Protocolo OSPF. O p e n S h o r t e s t P at h F i r s t. E s pec i a li s ta

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1 Ebook Exclusivo Protocolo OSPF O p e n S h o r t e s t P at h F i r s t E s pec i a li s ta em S e rv i ços G e r e n c i a do s Segurança de de Perímetro

2 Sumário Introdução P.3 Ententendendo o Protocolo RIP P.4 Ententendendo o Protocolo OSPF P.5 OSPF mais a fundo P.5 Vantagens do OSPF em relação ao RIP P.8 Operação do protocolo OSPF P.8 A propriedade intelectual deste documento, seja em forma de texto, imagens ou outros conteúdos, é da empresa Alerta Security Solutions. A utilização para fins não comerciais é livre porém quaisquer reproduções deverão conter indicação de fonte. É expressamente proibido o uso comercial deste e-book sem a devida autorização da Alerta Security Solutions.

3 Introdução Quando a internet foi desenvolvida em meados de 1969 pelo Departamento de Defesa dos EUA, tinha como principal objetivo ser um sistema digital de comunicação para a troca de informações nós períodos de guerra, porem foi constatado um problema, se um dos pontos fosse atacado e destruído as informações que ali passavam deixavam de circular, assim surgiu a necessidade de criar uma solução para quando um dos pontos fosse atacado e as informações fossem redirecionadas automaticamente para outros pontos. Para resolver este problema foi desenvolvido um protocolo de roteamento que permite a construção e atualização de tabelas de roteamentos, que servem para determinar por quais pontos irão passar as informações, mas com o passar do tempo às redes começaram a crescer e consequentemente as tabelas também, assim os protocolos sofreram uma evolução para os protocolos de roteadores hierárquicos, e começaram a serem divididos em regiões chamadas Sistemas Autônomos (Autonomous System AS), desta forma cada roteador conhece a sua região e sua estrutura interna. Existem dois níveis de comunicação a interna e externa ao AS, a interna utiliza algoritmos de roteamento IGP (Interior Gateway Protocol) e a externa utiliza algoritmos de roteamento EGP (roteamento Exterior Gateway Protocol). Neste volume vamos entender mais sobre o OSPF e as principais diferenças para o RIP, que são utilizados na rede interna, vamos começar entendendo o RIP. 3

4 Entendendo o Protocolo RIP (Routing Information Protocol) O Routing Information Protocol (ou protocolo de encaminhamento de informação ) mais conhecido como RIP, foi desenvolvido para ser usado no Arpanet (atual Internet), utiliza um algoritmo chamado vetor-distância, o vetor de distancia presa em enviar a informação do ponto inicial ao ponto final utilizando a menor quantidade de pontos para chegar ao seu destino, o algoritmo vetor de distância é responsável pela construção de uma tabela que informa todas as rotas criadas por onde a informação vai passar, tudo isso dentro de uma rede interna de computadores ou AS (Autonomous System Sistema autônomo). A imagem abaixo é um bom exemplo, o ponto A começa envia informações para o ponto B o algoritmo identifica dois caminho, um dos caminhos possui 3 roteadores por onde a informação passa, e o outro possui 2 roteadores, o protocolo de roteamento RIP sempre vai escolher o caminho com menos pontos, no caso o caminho com dois roteadores. As redes que utilizam o algoritmo baseado em vetor de distância, faz com que cada roteador dentro da rede contenha uma tabela com todos os caminhos, dando opção para escolher a melhor rota caso um dos pontos saia do ar, cada uma das rotas deve conter as informações como: Endereço: IP da rede; Roteador: Próximo roteador da rota de destino; Interface: O enlace utilizado para alcançar o próximo roteador da rota de destino; Métrica: Número indicando a distância da rota (0 a 15), sendo uma rota com métrica 16 considerada uma rota infinita; Tempo: Quando a rota foi atualizada pela última vez. O protocolo RIP utiliza um conceito conhecido como BroadCast, isto quer dizer que o roteador envia para os seus vizinhos a sua tabela de endereços, assim atualizando as tabelas de quem recebe a informação e retransmitindo para os seus respectivos vizinhos. 4

