Protocolos de Enrutamiento de Estado de Enlace

Resumen

Los protocolos de enrutamiento de estado de enlace, también conocidos como shortest path first, se basan en el algoritmo shortest path first (SPF) de Edsger Dijkstra. Existen dos protocolos de enrutamiento de estado de enlace para IP: OSPF (Open Shortest Path First) e IS-IS (Intermediate-System-to-Intermediate-System).

El proceso de estado de enlace se resume de la siguiente manera:

1. Cada router detecta sus redes conectadas directamente.
2. Cada router «saluda» a sus vecinos en las redes conectadas directamente.
3. Cada router crea un Paquete de Estado de Enlace (LSP) que incluye el estado de cada enlace directamente conectado.
4. Cada router inunda con el LSP a todos los vecinos, quienes almacenan todos los LSP recibidos en una base de datos.
5. Cada router utiliza la base de datos para construir un mapa completo de la topología y calcula el mejor camino para cada red de destino.

Un enlace es una interfaz en el router. Un estado de enlace es la información sobre dicha interfaz, incluyendo su dirección IP y máscara de subred, el tipo de red, el costo asociado con el enlace y cualquier router vecino en dicho enlace.

Cada router determina sus propios estados de enlace e inunda con la información a todos los demás routers del área. Como consecuencia, cada router crea una base de datos de estado de enlace (LSDB) que incluye la información de estado de enlace de todos los demás routers. Cada router tendrá LSDB idénticas. Con la información de LSDB, cada router ejecutará el algoritmo SPF. El algoritmo creará un árbol SPF, con el router en la raíz del árbol. A medida que cada enlace se conecta a los demás enlaces, se crea el árbol SPF. Una vez que el árbol SPF se completa, el router puede determinar el mejor camino a cada red del árbol. Esta información se almacena en la tabla de enrutamiento del router.

Los protocolos de enrutamiento de estado de enlace crean un mapa de la topología local de la red, permitiendo a cada router determinar el mejor camino para una red determinada. Se envía un nuevo LSP únicamente cuando hay un cambio en la topología. Al agregar, retirar o modificar un enlace, el router inundará con el nuevo LSP a todos los demás routers. Cuando un router recibe el nuevo LSP, actualiza su LSDB, vuelve a ejecutar el algoritmo SPF, crea un nuevo árbol SPF y actualiza su tabla de enrutamiento.

Los protocolos de enrutamiento de estado de enlace tienden a presentar un tiempo de convergencia menor que los protocolos de enrutamiento por vector de distancia. EIGRP es una excepción notable. Sin embargo, los protocolos de estado de enlace exigen más memoria y procesamiento. Esto no suele ser un problema con los routers modernos.

Preguntas Frecuentes sobre Protocolos de Estado de Enlace

1. ¿Por qué un protocolo de enrutamiento por vector de distancia se parece a una señal de tránsito?
   Porque los routers que utilizan estos protocolos solo tienen información sobre la distancia (métrica) a la red y el router del siguiente salto (vector). No ven la red más allá de sus vecinos conectados directamente.
2. ¿Por qué un protocolo de estado de enlace se parece más a un mapa de rutas?
   Porque los routers intercambian información de estado de enlace, lo que permite al algoritmo SPF crear un árbol SPF o un mapa topológico de la red. Estos routers pueden ver más allá de sus vecinos conectados directamente.
3. ¿Qué algoritmo utilizan los protocolos de estado de enlace?
   Utilizan el algoritmo Shortest Path First (SPF), desarrollado por Dijkstra.
4. Según la terminología de estado de enlace, ¿qué es un enlace?
   Un enlace es una interfaz en un router.
5. ¿Qué es un estado de enlace?
   Es la información relacionada con ese enlace, como la dirección IP, máscara de subred, costo del enlace y si hay algún vecino en ese enlace.
6. ¿Qué es un vecino y cómo se descubren los vecinos?
   Un vecino es un router que comparte un enlace o una red conectada directamente con otro router. Se descubren mediante paquetes de saludo.
7. ¿Qué provoca el proceso de inundación de estado de enlace? ¿Cuál es el resultado final?
   Cuando un router recibe un LSP de un vecino, envía el mismo LSP a todas las interfaces excepto a la que lo recibió. El resultado es que todos los routers del área de enrutamiento reciben este LSP.
8. ¿Dónde se almacenan los LSP y cómo se utilizan?
   Se almacenan en la base de datos de estado de enlace (LSDB). El algoritmo SPF utiliza estos LSP para crear el árbol SPF.
9. ¿Los protocolos de enrutamiento de estado de enlace envían actualizaciones periódicas?
   No. Los routers OSPF envían sus propios LSP cada 30 minutos, pero se utiliza de forma diferente a una actualización periódica.
10. ¿Cuáles son las ventajas de un protocolo de enrutamiento de estado de enlace en comparación con uno por vector de distancia?
    
