PROTOCOLO DE ENRUTAMIENTO OSPF

Daniel Camilo Aponte JoyaUniversidad Católica de Colombia

Resumen: El siguiente ensayo menciona los diferentes protocolos de la capa de red los cuales se dividen en protocolos de control y protocolos de enrutamiento, en donde se centró su atención en un protocolo de enrutamiento específico llamado OSPF el cuales es el más utilizado en grandes redes, por esto se va a describir su funcionamiento, ventajas y desventajas frente a otros protocolos de enrutamiento para comprender así porque es uno de los protocolos de capa 3 más utilizados para realizar enrutamiento.

PALABRAS CLAVE: Protocolos, Enrutamiento, Áreas.

1 INTRODUCCION

En la industria moderna es importante tener la seguridad de que los datos que se envían por internet sean entregados a los lugares que se esperan, por esto existe la capa de red la cual tiene la responsabilidad de desplazar los datos a través de un conjunto de redes. Para lograr este desplazamiento los dispositivos de esta capa utilizan un direccionamiento dado por ella misma para determinar el destino de los paquetes a medida que se desplazan a través de las redes [1].

El direccionamiento que realiza la capa de red se denomina jerárquico ya que permite en una red tener una dirección única más allá de la propia red, los esquemas jerárquicos permiten que la información viajen por la red, así como una forma de detectar el destino de manera eficiente. Un ejemplo de este direccionamiento es la red de telefonía en donde se utiliza un código de país que designa un área geográfica como primera parte de la llamada, los siguientes dígitos representan la central local y los últimos dígitos representan el número telefónico de destino individual. Para lograr el mejor direccionamiento la capa de red se basa en una serie de protocolos los cuales aseguran a una más la entregan de los paquetes en el destino correcto.

2 PROTOCOLOS DE LA CAPA DE RED

En pocas palabras la capa de red se encarga de llevar los paquetes desde un host origen hasta un host destino, y para poder llegar hasta este destino se pueden requerir varios saltos por enrutadores intermedios. Para lograr la transmisión la capa 3 debe conocer el grupo

de enrutadores de comunicación para así elegir las rutas adecuadas a través de ellas, también debe tener presente el estado de las rutas para que a la hora de escoger una ruta no sobrecargue algunas líneas de comunicación y los enrutadores y dejar inactivos otros [2].

La capa de red se puede implementar con diferentes protocolos para lograr su funcionamiento como lo son el protocolo IP, IPX, APPLETALK, entre otros. De estos el protocolo más utilizado es el protocolo IP el cual tiene como propósito transmitir datagramas a través de un grupo de redes hasta que cada datagrama alcanza su destino. Para ello cada computadora en el grupo de redes debe tener software IP, para que se puedan crear y enviar datagramas IP [3].

Además del protocolo IP, Internet tiene algunos protocolos de control que se utilizan en la capa de red, como ICMP, ARP, RARP, BOOTP y DHCP. Estos protocolos se encargan de supervisar el funcionamiento de Internet y cuando ocurre algo inesperado se informa del evento como lo hace ICMP, también se encargan de que en una misma LAN se reconozcan la dirección física de una tarjeta de interfaz de red correspondiente una dirección para lo cual se utiliza ARP que se encarga de esto [4].

En la capa de red también existen los protocolos de enrutamiento o encaminamiento los cuales pueden ser estáticos o dinámicos es decir que pueden tener en cuenta las condiciones de la red a la hora de escoger una ruta especifica dependiendo de qué tipo de encaminamiento se utilice y son los que se encargan de seleccionar la ruta que seguirán los paquetes que se envía desde un host origen a un host destino, estos protocolos son OSPF, RIP, IS-IS, BGP, entre otros. En la Fig1 se observa la relación que existe entre algunos de los diferentes protocolos que actúan en la capa 3.

Figura 1. Relación algunos protocolos de capa de red.

