Semestre 3 CCNA, Módulo 2

Módulo 2: OSPF de una sola área

Descripción general

Las dos clases principales de IGP son de vector-distancia y del estado de enlace. Ambos tipos de protocolos de enrutamiento buscan rutas a través de sistemas autónomos. Los protocolos de enrutamiento por vector-distancia y del estado de enlace utilizan distintos métodos para realizar las mismas tareas.

Los algoritmos de enrutamiento del estado de enlace, también conocidos como algoritmos Primero la ruta libre más corta (SPF), mantienen una compleja base de datos de información de topología. El algoritmo de enrutamiento del estado de enlace mantiene información completa sobre routers lejanos y su interconexión. Por otra parte, los algoritmos de vector-distancia proporcionan información no especifica sobre las redes lejanas y no tiene información acerca de los routers distantes.

Es importante entender la manera en que operan los protocolos de enrutamiento del estado de enlace para poder configurarlos, verificarlos y realizar el diagnóstico de fallas. Este módulo explica cómo funcionan los protocolos de enrutamiento del estado de enlace, describe sus funciones, describe el algoritmo que utilizan y pone de relieve las ventajas y desventajas del enrutamiento del estado de enlace.

Todos los primeros protocolos de enrutamiento como RIP v1 eran protocolos de vector-distancia. En la actualidad, se usan muchos protocolos de enrutamiento por vector-distancia, como por ejemplo RIP v2, IGRP y el protocolo de enrutamiento híbrido EIGRP. A medida que las redes se hicieron más grandes y más complejas, las limitaciones de los protocolos de vector-distancia se volvieron más aparentes. Los routers que utilizan un protocolo de enrutamiento por vector-distancia aprenden la topología de red a partir de las actualizaciones de la tabla de enrutamiento de los routers vecinos. El uso del ancho de banda es alto debido al intercambio periódico de las actualizaciones de enrutamiento y la convergencia de red es lenta, lo que da como resultado malas decisiones de enrutamiento.

Los protocolos de enrutamiento del estado de enlace difieren de los protocolos de vector-distancia. Los protocolos del estado de enlace generan una inundación de información de ruta, que da a cada router una visión completa de la topología de red. El método de actualización desencadenada por eventos permite el uso eficiente del ancho de banda y una convergencia más rápida. Los cambios en el estado de un enlace se envían a todos los routers en la red tan pronto como se produce el cambio.

OSPF es uno de los protocolos del estado de enlace más importantes. OSPF se basa en las normas de código abierto, lo que significa que muchos fabricantes lo pueden desarrollar y mejorar. Es un protocolo complejo cuya implementación en redes más amplias representa un verdadero desafío. Los principios básicos de OSPF se tratan en este módulo.

La configuración de OSPF en un router Cisco es parecido a la configuración de otros protocolos de enrutamiento. De igual manera, es necesario habilitar OSPF en un router e identificar las redes que serán publicadas por OSPF. OSPF cuenta con varias funciones y procedimientos de configuración únicos. Estas funciones aumentan las capacidades de OSPF como protocolo de enrutamiento, pero también complican su configuración.

En grandes redes, OSPF se puede configurar para abarcar varias áreas y distintos tipos de área. La capacidad para diseñar e implementar OSPF en las grandes redes comienza con la capacidad para configurar OSPF en una sola área. Este módulo también tratará la configuración de OSPF en una sola área.

Este módulo abarca algunos de los objetivos de los exámenes CCNA 640-801 e ICND 640-811.

Los estudiantes que completen este módulo deberán ser capaces de realizar las siguientes tareas:

* Identificar las funciones clave de los protocolos de enrutamiento del estado de enlace.
* Explicar la forma de mantiene la información de enrutamiento del estado de enlace
* Analizar el algoritmo del enrutamiento del estado de enlace
* Examinar las ventajas y desventajas de los protocolos de enrutamiento del estado de enlace
* Indicar las similitudes y diferencias entre los protocolos de enrutamiento del estado de enlace y los protocolos de enrutamiento por vector-distancia
* Habilitar OSPF en un router
* Configurar una dirección de loopback para establecer la prioridad del router
* Modificar la métrica de costo para cambiar la preferencia de ruta de OSPF
* Configurar la autenticación de OSPF
* Cambiar los temporizadores de OSPF
* Describir los pasos para crear y propagar una ruta por defecto
* Usar los comandos show para verificar la operación de OSPF.
* Configurar el proceso de enrutamiento de OSPF
* Definir los términos clave de OSPF
* Describir los distintos tipos de red OSPF
* Describir el protocolo Hello de OSPF
* Identificar los pasos básicos de la operación de OSPF

2.1 Protocolo de enrutamiento del estado de enlace

2.1.1 Descripción general del enrutamiento del estado de enlace

El funcionamiento de los protocolos de enrutamiento del estado de enlace es distinto al de los protocolos de vector-distancia. Esta página explicará las diferencias entre los protocolos de vector-distancia y los del estado de enlace. Esta información es esencial para los administradores de red. Una diferencia importante es que los protocolos de vector-distancia utilizan un método más sencillo para intercambiar información de ruta. La Figura expone las características de los protocolos de vector-distancia y del estado de enlace.

Los protocolos de enrutamiento de estado del enlace mantienen una base de datos compleja, con la información de la topología de la red. Mientras que el algoritmo de vector-distancia posee información no específica acerca de las redes distantes y ningún conocimiento acerca de los routers distantes, un algoritmo de enrutamiento del estado de enlace tiene pleno conocimiento de los routers distantes y la forma en que se interconectan.

La Actividad de Medios Interactivos ayudará a los estudiantes a identificar las distintas funciones de los protocolos de vector-distancia y del estado de enlace.

La siguiente página describirá los protocolos de enrutamiento del estado de enlace.

2.1.2 Características del protocolo de enrutamiento del estado de enlace

En esta página se explica de qué manera los protocolos del estado de enlace enrutan los datos.

Los protocolos de enrutamiento del estado de enlace reúnen la información de ruta de todos los demás routers de la red o dentro de un área definida de la red. Una vez que se haya reunido toda la información, cada router calcula las mejores rutas hacia todos los destinos de la red. Dado que cada router mantiene su propia visión de la red, es menos probable que se propague información incorrecta de parte de cualquiera de los routers vecinos.