5 Entendendo o Protocolo OSPF (Open Shortest Path First) O Protocolo OSPF (Open Shortest Path First) foi desenvolvido para substituir o protocolo RIP, que deixou de ser usado por possuir dificuldade de funcionar em redes de grande porte, então o OSPF foi desenvolvido para operar em uma rede TCP/IP, dentro de redes internas, quem desenvolveu este protocolo foi o grupo de trabalho IGPs (Interior Gateway Protocol) da IETF (Internet Engineering Task Force), seu funcionamento foi baseado no algoritmo Shortest Path First (menor rota primeiro), é suportado pela a maioria dos roteadores e servidores que utilizam sistemas operacionais (SO) Linux e Unix e usado em todos os tipos e tamanhos de rede, assim tornando o OSPF o protocolo de roteamento mais utilizado nos dias de hoje. O Shortest Path First tem o funcionamento diferente do vetor de distancia, diferente de possuir uma tabela com os endereços, ele possui links em todos os roteadores da rede assim buscando todas as informações necessárias e descobrindo sozinha a melhor rota para transmitir as informações no menor tempo possível. OSPF mais a fundo O OSPF - Open Shortest Path First (abrir o caminho mais curto), é um protocolo indicado para todas as redes de médio e grande porte, usando o protocolo OSPF é possível criar redes hierárquicas de grande porte, não sendo necessário que em cada roteador exista uma tabela de roteamento com rotas para todos os outros roteadores, como seria no RIP. O OSPF é um protocolo que intercambia informações de roteadores dentro de uma interconexão de rede, com isso conseguimos dividir uma rede em áreas e conseguimos rotear informações dentro de diferentes áreas e pontos, como exemplo podemos citar o Supermercado Chama que não pode ficar nem um minuto fora do ar desta forma quando um ponto cai o OSPF redireciona todas as informações para outro ponto. O OSPF é eficiente em vários pontos, requer pouquíssima sobrecarga de rede em interconexões de redes de grande porte, os roteadores que utilizam o protocolo OSPF trocam informações somente sobre as rotas que sofrerão alterações e não toda a tabela de roteamento como é feito com o uso do RIP, a maior desvantagem é a complexidade: requer um grande planejamento, e é mais difícil de configurar e administrar comparado ao protocolo RIP, assim no Brasil poucas empresas que possuem capacidade técnica para desenvolver e implantar projetos com OSPF, foi assim que o Supermercado Chama chegou até a Alerta Security. 5

6 O OSPF utiliza o algoritmo Shortest Path First (primeiro caminho mais curto) ele calcula as rotas dentro da tabela de roteamento, o SPF ao calcular as rotas são livres de loops (laços). O protocolo OSPF utiliza um algoritmo de roteamento conhecido pelo o nome Link-State (estado de ligação), a ideia por trás deste algoritmo é simples em primeiro momento ele identifica seus vizinhos e aprender sobre seus endereços de rede, logo em seguida ele mede o atraso ou o custo para cada um de seus vizinhos, constrói um pacote contendo tudo que acabou de aprender logo em seguida manda este pacote a todos os outros roteadores (vizinhos) depois computa o caminho mínimo para cada roteador. Diferente do Protocolo RIP que utiliza um algoritmo baseado em distância vetorial. O OSPF aprende as rotas dinamicamente, através da troca de informações entre os roteadores. O protocolo RIP intercambia as entradas na tabela de roteamento, já os roteadores que utilizam OSPF mantem um mapa de interconexão de redes que se atualiza após qualquer alteração realizada na topologia física da rede. O mapa de interconexão também denominado banco de dados do estado de vinculo ou Estado de ligação, é sincronizado entre todos os roteadores assim é usado para calcular as rotas na tabela de roteamento, assim os roteadores OSPF vizinhos (neghboring) formam uma relação lógica para sincronizar com os estados de vínculo. 6

7 Para que o banco de dados dos roteadores esteja sempre sincronizado, assim que á uma alteração em alguma interconexão da topologia é distribuído automaticamente para todos os pontos a nova informação, este banco de dados aumenta com o passar do tempo exigindo mais da memoria e do tempo de processamento. Para resolver o OSPF, principalmente em grandes redes, divide em segmentos, segmentos estes que se comunicam através de uma área de Backbone. Cada área possui um roteador com os bancos de dados de endereços referente a sua área, os ABRs (Area Border Routers, roteadores de borda de área) aonde acontece a conexão entre os segmentos, abaixo podemos ver um exemplo: Divisão em áreas e conexão através de um backbone. Atualmente em redes existe uma divisão conhecidas como Sistemas Autônomos, todos os AS pode representar redes individuais de grandes provedores, assim cada sistema autônomo é dividido em áreas através do OSPF, áreas estas que são conectadas com backbone central, para a troca de informações entre os sistemas autônomos é usado o IGP (Interior Gateway Protocol - Protocolos de roteamento interno), o OSPF é um protocolo IGP, agora quando temos que realizar o roteamento entre os sistemas autônomos é utilizado o protocolo EGP (Exterior Gateway Protocol em português - Protocolos de roteamento externos) e pelos protocolos BGP (Border Gateway Protocol - Protocolos de roteamento de borda). É muito importante ressaltar que podem ocorrer situações que uma rede que precisa se conectada ao Backbone OSPF, neste caso a conexão é feita através da criação de um link virtual assim é fornecido um caminho lógico entre o backbone e a nova área. Criando este link significa criar uma rota entre a área que não está fisicamente conectada ao Backbone e o Backbone. 7