    • Utiliza un mapa topológico (árbol SPF) de la red.
    • Convergencia más rápida (EIGRP es una excepción).
    • Sin actualizaciones periódicas.
    • Un LSP específico se inunda únicamente cuando se produce un cambio en la topología.
11. ¿Cuáles son los requerimientos para utilizar un protocolo de enrutamiento de estado de enlace? ¿Qué puede ayudar a minimizarlos?
    
    • Más memoria para la LSDB.
    • Más procesamiento de CPU para el algoritmo SPF.
    • Más ancho de banda para la inundación de LSP.
    • Se pueden utilizar varias áreas para minimizar estos requerimientos.
12. ¿Cuáles son los protocolos de enrutamiento de estado de enlace comunes que se utilizan para enrutar IP?
    OSPF e IS-IS.

Protocolo OSPF

Resumen

OSPF (Open Shortest Path First) es un protocolo de enrutamiento de estado de enlace sin clase. La versión actual de OSPF para IPv4 es OSPFv2 (RFC 2328). OSPFv3 para IPv6 se publicó en RFC 2740.

OSPF tiene una distancia administrativa predeterminada de 110 y se indica en la tabla de enrutamiento con un código de origen de ruta de O. Se habilita con el comando router ospf process-id. El process-id es local y no necesita coincidir con otros routers OSPF para establecer adyacencias.

El comando network en OSPF tiene la misma función que en otros protocolos IGP, pero con una sintaxis diferente:

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

wildcard-mask es el inverso de la máscara de subred y area-id debería ser 0.

OSPF no utiliza un protocolo de capa de transporte; los paquetes OSPF se envían directamente a través de IP. Utiliza paquetes de saludo para establecer adyacencias. Se envían cada 10 segundos en redes multiacceso y punto a punto, y cada 30 segundos en redes NBMA (Frame Relay, X.25, ATM). El intervalo muerto es cuatro veces el intervalo de saludo (40 segundos en redes multiacceso y punto a punto, 120 segundos en NBMA).

Para que los routers sean adyacentes, deben coincidir sus intervalos de saludo, intervalos muertos, tipos de red y máscaras de subred. El comando show ip ospf neighbors verifica las adyacencias.

La ID del router OSPF identifica cada router. Se obtiene según estos criterios:

1. Dirección IP configurada con el comando router-id.
2. Si no hay router-id, la dirección IP más alta de las interfaces loopback.
3. Si no hay loopback, la dirección IP activa más alta de las interfaces físicas.

Cisco IOS utiliza los anchos de banda acumulados de las interfaces de salida como costo.

En redes multiacceso, OSPF elige un DR (Router Designado) y un BDR (Router Designado de Respaldo). El DR es el punto de recolección y distribución de LSP. El BDR asume el rol del DR si este falla. Los demás routers son DROthers. Todos envían sus LSP al DR, que los inunda a los demás.

El DR tiene la ID de router más alta, y el BDR la segunda. Se puede modificar con ip ospf priority en la interfaz. La prioridad por defecto es 1. Un valor de 0 impide que el router sea DR o BDR.

El comando default-information originate propaga una ruta estática por defecto en OSPF.

show ip protocols muestra información de configuración de OSPF, incluyendo la ID del proceso, la ID del router y las redes publicadas.

Preguntas Frecuentes sobre OSPF

1. En el comando router ospf, ¿debe coincidir la ID de proceso en todos los routers?
   No, la ID de proceso en OSPF es local.
2. ¿Qué comando se utiliza para verificar el ancho de banda de una interfaz utilizada por la métrica OSPF?
   show interface
3. ¿Cuál es el intervalo de saludo por defecto en redes Ethernet y punto a punto? ¿Y en redes NBMA?
   10 segundos en Ethernet y punto a punto, 30 segundos en NBMA.
4. ¿Qué valores deben coincidir para que dos routers formen una adyacencia OSPF?
   
   • Intervalo de saludo
   • Intervalo muerto
   • Tipo de red
   • Máscaras de subred
5. ¿Qué problemas se solucionan al elegir un DR y BDR?
   Adyacencias múltiples y saturación excesiva de LSA.
6. ¿Cómo se eligen el DR y BDR?
   Por la prioridad de interfaz OSPF. Si son iguales, por la ID de router.
7. Cuando el DR falla, ¿cómo se elige el nuevo DR?
   El BDR se convierte en DR y se elige un nuevo BDR.
8. ¿Qué sucede cuando un router con una prioridad de interfaz OSPF alta se agrega a una red que ya tiene un DR y BDR?
   Nada, a menos que el DR o BDR fallen.
9. ¿Qué significa una prioridad de interfaz OSPF de 0?
   El router no puede ser DR ni BDR.
10. ¿Qué comando propaga una ruta por defecto en OSPF?
    default-information originate