* A continuación, se presentan algunas funciones de los protocolos de enrutamiento del estado de enlace: Responden rápidamente a los cambios de red
* Envían actualizaciones desencadenadas sólo cuando se haya producido un cambio de red
* Envían actualizaciones periódicas conocidas como actualizaciones del estado de enlace
* Usan un mecanismo hello para determinar la posibilidad de comunicarse con los vecinos

Cada router envía los paquetes hello en multicast para realizar un seguimiento del estado de los routers vecinos. Cada router usa varias LSA para realizar el seguimiento de todos los routers en el área donde se encuentra la red. Los paquetes hello contienen información acerca de las redes conectadas al router. En la Figura , P4 conoce a sus vecinos, P1 y P3, en la red Perth3. Las LSA proporcionan actualizaciones sobre el estado de los enlaces que son interfaces en otros routers de la red.

* Los routers que usan protocolos de enrutamiento del estado de enlace tienen las siguientes características: Usan la información hello y las LSA que han recibido de otros routers para crear una base de datos de la red
* Usan el algoritmo SPF para calcular la ruta más corta hacia cada red
* Almacenan la información de ruta en la tabla de enrutamiento

En la siguiente página se ofrece más información sobre los protocolos del estado de enlace.

2.1.3 Mantenimiento de la información de enrutamiento

En esta página se explica la forma en que los protocolos del estado de enlace utilizan las siguientes funciones.

* Las LSA
* Una base de datos topológica
* El algoritmo SPF
* El árbol SPF
* Una tabla de enrutamiento de rutas y puertos para determinar la mejor ruta para los paquetes

Los protocolos de enrutamiento del estado de enlace se diseñaron para superar las limitaciones de los protocolos de enrutamiento por vector-distancia. Por ejemplo, los protocolos de vector-distancia sólo intercambian actualizaciones de enrutamiento con sus vecinos inmediatos mientras que los protocolos de enrutamiento del estado de enlace intercambian información de enrutamiento a través de un área mucho más amplia.

Cuando se produce una falla en la red, como por ejemplo que un vecino se vuelve inalcanzable, los protocolos del estado de enlace inundan el área con LSA mediante una dirección multicast especial. La inundación es un proceso que envía información por todos los puertos, salvo el puerto donde se recibió la información. Cada router de estado de enlace toma una copia de la LSA y actualiza su base de datos del estado de enlace o topológica. Luego, el router de estado de enlace envía la LSA a todos los dispositivos vecinos. Las LSA hacen que cada router que se encuentra dentro del área vuelva a calcular las rutas. Por esta razón, es necesario limitar la cantidad de routers de estado de enlace dentro de un área.

Un enlace es igual a una interfaz en un router. El estado de enlace es la descripción de una interfaz y de su relación con los routers vecinos. Por ejemplo, una descripción de interfaz incluiría la dirección IP de la interfaz, la máscara de subred, el tipo de red a la cual está conectada, los routers conectados a esa red, etc. La recopilación de estados de enlace forma una base de datos del estado de enlace que con frecuencia se denomina base de datos topológica. La base de datos del estado de enlace se utiliza para calcular las mejores rutas por la red. Los routers de estado de enlace aplican el algoritmo de Primero la ruta libre más corta de Dijkstra a la base de datos del estado de enlace. Esto permite crear el árbol SPF utilizando el router local como raíz. Luego se seleccionan las mejores rutas del árbol SPF y se colocan en la tabla de enrutamiento.

En la siguiente página se describe el algoritmo de enrutamiento del estado de enlace.

2.1.4 Algoritmos de enrutamiento del estado de enlace

Los algoritmos de enrutamiento del estado de enlace mantienen una base de datos compleja de la topología de red intercambiando publicaciones del estado de enlace (LSAs) con otros routers de una red. En esta página se describe el algoritmo de enrutamiento del estado de enlace.

Los algoritmos de enrutamiento del estado de enlace poseen las siguientes características:

* Se conocen colectivamente como protocolos SPF.
* Mantienen una base de datos compleja de la topología de la red.
* Se basan en el algoritmo Dijkstra.

Los protocolos del estado de enlace desarrollan y mantienen pleno conocimiento de los routers de la red y de su interconexión. Esto se logra a través del intercambio de LSA con otros routers de la red.

Cada router construye una base de datos topológica a base de las LSA que recibe. Entonces se utiliza el algoritmo SPF para computar la forma de alcanzar los destinos. Esta información se utiliza para actualizar la tabla de enrutamiento. A través de este proceso se puede descubrir los cambios en la topología de red provocados por la falla de algunos componentes o el crecimiento de la red.

El intercambio de LSA se desencadena por medio de un evento en la red en lugar de actualizaciones periódicas. Esto acelera el proceso de convergencia porque no hay necesidad de esperar que un conjunto de temporizadores expire antes de que los routers puedan convergir.

Si en la red que se muestra en la figura , se está utilizando un protocolo de estado de enlace; éste se hará cargo de la comunicación entre los routers A y D. Basado en el protocolo que se emplea y en la métrica que se selecciona, el protocolo de enrutamiento puede discriminar entre dos rutas con el mismo destino y utilizar la mejor ruta. En la Figura aparecen dos entradas de enrutamiento en la tabla para la ruta que va desde el Router A hasta el Router D. En esta figura, la rutas tienen costos iguales y, por lo tanto, el protocolo de enrutamiento del estado de enlace registra ambas rutas. Algunos protocolos del estado de enlace ofrecen una forma de evaluar las capacidades de rendimiento de las dos rutas y elegir la mejor. Si la ruta preferida a través del Router C experimenta dificultades operacionales como por ejemplo congestión o falla en algún componente, el protocolo de enrutamiento del estado de enlace puede detectar este cambio y enrutar los paquetes a través del Router B.

En la siguiente página se describen algunas ventajas de los protocolos del estado de enlace.

2.1.5 Ventajas y desventajas del enrutamiento del estado de enlace

En esta página se enumeran las ventajas y desventajas de los protocolos de enrutamiento de estado de enlace.

