanzar la convergencia:

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EstadoDescripción
Estado inactivo
  • Ningún paquete de hello recibido = Down.
  • El router envía paquetes de hello.
  • Transición al estado Init.
Estado Init
  • Se reciben los paquetes de hello del vecino.
  • Estos contienen el router ID del router emisor.
  • Transición al estado Two-Way.
Estado Two-Way
  • En este estado, la comunicación entre los dos routers es bidireccional.
  • En los enlaces de acceso múltiple, los routers eligen una DR y una BDR.
  • Transición al estado ExStart.
Estado ExStartEn redes punto a punto, los dos routers deciden qué router iniciará el intercambio de paquetes DBD y deciden sobre el número de secuencia de paquetes DBD inicial.
Estado de intercambio
  • Los routers intercambian paquetes DBD.
  • Si se requiere información adicional del router, entonces realiza la transición a Loading; de lo contrario, la transición al estado Full.
Estado Loading
  • Las LSR y las LSU se usan para obtener información adicional de la ruta.
  • Las rutas se procesan mediante el algoritmo SPF.
  • Transición al estado Full.
Estado FullLa base de datos de estado de enlace del router está completamente sincronizada.

3. Establecimiento de Adyacencias de Vecinos

Cuando se habilita OSPF en una interfaz, el router debe determinar si existe otro vecino OSPF en el enlace. Para hacerlo, el router reenvía un paquete de hello con la ID del router por todas las interfaces con OSPF habilitado. El paquete Hello se envía a la dirección IPv4 multicast 224.0.0.5 reservada para todos los routers OSPF. Sólo los routers OSPFv2 procesarán estos paquetes. El ID del router OSPF es utilizado por el proceso OSPF para identificar de manera única cada router en el área OSPF. El ID de un router es un número de 32 bits formateado como una dirección IPv4 y asignado para identificar de manera única un router entre los pares de OSPF.

Cuando un router vecino con OSPF habilitado recibe un paquete Hello con un router ID que no figura en su lista de vecinos, el router receptor intenta establecer una adyacencia con el router que inició la comunicación.

Haz clic en cada uno de los siguientes botones para conocer el proceso que utilizan los routers para establecer la adyacencia en una red de multiacceso.

Cuando se habilita OSPFv2, la interfaz Gigabit Ethernet 0/0 habilitada pasa del estado Down al estado Init. El R1 comienza a enviar paquetes de hello por todas las interfaces con OSPF habilitado para descubrir vecinos OSPF a fin de desarrollar adyacencias con ellos.

Estado Down a Estado Init

Estado Down a Estado Init

R2 recibe el paquete Hello de R1 y agrega el router ID de R1 a su lista de vecinos. A continuación, el R2 envía un paquete de hello al R1. El paquete contiene el router ID de R2 y el router ID de R1 en la lista de vecinos de la misma interfaz.

Estado Init

Estado Init

R1 recibe el paquete hello y agrega el router ID de R2 a su lista de vecinos OSPF. También observa su propio router ID en la lista de vecinos del paquete Hello. Cuando un router recibe un paquete de hello en el que se indica su router ID en la lista de vecinos, el router pasa del estado Init al estado Two-Way.

La acción realizada en el estado Two-Way depende del tipo de interconexión de los routers adyacentes:

  • Si los dos vecinos adyacentes están interconectados a través de un enlace punto a punto, inmediatamente pasan del estado de dos vías al estado ExStart.
  • Si los routers se interconectan a través de una red Ethernet común, se debe elegir un router designado DR y un BDR.

Estado Two-Way

Estado Two-Way

Debido a que el R1 y el R2 se interconectan a través de una red Ethernet, se elije un DR y un BDR. Como se muestra en la figura, R2 se convierte en DR y R1 es BDR. Este proceso tiene lugar solo en las redes de accesos múltiples, como las LAN Ethernet.

Los paquetes de hello se intercambian de manera continua para mantener la información del router.

Elección de BR y DBR

Elección de BR y DBR

4. Sincronización de Bases de Datos OSPF

Después del estado Two-Way, los routers pasan a los estados de sincronización de bases de datos. Mientras que el paquete de hello se utilizó para establecer adyacencias de vecinos, los otros cuatro tipos de paquetes OSPF se utilizan durante el proceso de intercambio y sincronización de LSDB. Este es un proceso de tres pasos, como sigue:

  1. Decidir el primer router
  2. Intercambiar DBD
  3. Enviar un LSR

Haz clic en cada uno de los siguientes botones para conocer el proceso que utilizan los routers para sincronizar sus LSDB.

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En el estado ExStart, los dos routers deciden qué router enviará los paquetes DBD primero. El que tenga la ID de router más alta será el primer router que enviará paquetes DBD durante el estado Exchange. En la figura, el R2 tiene un router ID más alto y envía los paquetes DBD primero.

