OSPF

Introduzione

OSPF (Open Shortest Path First) e' un protocollo di routing a Database Distribuito che si colloca nella famiglia dei protocolli IGP. La famiglia dei protocolli a Database Distribuito (SPF) nacque sulla rete Arpanet che, data la sua omogeneita' di protocolli e architetture, ne favori' lo sviluppo e l'evoluzione. Relativamente a OSPF, le evoluzioni sono state dirette al raggiungimento dei seguenti scopi:

Fu introdotta una checksum nel pacchetto OSPF per garantire il controllo sulla possibilita' di ricezione di dati corrotti.
Riduzione del Traffico: fu istituito il concetto di "Router Designato" nell'ambito di reti Multiaccess (reti con 2 o più router).
Supporto del TCP/IP in modo efficiente.

Confronto con RIP:

Analizzando questo protocollo abbiamo riscontrato i seguenti vantaggi nei confronti di un altro protocollo IGP cioe' RIP:

Veloce ricalcolo delle informazioni di routing al verificarsi di modifiche topologiche (Fast Network Convergence).
Minimo traffico di protocollo.
Supporto di subnet di taglia variabile.

Caratteristiche:

I protocolli SPF-based hanno la caratteristica dell'uniformita' del database topologico (DT) relativo all'Autonomous System (AS), cioe' tutti i router dell'AS hanno le stesse informazioni relative allo stato delle connessioni. Questa caratteristica, ovviamente, la si riscontra anche in OSPF e gli permette di rispondere prontamente alle variazioni topologiche dell'AS con un rapido aggiornamento delle routing-informations, con un minimo traffico di protocollo. Inoltre non sono necessari dei mascheramenti per quanto riguarda i pacchetti IP, che vengono instradati senza alcuna modifica.

Database Topologico:

Il DT lo si puo' esprimere come un grafo diretto dello stato delle connessioni dell' AS, nel quale i vertici indicano Network o Router, gli archi indicano le connessioni Point-to-Point tra router e router oppure tra network e router.[cfr: fig.1 Dat. Top.]
Si possono identificare 3 tipi di vertici a seconda del traffico che li attraversa, che puo' essere locale, from/to network, di transito:

Vertice	Transito
Router	SI
Network	SI
Stub-Net	NO

Come si puo' notare, le Stub-Network non sono interessate dal traffico di transito; cio' e' dovuto alla esistenza di un solo router collegato ad esse, il che rende impossibile, e quantomano controproducente, il passaggio di pacchetti superflui. Ovviamente le Stub-Net hanno il solo Default Router e quindi non sono interessate dal traffico di aggiornamento delle informazioni di routing. Un Host che sia direttamente connesso a un Router e' visto come una Stub-Net.
Per quanto riguarda le connessioni attraverso le quali i router si scambiano le informazioni, queste possono essere di 3 tipi:

Point-to-Point: Reti cosituite dal solo collegamento diretto tra router e router. Questa connessione puo' essere numbered (con indirizzo IP associato all'interfaccia o unnumbered a seconda che il cossegamento sia PPP oppure HDLC.
Broadcast-Net: Reti formate da host e router dove e' supportato l'indirizzamento di un pacchetto a tutte le macchine connesse (broadcast).
Non-Broadcast-Net: Reti formate da host e router dove non e' previsto l'indirizzamento multiplo di un singolo pacchetto.

Shortest Path Tree:

Ogni router, per generare le proprie tabelle di routing, applica sul grafo rappresentante il DT l'algoritmo di Shortest Path Tree (SPT) con se stesso come radice dell'albero [cfr: fig. 2 SPT]
A questo punto nelle tabelle di routing di ogni router dell'AS appariranno tutte le network raggiungibili con il relativo Next-Op (prossimo router da attraversare) e il relativo costo (costo del next-op per la network + costo del router al next-op).
Questo presuppone che ad ogni interfaccia del router sia associata un costo, inversamente proporzionale al troughput dell'interfaccia.
Per quanto riguarda l'utilizzo delle informazioni esterne all'AS considerato (informazioni EGP), queste vengono propagate all'interno dell'AS senza subire modifiche.
Cio' significa che tutti i router conosceranno i router ai quali indirizzare i pacchetti destinati a network esterne. Nell'ambito dele route esterne all'AS si possono considerare 2 tipi di metriche per il calcolo del SPT:

Metrica di tipo 1: Praticamente identica alla metrica utilizzata all'interno dell'AS, cioe' data dalla somma dei costi delle interfacce da attraversare relativi ad un percorso per giungere a destinazione. Se esistono piu' percorsi per una singola destinazione, viene scelto quello con costo associato minore.
Metrica di tipo 2: Viene scelto il router di frontiera dell' AS che annuncia il minor costo per il raggiungimento di una network esterna, a prescindere dal costo relativo alla route interna all'AS. A parita' di costo esterno, viene scelto il router che ha metrica di tipo 1 minore.

Se esistono cammini multipli a pari costo per una data destinazione, OSPF li utilizza tutti, ditribuendo il traffico equamente sui percorsi disponibili.

Forwarding:

Se un router di frontiera AS, RT X non partecipa al routing dell'AS stesso, ma ha degli scambi di informazioni di tipo EGP con un altro router di frontiera RT Y, allora quest'ultimo si puo' accollare il compito di propagare le informazioni di routing relative alle network raggiungibili da RT X, senza accollarsi il compito di dovergli forwardare i pacchetti diretti verso quelle network raggiungibili tramite RT X.

TOS-Routing:

OSPF supporta i routing in base agli IP Type Of Services (TOS), cio' rende possibile l'associazione di un costo differente ad un interfaccia in base al TOS. Tutti i router OSPF hanno questa capacita' e calcolano un SPT per ogni TOS in modo che ci siano delle route gia configurate nel caso in cui giungano pacchetti per un dato TOS. I tipi di TOS supportati da OSPF sono:

Default
Affidabilita'
Troughput
Costo
Ritardo

In base a questi TOS vengono poi smistati i pacchetti. Se una TOS-route non e' stata configurata, allora tutti i pacchetti ivi indirizzati verranno smistati sulle route del TOS di Default (TOS 0).