A continuación, se presentan las ventajas de los protocolos de enrutamiento de estado de enlace:

* Los protocolos del estado de enlace utilizan métricas de costo para elegir rutas a través de la red. La métrica del costo refleja la capacidad de los enlaces en estas rutas.
* Los protocolos del estado de enlace utilizan actualizaciones generadas por eventos e inundaciones de LSA para informar los cambios en la topología de red a todos los routers de la red de forma inmediata. Esto da como resultado tiempos de convergencia más rápidos.
* Cada router posee una imagen completa y sincronizada de la red. Por lo tanto, es muy difícil que se produzcan bucles de enrutamiento.
* Los routers utilizan la información más actualizada para tomar las mejores decisiones de enrutamiento.
* El tamaño de la base de datos del estado de enlace se pueden minimizar con un cuidadoso diseño de red. Esto hace que los cálculos de Dijkstra sean más cortos y la convergencia más rápida.
* Cada router, al menos, asigna una topología de su propia área de la red. Este atributo ayuda a diagnosticar los problemas que pudieran producirse.
* Los protocolos del estado de enlace admiten CIDR y VLSM.

A continuación, se presentan las desventajas de los protocolos de enrutamiento de estado de enlace:

* Requieren más memoria y potencia de procesamiento que los protocolos de vector-distancia. Esto hace que su uso resulte más caro para las organizaciones de bajo presupuesto y con hardware de legado.
* Requieren un diseño de red jerárquico estricto para que una red se pueda dividir en áreas más pequeñas a fin de reducir el tamaño de las tablas de topología.
* Requieren un administrador que comprenda bien los protocolos.
* Inundan la red de LSA durante el proceso inicial de detección. Este proceso puede reducir significativamente la capacidad de la red para transportar datos. Puede degradar considerablemente el rendimiento de la red.

En la siguiente página continúa la comparación de los protocolos del estado de enlace y de vector-distancia.

2.1.6 Similitudes y diferencias entre el enrutamiento por vector-distancia y del estado de enlace.

En esta página se analizan las similitudes y diferencias entre el enrutamiento por vector-distancia y del estado de enlace.

Todos los protocolos de vector-distancia aprenden rutas y luego envían estas rutas a los vecinos directamente conectados. Sin embargo, los routers de estado de enlace publican los estados de sus enlaces a todos los demás routers que se encuentren en el área, de manera que cada router pueda crear una base de datos del estado de enlace completa. Estas publicaciones se denominan publicaciones del estado de enlace o LSA. A diferencia de los routers de vector-distancia, los routers de estado de enlace pueden formar relaciones especiales con sus vecinos y otros routers de estado de enlace. Esto permite asegurar un intercambio correcto y eficaz de la información de la LSA.

La inundación inicial de LSA permite que los routers obtengan la información necesaria para crear una base de datos del estado de enlace. Las actualizaciones de enrutamiento ocurren sólo al producirse cambios en la red. Si no hay cambios, las actualizaciones de enrutamiento se producen después de un intervalo específico. Si la red cambia, se envía una actualización parcial de inmediato. Esta actualización parcial sólo contiene información acerca de los enlaces que han cambiado. Los administradores de red encargados de la utilización de los enlaces WAN descubrirán que estas actualizaciones parciales y poco frecuentes son una alternativa eficiente a los protocolos de enrutamiento por vector-distancia, los cuales envían una tabla de enrutamiento completa cada 30 segundos. Cuando se produce un cambio, se notifica simultáneamente a todos los routers de estado de enlace mediante la actualización parcial. Los routers de vector-distancia esperan que los vecinos anoten el cambio, implementen este cambio y luego transmitan la actualización a los routers vecinos.

Las ventajas de los protocolos del estado de enlace sobre los de vector-distancia incluyen una convergencia más rápida y una utilización mejorada del ancho de banda. Los protocolos del estado de enlace admiten CIDR y VLSM. Esto hace que sean muy buenas opciones para las redes más complejas y escalables. De hecho, los protocolos del estado de enlace generalmente superan a los protocolos de vector-distancia en una red de cualquier tamaño. Los protocolos del estado de enlace no se implementan en cada red dado que requieren más memoria y potencia de procesador que los protocolos de vector-distancia y pueden abrumar al equipo más lento. Otra razón por la cual no se han implementado más comunmente es el hecho de que los protocolos del estado de enlace son bastante complejos. Los protocolos de enrutamiento de estado de enlace requieren administradores muy capacitados para que los configuren y los mantengan correctamente.

Con esta página se concluye la lección. La siguiente lección presenta un protocolo del estado de enlace denominado OSPF. En la primera página se ofrece una descripción general.

2.2.1 Descripción general de OSPF

En esta página se presenta el protocolo OSPF. OSPF es un protocolo de enrutamiento del estado de enlace basado en estándares abiertos. Se describe en diversos estándares de la Fuerza de Tareas de Ingeniería de Internet (IETF). El término "libre" en "Primero la ruta libre más corta" significa que está abierto al público y no es propiedad de ninguna empresa.

En comparación con RIP v1 y v2, OSPF es el IGP preferido porque es escalable. RIP se limita a 15 saltos, converge lentamente y a veces elige rutas lentas porque pasa por alto ciertos factores críticos como por ejemplo el ancho de banda a la hora de determinar la ruta. Una desventaja de usar OSPF es que solo soporta el conjunto de protocolos TCP/IP. OSPF ha superado estas limitaciones y se ha convertido en un protocolo de enrutamiento sólido y escalable adecuado para la redes modernas. OSPF se puede usar y configurar en una sola área en las redes pequeñas. También se puede utilizar en las redes grandes. Tal como se muestra en la Figura , las redes OSPF grandes utilizan un diseño jerárquico. Varias áreas se conectan a un área de distribución o a un área 0 que también se denomina backbone. El enfoque del diseño permite el control extenso de las actualizaciones de enrutamiento. La definición de área reduce el gasto de procesamiento, acelera la convergencia, limita la inestabilidad de la red a un área y mejora el rendimiento.

La siguiente página proporciona más información acerca de OSPF.

2.2.2 Terminología de OSPF

En esta página se presentan algunos términos relacionados con el protocolo OSPF.

Los routers de estado de enlace identifican a los routers vecinos y luego se comunican con los vecinos identificados. El protocolo OSPF tiene su propia terminología. Los nuevos términos aparecen en la Figura .

OSPF reúne la información de los routers vecinos acerca del estado de enlace de cada router OSPF. Con esta información se inunda a todos los vecinos. Un router OSPF publica sus propios estados de enlace y traslada los estados de enlace recibidos.