3 PROTOCOLO OSPF

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El protocolo OSPF (Abierto del primer camino más corto) fue diseñado a finales de los años 80 y es un protocolo de encaminamiento jerárquico o de IGP (Protocolo de Gateway interior), el cual utiliza el algoritmo Dijkstra para calcular la ruta más corta posible. OSPF se basa en el estado del enlace el cual es un tipo de protocolo que se basa en un conocimiento exacto de la topología de la red sobre la que se trabaja. Así se crean tablas de encaminamiento basadas en la información de la topología de la red, a partir de paquetes denominados de estados de enlace que se intercambian los routers entre sí para conocer el estado del enlace [5].

2 1 ALGORITMO DIJKSTRA

El algoritmo DIJKSTRA es uno de los más utilizados para calcular la ruta más corta para enviar paquetes, el cual realiza un cálculo de ruta basado en la topología del estado del enlace. Para el cálculo de la ruta como se ve en la Fig.2 se supone que el estado del enlace viene determinado por una métrica es decir que cada enlace tiene asociado un valor numérico. Generalmente, este valor viene determinado por la capacidad del enlace y es proporcional a la carga de este o una combinación ponderada de ambos. Por lo tanto una ruta viene determinada por la suma de las métricas de todos los enlaces por los que tenga que pasar para llegar a su destino y la ruta más optima será la que tenga menor métrica.

Figura 2. Topología de una red para el cálculo de ruta.

Cada encaminador observa la topología de la red en la que se encuentra para construir una tabla de encaminamiento para la cual utilizan el mismo algoritmo y la misma métrica que presenta cada red para calcular su propio camino más corto y su tabla de encaminamiento, estas tablas son diferentes para cada encaminador [6]. En la Fig.3 se observa la tabla de obtenida por el encaminador 1.

Figura 3. Tabla de costo encaminador 1.

2 2 AREAS OSPF

En un entorno OSPF, un conjunto de redes y hosts se pueden agrupar para formar un área en donde los routers o Encaminadores dentro de estas áreas son llamados Encaminadores intra-áreas, los paquetes de las redes se mantiene siempre dentro de la misma área y los encaminadores intra-área mantienen idéntica la topología dentro del área. Las áreas OSPF están interconectadas mediante enrutadores de borde de área, los cuales mantiene separados los datos topológicos de las aéreas a las que están conectados. Estas áreas pueden luego ser interconectadas para formar un sistema autónomo (AS). De esta manera en un entorno OSPF como se observa en la Fig.4 los routers están conectados juntos para formar redes, estas redes pueden a su vez estar conectadas para formar zonas y las interconexión de estas zonas forma un sistema autónomo [7].

Figura 4. Entorno OSPF.

Las diferentes áreas que se forman en un entorno OSPF pueden ser de tres tipos diferentes:

Backbone: Constituye el núcleo central de una red encaminada con OSPF. Esta se caracteriza porque mantiene una conexión física o lógica con cada una de las aéreas en la que se ha agrupado la red.

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Stub: Son las áreas que no pueden recibir rutas procedentes de redes externas, estas redes externas son aquellas que están gestionadas por protocolos diferentes a OSPF.

Not-so-stubby (NSSA): Son áreas stub que pueden incorporar rutas externas y enviarlas a un área de backbone, pero no pueden exportar rutas externas del backbone y enviarlas a otras áreas.

Además los nodos entre encaminadores dentro de las áreas y fuera de ellas se diferencian en los siguientes tipos:

Nodo encaminadores Interiores: Son en los que todas sus interfaces pertenecen a una misma área y además la base de datos de estados de enlace es idéntica.

Nodos encaminadores de Backbone: Son aquellos en lo que al menos una interface pertenece al área de backbone, y tiene como objetivo calcular la mejor ruta para todos los nodos encaminadores a partir de la información que les proporciona los nodos encaminadores de frontera para luego difundirla en todas las áreas.

Nodos encaminadores de frontera: son encaminadores que tiene interfaces conectadas a diferentes áreas. Estos solicitan la base de datos de cada áreas para luego individualmente calcular las rutas óptimas de cada área.