Decidir el primer router

Decidir el primer router

En el estado Exchange (Intercambio), los dos routers intercambian uno o más paquetes DBD. Un paquete DBD incluye información acerca del encabezado de la entrada de LSA que aparece en la LSDB del router. Las entradas pueden hacer referencia a un enlace o a una red. Cada encabezado de entrada de LSA incluye información acerca del tipo de estado del enlace, la dirección del router que realiza el anuncio, el costo del enlace y el número de secuencia. El router usa el número de secuencia para determinar qué tan nueva es la información de estado de enlace recibida.

En la figura, el R2 envía un paquete DBD al R1. Cuando el R1 recibe la DBD, realiza las siguientes acciones:

  1. Confirma la recepción de la DBD con el paquete LSAck.
  2. A continuación, el R1 envía paquetes DBD al R2.
  3. El R2 acusa recibo al R1.

Intercambiar DBD

Intercambiar DBD

El R1 compara la información recibida con la información que tiene en su propia LSDB. Si el paquete DBD tiene una entrada de estado de enlace más actual, el router pasa al estado Loading.

Por ejemplo, en la figura, el R1 envía una LSR con respecto a la red 172.16.6.0 al R2. El R2 responde con la información completa sobre 172.16.6.0 en un paquete LSU. Una vez más, cuando el R1 recibe una LSU, envía un LSAck. A continuación, el R1 agrega las nuevas entradas de estado de enlace a su LSDB.

Después de cumplir con todas las LSR para un router determinado, los routers adyacentes se consideran sincronizados y en estado Full. Las actualizaciones (LSU) se envían sólo a los vecinos en las condiciones siguientes:

  • Cuando se percibe un cambio (actualizaciones incrementales).
  • Cada 30 minutos.

Enviar un LSR

Enviar un LSR

5. La Necesidad de una DR

¿Por qué se necesita elegir un DR y un BDR?

Las redes multiacceso pueden crear dos retos para OSPF en relación con la saturación de las LSA:

  • Creación de varias adyacencias: Las redes Ethernet podrían interconectar potencialmente muchos routers OSPF a través de un enlace común. Crear adyacencias con cada router es innecesario e indeseable. Conduciría a un número excesivo de LSA intercambiados entre los routers de la misma red.
  • Saturación intensa con LSA: Los routers de estado de enlace inundan sus LSA cada vez que se inicializa la OSPF, o cuando hay un cambio en la topología. Esta inundación puede llegar a ser excesiva.

Para comprender el problema de las adyacencias múltiples, se debe estudiar una fórmula:

Para cualquier número de routers (designados como n) en una red multiacceso, hay n (n — 1)/2 adyacencias.

Creación de adyacencias con cada vecino

Creación de adyacencias con cada vecino

Por ejemplo, la figura muestra una topología simple de cinco routers, todos están conectados a la misma red Ethernet de acceso múltiple. Sin ningún tipo de mecanismo para reducir la cantidad de adyacencias, estos routers en forma colectiva formarán 10 adyacencias:

5 (5 – 1) / 2 = 10

Esto puede no parecer mucho, pero a medida que se agregan routers a la red, el número de adyacencias aumenta dramáticamente. Por ejemplo, una red multiacceso con 20 routers crearía 190 adyacencias.

Creación de adyacencias con cada vecino

  • Número de adyacencias = n (n – 1) / 2
  • n = numero de routers
  • Ejemplo: 5 (5 – 1)/2 = 10 adyacencias

6. Inundación de LSA con una DR

Un aumento espectacular en el número de routers también aumenta drásticamente el número de LSA intercambiados entre los routers. Esta inundación de LSA afecta significativamente el funcionamiento de OSPF.

Haz clic en cada botón para comparar la inundación de LSA sin y con una DR.

Para comprender el problema de la saturación intensa con LSA, reproduce la animación de la figura. En la animación, el R2 envía una LSA. Este evento hace que cada router también envíe una LSA. Los acuses de recibo requeridos que se envían por cada LSA recibida no se muestran en la animación. Si cada router en una red multiacceso tuviera que saturar y reconocer todas las LSA recibidas, de todos los demás routers en la misma red multiacceso, el tráfico de la red se volvería bastante caótico.

Demo Saturación con LSA

Demo Saturación con LSA

La solución para administrar la cantidad de adyacencias y la saturación con LSA en una red multiacceso es el DR. En las redes multiacceso, OSPF elige un DR como punto de recolección y distribución de las LSA enviadas y recibidas. También se elige un BDR en caso de que falle el DR. Todos los otros routers se convierten en DROTHER. Un DROTHER es un router que no funciona como DR ni como BDR.

Nota: El DR sólo se utiliza para la dispersión de LSA. El router seguirá utilizando el mejor router de salto siguiente indicado en la tabla de enrutamiento para el reenvío de todos los demás paquetes.

Reproduce la animación de la figura para ver la función del DR.

Demo LSA y DR

Demo LSA y DR

Glosario: Si tienes dudas con algún término especial, puedes consultar este diccionario de redes informáticas.

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