Los routers procesan la información acerca de los estados de enlace y crean una base de datos del estado de enlace. Cada router del área OSPF tendrá la misma base de datos del estado de enlace. Por lo tanto, cada router tiene la misma información sobre el estado del enlace y los vecinos de cada uno de los demás routers.

Cada router luego aplica el algoritmo SPF a su propia copia de la base de datos. Este cálculo determina la mejor ruta hacia un destino. El algoritmo SPF va sumando el costo, un valor que corresponde generalmente al ancho de banda. La ruta de menor costo se agrega a la tabla de enrutamiento, que se conoce también como la base de datos de envío.

Cada router mantiene una lista de vecinos adyacentes, que se conoce como base de datos de adyacencia. La base de datos de adyacencia es una lista de todos los routers vecinos con los que un router ha establecido comunicación bidireccional. Esto es exclusivo de cada router.

Para reducir la cantidad de intercambios de la información de enrutamiento entre los distintos vecinos de una misma red, los routers de OSPF seleccionan un router designado (DR) y un router designado de respaldo (BDR) que sirven como puntos de enfoque para el intercambio de información de enrutamiento.

La Actividad de Medios Interactivos enseñará a los estudiantes la terminología de OSPF.

En la siguiente página se hace comparación entre OSPF y los protocolos de vector-distancia.

2.2.3 Comparación de OSPF con los protocolos de vector-distancia

En esta página se explica la comparación entre el protocolo OSPF y los protocolos de vector-distancia como RIP. Los routers de estado de enlace mantienen una imagen común de la red e intercambian información de enlace en el momento de la detección inicial o de efectuar cambios en la red. Los routers de estado de enlace no envían las tablas de enrutamiento en broadcasts periódicos como lo hacen los protocolos de vector-distancia. Por lo tanto, los routers de estado de enlace utilizan menos ancho de banda para enrutar el mantenimiento de la tabla de enrutamiento.

RIP es adecuado para pequeñas redes y la mejor ruta se basa en el menor número de saltos. OSPF es apropiado para internetworks grandes y escalables y la mejor ruta se determina a base de la velocidad del enlace. RIP, así como otros protocolos de vector-distancia, utiliza algoritmos sencillos para calcular las mejores rutas. El algoritmo SPF es complejo. Los routers que implementan los protocolos de vector-distancia necesitan menos memoria y menos potencia de procesamiento que los que implementan el protocolo OSPF.

OSPF selecciona las rutas en base al costo, lo que se relaciona con la velocidad. Cuanto mayor sea la velocidad, menor será el costo de OSPF del enlace.

OSPF selecciona la ruta más rápida y sin bucles del árbol SPF como la mejor ruta de la red.

OSPF garantiza un enrutamiento sin bucles. Los protocolos de vector-distancia pueden provocar bucles de enrutamiento.

Si los enlaces son poco estables, la inundación de la información del estado de enlace puede provocar publicaciones del estado de enlace no sincronizadas y decisiones incoherentes entre los routers.

OSPF ofrece soluciones a los siguientes problemas:

* Velocidad de convergencia
* Admite la Máscara de subred de longitud variable (VLSM)
* Tamaño de la red
* Selección de ruta.
* Agrupación de miembros

En las redes grandes, la convergencia de RIP puede tardar varios minutos dado que la tabla de enrutamiento de cada router se copia y se comparte con routers directamente conectados. Después de la convergencia OSPF inicial, el mantenimiento de un estado convergente es más rápido porque se inundan los otros routers del área con los cambios en la red.

OSPF admite VLSM y por lo tanto se conoce como un protocolo sin clase. RIP v1 no admite VLSM, pero RIP v2 sí la admite.

RIP considera inalcanzable a una red que se encuentra a más de 15 routers de distancia porque el número de saltos se limita a 15. Esto limita el RIP a pequeñas topologías. OSPF no tiene límites de tamaño y es adecuado para las redes intermedias a grandes.

RIP selecciona una ruta hacia una red agregando uno al número de saltos informado por un vecino. Compara los números de saltos hacia un destino y selecciona la ruta con la distancia más corta o menos saltos. Este algoritmo es sencillo y no requiere ningún router poderoso ni demasiada memoria. RIP no toma en cuenta el ancho de banda disponible en la determinación de la mejor ruta.

OSPF selecciona la ruta mediante el costo, una métrica basada en el ancho de banda. Todos los routers OSPF deben obtener información acerca de la redes de cada router en su totalidad para calcular la ruta más corta. Éste es un algoritmo complejo. Por lo tanto, OSPF requiere routers más poderosos y más memoria que RIP.

RIP utiliza una topología plana. Los routers de una región RIP intercambian información con todos los routers. OSPF utiliza el concepto de áreas. Una red puede subdividirse en grupos de routers. De esta manera, OSPF puede limitar el tráfico a estas áreas. Los cambios en un área no afectan el rendimiento de otras áreas. Este enfoque jerárquico permite el eficiente crecimiento de una red.

La Actividad de Medios Interactivos ayudará a los estudiantes a entender las diferencias que existen entre los protocolos del estado de enlace y de vector-distancia.

En la siguiente página se analiza el algoritmo de la ruta más corta.

2.2.4 Algoritmo de la ruta más corta

En esta página se explica la manera en que OSPF utiliza el algoritmo de la ruta más corta para determinar la mejor ruta hacia un destino.

En este algoritmo, la mejor ruta es la de menor costo. El algoritmo fue desarrollado por Dijkstra, un especialista holandés en informática en 1959. El algoritmo considera la red como un conjunto de nodos conectados con enlaces punto a punto. Cada enlace tiene un costo. Cada nodo tiene un nombre. Cada nodo cuenta con una base de datos completa de todos los enlaces y por lo tanto se conoce la información sobre la topología física en su totalidad. Todas las bases de datos del estado de enlace, dentro de un área determinada, son idénticas. La tabla de la Figura muestra la información que el nodo D ha recibido. Por ejemplo, D recibió información de que estaba conectado al nodo C con un costo de enlace de 4 y al nodo E con un costo de enlace de 1.

El algoritmo de la ruta más corta calcula entonces una topología sin bucles con el nodo como punto de partida y examinando a su vez la información que posee sobre nodos adyacentes. En la Figura , el nodo B ha calculado la mejor ruta hacia D, la cual es a través del nodo E, con un costo de 4. Esta información se convierte en una entrada de ruta en B que enviará el tráfico a C. Los paquetes hacia D desde B fluirán de B a C y a E, luego a D en esta red OSPF.