2 3 MENSAJES DE COMUNICACIÓN OSPF

OSPF es un protocolo de encaminamiento cuya información se encapsula sobre datagramas IP donde va contenida toda la información necesaria para poder ser encaminado a su destino. Para poder construir los diferentes caminos que puede seguir un paquete OSPF utiliza una serie de mensajes para poder conocer el estado de la red [8], los cinco mensajes básicos en OSPF son:

Hello: Permite que un nodo encaminador detecte cambios en el estado de los nodos o en los enlaces que los unen.

DD (Descripción de la base de Datos) o LSD: Este mensaje se activa cuando se activa un enlace entre dos nodos encaminadores y se emplea para sincronizar la información topológica que poseen ambos.

LSR (Solicitud de Estado de Enlace): Mensaje que un nodo encaminador emplea para solicitar información topológica de un nodo adyacente.

LSU (Actualización de Estado de Enlace): es el mensaje de respuesta para un LSR y puede contener paquetes LSA que son la confirmación de la actualización.

LSA (Anuncio de Estado de Enlace): Existen 5 tipos de mensajes LSA que pueden ser enlace del router, enlace de la red, dos mensajes de tipo resumen de enlace, uno para notificar el cose de alcanzar una subred situada fuera de un área y otro para notificar el costo de alcanzar un encaminador de frontera.

3 VENTAJAS Y DESVANTAJAS DE OSPF

Al ser un protocolo que se diseño para reemplazar al protocolo RIP, en OSPF se destaca su mayor variedad de métrica de distancia en donde se contempla la distancia física, retardos, y otros. Además es un protocolo que posee un algoritmo dinámico, el cual se adapta automática y rápidamente a los cambios de la topología.

Otra importancia de OSPF son los tipos de conexiones y redes que soporta como las líneas punto a punto entre dos enrutadores, las redes multiacceso con difusión como las LAN y las redes multiacceso sin difusión como las WAN de paquetes conmutados [9]. Frente al protocolo RIP, en OSPF las rutas que se calculan nunca presentan bucles, puede escalar a interconexiones de redes mayores.

Las principales desventajas que presenta OSPF es que requiere mayor capacidad de memoria y potencia de procesamiento, además de que requiere un diseño jerárquico estricto.

Por último considero que OSPF es una muy buena forma de gestionar la conexión entre redes ya que su distribución por áreas hace más eficiente la comunicación entre los hosts que están dentro de ellas sin la interrupción de redes externas. También es importante resaltar que el conocimiento que todos los router tiene de toda la red gracias a la tabla de encaminamiento hace que sea más rápido el envió de información entre dos host separados por más de un router.

4 REFERENCIAS

[1] (2012) Curso de Redes y Windows 2003 Server. [Online]. Avaliable: http://www.adrformacion.com/ cursos/wserver/leccion2/tutorial4.html

[2] A. S. Tanenbaum, “Redes de Computadores”, 4ta. ed., Prentice Hall, México, pp. 449-454, 2003.

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[3] E. Herrera, “Tecnología y Redes de Trasmisión de Datos”, ed., Limusa, México, pp. 260, 2003.

[4] A. S. Tanenbaum, “Redes de Computadores”, 4ta. ed., Prentice Hall, México, pp. 449-454, 2003.

[5] P. Gil, J. Pomares, F. Candelas, “Redes y Transmisión de Datos”, Universidad de Alicante, España, pp. 174-175, 2010.

[6] B. A. Forouzan, “Transmisión de datos y redes de comunicaciones”, 2nd. ed., Mc Graw-Hill, España, pp. 618-621, 2002.

[7] M. A. Gallo, B. Gancock, “Networking Explained”, 2nd. ed., Butterworth-Heinenmann, United States of America pp. 265-266, 2002.

[8] P. Gil, J. Pomares, F. Candelas, “Redes y Transmisión de Datos”, Universidad de Alicante, España, pp. 181, 2010. [9]A. S. Tanenbaum, “Redes de Computadores”, 4ta. ed., Prentice Hall, México, pp. 454-455, 2003.

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