En el ejemplo, el nodo B determinó que para llegar al nodo F la ruta más corta tiene un costo de 5, a través del nodo C. Todas las demás topologías posibles tendrán bucles o rutas con costos más altos.

La siguiente página explicará el concepto de las redes OSPF.

2.2.5 Tipos de red OSPF

En esta página se presentan los tres tipos de red OSPF.

Se requiere una relación de vecino para que los routers OSPF puedan compartir la información de enrutamiento. Un router tiende a ser adyacente (o vecino) con por lo menos un router en cada red IP a la cual está conectado. Los routers OSPF determinan con qué routers pueden intentar formar adyacencias tomando como base el tipo de red a la cual están conectados. Algunos routers tratarán de tender a la adyacencia con respecto a todos los routers vecinos. Otros routers tratarán de hacerse adyacentes con respecto a sólo uno o dos de los routers vecinos. Una vez que se forma una adyacencia entre vecinos, se intercambia la información del estado de enlace.

Las interfaces OSPF reconocen automáticamente tres tipos de redes:

* Multiacceso con capacidad de broadcast, tal como Ethernet
* Redes punto a punto
* Multiacceso sin capacidad de broadcast (NMBA), tal como Frame Relay

Un cuarto tipo, punto a multipunto, puede ser manualmente configurada en una interfaz por el administrador.

En una red multiacceso, no se sabe de antemano cuántos routers estarán conectados. En las redes punto a punto, sólo se pueden conectar dos routers.

En un segmento de red multiacceso de broadcast, se pueden conectar muchos routers. Si cada router tuviera que establecer adyacencia completa con cada uno de los otros routers e intercambiar información del estado de enlace con cada vecino, el procesamiento tendría un gasto demasiado grande. Si existieran 5 routers, se necesitarían 10 relaciones de adyacencia y se enviarían 10 estados de enlace. Si existieran 10 routers, entonces se necesitarían 45 adyacencias. Por lo general, para n routers, se necesitan n*(n-1)/2 adyacencias. La solución para este gasto es elegir un router designado (DR). Este router se hace adyacente a todos los demás routers del segmento de broadcast. Todos los demás routers del segmento envían su información del estado de enlace al DR. El DR a su vez actúa como portavoz del segmento. El DR envía información del estado de enlace a todos los demás routers del segmento a través de la dirección de multicast 224.0.0.5 para todos los routers OSPF.

A pesar de la ganancia en eficiencia que permite la elección de DR, existe una desventaja. El DR representa un punto único de falla. Se elige un segundo router como router designado de respaldo (BDR) para que se haga cargo de las responsabilidades del DR en caso de que éste fallara. Para asegurar de que tanto el DR como el BDR vean todos los estados de enlace que los routers envían a través del segmento, se utiliza la dirección multicast 224.0.0.6 para todos los routers designados.

En las redes punto a punto sólo existen dos nodos y no se elige ningún DR ni BDR. Ambos routers llegan a ser completamente adyacentes entre sí.

La Actividad de Medios Interactivos ayudará a los estudiantes a reconocer los tres tipos de redes OSPF.

En la siguiente página se describe el protocolo Hello de OSPF.

2.2.6 Protocolo Hello de OSPF

En esta página se presentan los paquetes hello y el protocolo Hello.

Cuando un router inicia un proceso de enrutamiento OSPF en una interfaz, envía un paquete hello y sigue enviando hellos a intervalos regulares. Las reglas que gobiernan el intercambio de paquetes hello de OSPF se denominan protocolo Hello.

En la capa 3 del modelo OSI, los paquetes hello se direccionan hacia la dirección multicast 224.0.0.5. Esta dirección equivale a "todos los routers OSPF". Los routers OSPF utilizan los paquetes hello para iniciar nuevas adyacencias y asegurarse de que los routers vecinos sigan funcionando. Los Hellos se envían cada 10 segundos por defecto en las redes multiacceso de broadcast y punto a punto. En las interfaces que se conectan a las redes NBMA, como por ejemplo Frame Relay, el tiempo por defecto es de 30 segundos.

En las redes multiacceso el protocolo Hello elige un router designado (DR) y un router designado de respaldo (BDR).

Aunque el paquete hello es pequeño, consiste en un encabezado de paquete OSPF. Para el paquete hello, el campo de tipo se establece en 1.

El paquete hello transmite información para la cual todos los vecinos deben estar de acuerdo antes de que se forme una adyacencia y que se pueda intercambiar información del estado de enlace.

La Actividad de Medios Interactivos ayudará a los estudiantes a identificar los campos de un encabezado de paquete OSPF.

En la siguiente página se describe el proceso de enrutamiento OSPF.

2.2.7 Pasos en la operación de OSPF

En esta página se explica de qué manera se comunican los routers en una red OSPF.

Cuando un router inicia un proceso de enrutamiento OSPF en una interfaz, envía un paquete Hello y sigue enviando Hellos a intervalos regulares. El conjunto de reglas que rigen el intercambio de paquetes Hello de OSPF se denomina protocolo Hello. En las redes multiacceso el protocolo Hello elige un router designado (DR) y un router designado de respaldo (BDR). Hello transmite información que todos los vecinos deberán aceptar para que se pueda formar una adyacencia y para que se pueda intercambiar información del estado de enlace. En las redes multiaceso, el DR y el BDR mantienen adyacencias con todos los demás routers OSPF en la red.

Los routers adyacentes pasan por una secuencia de estados. Los routers adyacentes deben estar en su estado completo antes de crear tablas de enrutamiento y enrutar el tráfico. Cada router envía publicaciones del estado de enlace (LSA) en paquetes de actualización del estado de enlace (LSU). Estas LSA describen todos los enlaces de los routers. Cada router que recibe una LSA de su vecino registra la LSA en la base de datos del estado de enlace. Este proceso se repite para todos los routers de la red OSPF.

Una vez completas las bases de datos, cada router utiliza el algoritmo SPF para calcular una topología lógica sin bucles hacia cada red conocida. Se utiliza la ruta más corta con el menor costo para crear esta topología, por lo tanto, se selecciona la mejor ruta.

La información de enrutamiento ahora se mantiene. Cuando existe un cambio en el estado de un enlace, los routers utilizan un proceso de inundación para notificar a los demás routers en la red acerca del cambio. El intervalo muerto del protocolo Hello ofrece un mecanismo sencillo para determinar que un vecino adyacente está desactivado. –

Con esta página se concluye la lección. En la siguiente lección se ofrecen más explicaciones acerca de OSPF. En la primera página se analiza la configuración de OSPF.

2.3.1 Configuración del proceso de enrutamiento OSPF

En esta página se enseñará a los estudiantes a realizar la configuración de OSPF.

El enrutamiento OSPF utiliza el concepto de áreas. Cada router contiene una base de datos completa de los estados de enlace de un área específica. A un área de la red OSPF se le puede asignar cualquier número de 0 a 65.535. Sin embargo a una sola área se le asigna el número 0 y se la conoce como área 0. En las redes OSPF con varias áreas, se requiere que todas las áreas se conecten al área 0. El área 0 también se denomina el área backbone.

La configuración de OSPF requiere que el proceso de enrutamiento OSPF esté activo en el router con las direcciones de red y la información de área especificadas. Las direcciones de red se configuran con una máscara wildcard y no con una máscara de subred. La máscara wildcard representa las direcciones de enlaces o de host que pueden estar presentes en este segmento. Los ID de área se pueden escribir como número entero o con la notación decimal punteada.

Para habilitar el enrutamiento OSPF, utilice la sintaxis de comando de configuración global:

Router(config)#router ospf process-id

El ID de proceso es un número que se utiliza para identificar un proceso de enrutamiento OSPF en el router. Se pueden iniciar varios procesos OSPF en el mismo router. El número puede tener cualquier valor entre 1 y 65.535. La mayoría de los administradores de red mantienen el mismo ID de proceso en todo un sistema autónomo, pero esto no es un requisito. Rara vez es necesario ejecutar más de un proceso OSPF en un router. Las redes IP se publican de la siguiente manera en OSPF:

Router(config-router)#network address wildcard-mask area area-id

Cada red se debe identificar con un área a la cual pertenece. La dirección de red puede ser una red completa, una subred o la dirección de la interfaz. La máscara wildcard representa el conjunto de direcciones de host que admite el segmento. Esto es distinto de lo que ocurre con una máscara de subred que se utiliza al configurar las direcciones IP en las interfaces.

Las prácticas de laboratorio ayudarán a los estudiantes a configurar y verificar el enrutamiento OSPF.

En la siguiente página se enseña a los estudiantes a configurar una interfaz de loopback OSPF.

2.3.2 Configuración de la dirección de loopback OSPF y la prioridad del router

En esta página se explica el propósito de una interfaz de loopback OSPF. Los estudiantes también aprenderán a asignar una dirección IP a una interfaz de loopback.

Cuando se inicia el proceso OSPF, Cisco IOS utiliza la dirección IP activa local más alta como su ID de router OSPF. Si no existe ninguna interfaz activa, el proceso OSPF no se iniciará. Si la interfaz activa se desactiva, el proceso OSPF se queda sin ID de router y por lo tanto deja de funcionar hasta que la interfaz vuelve a activarse.

Para asegurar la estabilidad de OSPF, deberá haber una interfaz activa para el proceso OSPF en todo momento. Es posible configurar una interfaz de loopback, que es una interfaz lógica, para este propósito. Al configurarse una interfaz loopback, OSPF usa esta dirección como ID del router, sin importar el valor. En un router que tiene más de una interfaz loopback, OSPF toma la dirección IP de loopback más alta como su ID de router.

Para crear y asignar una dirección IP a una interfaz de loopback use los siguientes comandos:

Router(config)#interface loopback number
Router(config-if)#ip address ip-address subnet-mask

Se considera buena práctica usar interfaces loopback para todos los routers que ejecutan OSPF. Esta interfaz de loopback se debe configurar con una dirección que use una máscara de subred de 32 bits de 255.255.255.255. Una máscara de subred de 32 bits se denomina una máscara de host porque la máscara de subred especifica la red de un host. Cuando se solicita que OSPF publique una red loopback, OSPF siempre publica el loopback como una ruta de host con una máscara de 32 bits.

En las redes multiacceso de broadcast es posible que haya más de dos routers. OSPF elige un router designado (DR) para que sea el punto de enfoque de todas las actualizaciones del estado de enlace y de las publicaciones del estado de enlace. Debido a que la función del DR es crítica, se elige un router designado de respaldo (BDR) para que reemplace a DR en caso de que éste falle.

Si el tipo de red de una interfaz es broadcast, la prioridad OSPF por defecto es 1. Cuando las prioridades OSPF son iguales, la elección de OSPF para DR se decide a base del ID del router. Se selecciona el router de ID más elevado.

El resultado de la elección puede determinarse asegurándose de que las votaciones, los paquetes hello, contengan un prioridad para dicha interfaz de router. La interfaz que registra la mayor prioridad para un router permitirá asegurar de que se convertirá en DR.

Las prioridades se pueden establecer en cualquier valor de 0 a 255. Un valor de 0 evita que el router sea elegido. Se seleccionará como DR al router con la prioridad OSPF más alta. El router con la segunda prioridad más alta será BDR. Después del proceso de elección, el DR y el BDR conservan sus funciones aun cuando se agreguen a la red routers con valores de prioridad OSPF más altos.

Se modifica la prioridad OSPF introduciendo el comando de configuración de interfaz ip ospf priority en una interfaz que participa en OSPF. El comando show ip ospf interface mostrará el valor de prioridad de interfaz así como otra información clave.

Router(config-if)#ip ospf priority number
Router#show ip ospf interface type number

La actividad de laboratorio enseñará a los estudiantes a configurar las interfaces loopback para OSPF y les permitirá observar el proceso de elección para DR y BDR.

En la siguiente página se describe la métrica de costos de OSPF.

2.3.3 Modificación de la métrica de costos de OSPF

En esta página se enseña a los estudiantes a modificar los valores de costo en las interfaces de red.

OSPF utiliza el costo como métrica para determinar la mejor ruta. Un costo se asocia con el lado de salida de cada interfaz de router. Los costos también se asocian con datos de enrutamiento derivados en forma externa. Por lo general, el costo de ruta se calcula mediante la fórmula 10^8/ancho de banda, donde el ancho de banda se expresa en bps. El administrador de sistema también puede usar otros métodos para configurar el costo. Cuanto más bajo sea el costo, más probabilidad hay de que la interfaz sea utilizada para enviar tráfico de datos. Cisco IOS determina automáticamente el costo en base al ancho de banda de la interfaz. Resulta esencial para la operación correcta de OSPF que se establezca el ancho de banda de interfaz correcto.

Router(config)#interface serial 0/0
Router(config-if)#bandwidth 56

Es posible cambiar el costo para afectar el resultado de los cálculos de costo OSPF. Una situación común que requiere un cambio de costo es un entorno de enrutamiento de diversos fabricantes. Un cambio de costo puede asegurar que el valor de costo de un fabricante coincida con el valor de costo de otro fabricante. Otra situación se produce al utilizar Gigabit Ethernet. Con la configuración por defecto, se asigna el valor de costo más bajo (1) a un enlace de 100 Mbps. En una situación con con enlaces Gigabit Ethernet y 100-Mbps, los valores de costo por defecto podrían hacer que el enrutamiento tome una ruta menos deseable a menos que estos se ajusten. El número de costo se puede establecer entre 1 y 65.535.

Utilice el siguiente comando de configuración de interfaz para establecer el costo del enlace:

Router(config-if)#ip ospf cost number

Las prácticas de laboratorio demostrarán a los estudiantes cómo modificar la métrica de costo OSPF de una interfaz.

La siguiente página explicará la configuración de la autenticación de OSPF.

2.3.4 Configuración de la autenticación de OSPF

En esta página se explica la razón por la que se utilizan las claves de autenticación de OSPF y la manera de configurarlas.

Por defecto, un router confía en que la información de enrutamiento proviene de un router que debería estar enviando información. Un router también confía en que la información no haya sido alterada a lo largo de la ruta.

Para garantizar esta confianza, los routers de un área específica pueden configurarse para autenticarse entre sí.

Cada interfaz OSPF puede presentar una clave de autenticación para que la usen los routers que envían información de OSPF hacia otros routers del segmento. La clave de autenticación, conocida como contraseña, es un secreto compartido entre los routers. Esta clave se utiliza para generar los datos de autenticación en el encabezado del paquete de OSPF. La contraseña puede contener hasta ocho caracteres. Utilice la siguiente sintaxis de comando para configurar la autenticación de OSPF:

Router(config-if)#ip ospf authentication-key password

Una vez configurada la contraseña, se debe habilitar la autenticación:

Router(config-router)#area area-number authentication

Con la autenticación sencilla, se envía la contraseña como texto sin cifrar. Esto significa que se puede decodificar fácilmente si un husmeador de paquetes captura un paquete de OSPF.

Se recomienda cifrar la información de autenticación. Para enviar la información de autenticación cifrada y asegurar mayor seguridad, se utiliza la palabra clave message-digest. La palabra clave MD5 especifica el tipo de algoritmo de hash de message-digest a utilizar y el campo de tipo de cifrado se refiere al tipo de cifrado, donde 0 significa ninguno y 7 significa propietario.

Utilice la sintaxis del modo de comando de configuración de interfaz:

Router(config-if)#ip ospf message-digest-key key-id encryption-type md5 key

El key-id es un identificador y toma un valor en el intervalo de 1 a 255. Key es una contraseña alfanumérica de hasta dieciséis caracteres. Los routers vecinos deben usar el mismo identificador clave con el mismo valor clave.

Se configura lo siguiente en el modo de configuración del router:

Router(config-router)#area area-id authentication message-digest

La autenticación MD5 crea un message-digest. Un message-digest son datos cifrados en base a la contraseña y el contenido del paquete. El router receptor utiliza la contraseña compartida y el paquete para recalcular el digest. Si los digests coinciden, el router considera que el origen y el contenido del paquete no han sido alterados. El tipo de autenticación identifica qué clase de autenticación, de haber alguna, se está utilizando. En el caso de la autenticación del message-digest, el campo de datos de autenticación contiene el key-id y la longitud del message-digest que se ha adjuntado al paquete. El message-digest es como una filigrana que no se puede falsificar.

En las Prácticas de Laboratorio se requerirá que los estudiantes establezcan un esquema de dirección IP para un área OSPF. Los estudiantes luego configurarán una autenticación de OSPF para el área.

En la siguiente página se enseñará a los estudiantes cómo configurar los temporizadores de OSPF.

2.3.5 Configuración de los temporizadores OSPF

En esta página se explica la forma en que los intervalos hello y muertos se configuran en una red OSPF.

Los routers OSPF deben tener los mismos intervalos hello y los mismos intervalos muertos para intercambiar información. Por defecto, el intervalo muerto es de cuatro veces el valor del intervalo hello. Esto significa que un router tiene cuatro oportunidades de enviar un paquete hello antes de ser declarado muerto.

En las redes OSPF de broadcast, el intervalo hello por defecto es de 10 segundos y el intervalo muerto por defecto es de 40 segundos. En las redes que no son de broadcast, el intervalo hello por defecto es de 30 segundos y el intervalo muerto por defecto es de 120 segundos. Estos valores por defecto dan como resultado una operación eficiente de OSPF y muy pocas veces necesitan ser modificados.

Un administrador de red puede elegir estos valores de temporizador. Se necesita una justificación de que el rendimiento de red OSPF mejorará antes de cambiar los temporizadores. Estos temporizadores deben configurarse para que coincidan con los de cualquier router vecino.

Para configurar los intervalos hello y muertos de una interfaz, utilice los siguientes comandos:

Router(config-if)#ip ospf hello-interval seconds
Router(config-if)#ip ospf dead-interval seconds

Las Actividades de Laboratorio ayudarán a los estudiantes a comprender cómo configurar los temporizadores OSPF para mejorar la eficiencia de red.

La siguiente página explicará la configuración de una ruta por defecto.

2.3.6 OSPF, propagación de una ruta por defecto

En esta página se enseña a los estudiantes cómo configurar una ruta por defecto para un router OSPF.

El enrutamiento OSPF asegura rutas sin bucles para cada red dentro del dominio. Para alcanzar las redes fuera del dominio, OSPF debe conocer la red u OSPF debe tener una ruta por defecto. Tener una entrada para cada red del mundo requeriría enormes recursos para cada router.

Una alternativa práctica es agregar una ruta por defecto al router OSPF conectado a la red externa. Esta ruta se puede redistribuir a cada router en el AS mediante las actualizaciones OSPF normales.

Un router utiliza la ruta por defecto configurada para generar un gateway de último recurso. La sintaxis de configuración de la ruta estática por defecto utiliza la dirección de red 0.0.0.0 y una máscara de subred 0.0.0.0:

Router(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 [interface | next-hop address]

Esto se conoce como la ruta quad-zero y la coincidencia con cualquier dirección de red se basa en la siguiente regla. El gateway de red se determina haciendo AND al destino de paquete con la máscara de subred.

La siguiente sentencia de configuración propagará esta ruta hacia todos los routers en un área de OSPF normal:

Router(config-router)#default-information originate

Todos ls routers del área OSPF aprenderán una ruta por defecto siempre y cuando la interfaz del router límite hacia el gateway por defecto esté activa.

Las actividades de laboratorio ayudarán a los estudiantes a configurar una red OSFP y luego a configurar una ruta por defecto.

En la siguiente página se presentan algunas consideraciones importantes para los routers OSPF.

2.3.7 Problemas frecuentes en la configuración de OSPF

En esta página se presentarán algunos temas de configuración que podrían impedir la comunicación entre los routers OSPF.

Un router OSPF debe establecer una relación de vecino o de adyacencia con otro router OSPF para intercambiar la información de enrutamiento. A continuación se presentan las razones por las cuales no se establece esta relación de vecino:

* Los Hellos no se envían desde ambos vecinos.
* Los temporizadores de los intervalos hello y muertos no son iguales.
* Las interfaces se encuentran en tipos de red distintos.
* Las contraseñas o claves de autenticación son distintas.

En el enrutamiento OSPF también es importante asegurar lo siguiente:

* Todas las interfaces tienen las direcciones y la mascara de subred correctas.
* Las sentencias network area tienen las máscaras wildcard correctas.
* Las sentencias network area colocan a las interfaces en el área correcta.

En la siguiente página se presentan algunos comandos show.

2.3.8 Verificación de configuración OSPF

En esta página se explica la manera en que los comandos show se pueden utilizar para realizar el diagnóstico de fallas de OSPF.

Para verificar la configuración de OSPF existe una serie de comandos show. La Figura enumera estos comandos. La Figura muestra los comandos que resultan útiles para el diagnóstico de fallas de OSPF.

Con esta página se concluye la lección. En la siguiente página se resumen los puntos principales de este módulo.

Resumen

En esta página se resumen los temas analizados en este módulo.

Una diferencia esencial entre los protocolos de enrutamiento de estado de enlace y los protocolos de vector-distancia es la forma en que intercambian información de enrutamiento. Los protocolos de enrutamiento de estado de enlace responden rápidamente a los cambios de red, envían actualizaciones desencadenadas por eventos sólo cuando se ha producido un cambio en la red, envían actualizaciones periódicas conocidas como actualizaciones del estado de enlace y utilizan un mecanismo hello para determinar la posibilidad de alcanzar a los vecinos.

Un router que ejecuta un protocolo del estado de enlace utiliza la información hello y LSA que recibe desde otros routers para crear una base de datos acerca de la red. También utiliza el algoritmo Primero la ruta libre más corta (SPF) para calcular la ruta más corta a cada red.

Para superar las limitaciones de los protocolos de vector-distancia, los protocolos de enrutamiento de estado de enlace utilizan publicaciones del estado de enlace (LSA), una base de datos topológica, el algoritmo de ruta más corta (SPF), el consiguiente árbol SPF y una tabla de enrutamiento de rutas y puertos para que cada red determine las mejores rutas para los paquetes.

Un enlace es igual a una interfaz en un router. El estado de enlace es la descripción de una interfaz y la relación que tiene con los routers vecinos. A través de las LSA, los routers de estado de enlace publican los estados de sus enlaces a todos los demás routers que se encuentran en el área, de manera que cada router pueda crear una base de datos del estado de enlace completa. Tienen relaciones especiales con sus vecinos y con los demás routers de estado de enlace. Los routers de estado de enlace son una buena elección para las redes complejas y escalables. Las ventajas de los protocolos de enrutamiento de estado de enlace sobre los de vector-distancia incluyen una convergencia más rápida y una utilización mejorada del ancho de banda. Los protocolos del estado de enlace admiten un enrutamiento interdominio sin clase (CIDR) y una máscara de subred de longitud variable (VLSM).

El protocolo público conocido como Primero la ruta libre más corta (OSPF) es un protocolo de enrutamiento de estado del enlace basado en estándares abiertos. El término "libre" en OSPF significa que está abierto al público y no es propiedad de ninguna empresa. Los routers OSPF seleccionan un router designado (DR) y un router designado de respaldo (BDR) que sirve como punto de enfoque para el intercambio de información de enrutamiento a fin de reducir el número de intercambios de información de enrutamiento entre varios vecinos en la misma red. OSPF selecciona las rutas a base del costo, que en la implementación de Cisco se relaciona con el ancho de banda. OSPF selecciona la ruta más rápida sin bucles del árbol Primero la ruta libre más corta como la mejor ruta en la red. OSPF garantiza un enrutamiento sin bucles. Los protocolos de vector-distancia pueden provocar bucles de enrutamiento. Cuando un router inicia un proceso de enrutamiento OSPF en una interfaz, envía un paquete hello y sigue enviando hellos a intervalos regulares. Las reglas que gobiernan el intercambio de paquetes hello de OSPF se denominan protocolo Hello. Si todos los parámetros de los paquetes Hello de OSPF concuerdan, los routers se convierten en vecinos.

Cada router envía publicaciones del estado de enlace (LSA) en paquetes de actualización del estado de enlace (LSU). Cada router que recibe una LSA de su vecino registra la LSA en la base de datos del estado de enlace. Este proceso se repite para todos los routers de la red OSPF. Una vez completas las bases de datos, cada router utiliza el algoritmo SPF para calcular una topología lógica sin bucles para cada red conocida. Se utiliza la ruta más corta con el menor costo para crear esta topología, por lo tanto, se selecciona la mejor ruta.

Esta información de enrutamiento se mantiene. Cuando existe un cambio en el estado de un enlace, los routers utilizan un proceso de inundación para notificar a los demás routers en la red acerca del cambio. El intervalo muerto del protocolo Hello ofrece un mecanismo sencillo para determinar que un vecino adyacente está desactivado.

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