8 Vantagens do OSPF em relação ao RIP As rotas calculadas pelo algoritmo SPF são sempre livres de loops; O OSPF pode ser dimensionado para interconexões de redes grandes ou muito grandes; A reconfiguração para as alterações da topologia de rede é muito rápida, ou seja, o tempo de convergência da rede, após alterações na topologia é muito menor do que o tempo de convergência do protocolo RIP; O tráfego de informações do protocolo OSPF é muito menor do que o do protocolo RIP; O OSPF permite a utilização de diferentes mecanismos de autenticação entre os roteadores que utilizam OSPF; O OSPF envia informações somente quando houver alterações na rede e não periodicamente. Operação do protocolo OSPF O protocolo OSPF tem um funcionamento simples ele é baseado no algoritmo SPF Short Path First. Depois que o roteador é inicializado é feito uma varredura para detectar se tudo está Ok na topologia, é utilizado o protocolo OSPF Hello para identificar os vizinhos do roteador, a uma troca entre os vizinhos deste protocolo. Citado anteriormente todas as redes baseada em OSPF são divididas em áreas e são conectadas através de um Backbone comum a todas as áreas. Utilizasse um algoritmo SPF que se baseia na sincronização do banco de dados de estados de ligação, assim diferente do RIP que tem que fazer a sincronização com todos os demais, o OSPF faz a sincronização apenas com seus vizinhos (neghboring routers), está relação entre roteadores OSPF vizinhos, para sincronizar suas bases de dados é conhecida como Adjacência ou formar uma adjacência, o uso de um grande número de adjacências implica em um grande volume de troca de informações de roteamento. Desta forma imagine uma rede com seis roteadores OSPF dentro da mesma área. Neste caso, cada roteador poderia formar uma adjacência com os outros cinco roteadores da área, o que resultaria em um total de 15 adjacências. O número de adjacências é calculado usando a seguinte fórmula, onde n representa o número de roteadores: Número de adjacências = n*(n-1)/2 8

9 O grande numero de adjacências gera uma grande troca de informações que depedendo do tamanho da rede pode gerar sobre carga de informações, utilizasse o conceito Designated Router (Roteador designado) para resolver este problema, este conceito parta do principio de um roteador designado, que é um roteador que será considerado vizinho de todos os roteadores da rede. Desta forma é formada uma adjacência entre cada roteador da rede, podemos citar o mesmo exemplo da rede com 6 roteadores OSPF, dentro da mesma área, seriam formadas apenas cinco adjacências uma entre cada um dos cinco roteadores, diretamente com o sexto roteador, o qual foi configurado como roteador designado, assim trocando informações com o roteador designado. O Roteador designado fica com base completa e repassa as informações para os outros roteadores, assim obtemos uma soncronização com uma base completa e diminuímos o número de adjacências assim reduzindo o trafego de pacotes dentro de uma rede OSPF, também foi criado um Designated Backup Router (Roteador designado de backup) para garantir a segurança, ele assume o papel de roteador designado, caso acha falha do roteador designado principal. Esta escolha é realizada automaticamente pelo OSPF, quando acontece a troca de pacotes Hello, de acordo com as regras contidas no protocolo, um dos roteadores será eleito como roteador designado e um segundo como roteador designado backup. Podemos entender que o protocolo OSPF, foi desenvolvido para ser diferenciado de qualquer outro tipo que existe no mercado, assim empresas que utilizam este protocolo estão a frente de qualquer outra ela não deixa a empresa fora do ar em qualquer momento imagina um supermercado com 5 filiais e uma matriz todas as filiais precisam se comunicar com a matriz para executar as operações de cartões imagina se uma dessas filiais sai do ar por 2 horas quantas vendas deixaram de ser feitas quantos transtornos os clientes deixam de passar, redes que possuem, por exemplo, o RIP não tem essa vantagem e demanda mais horas de suporte técnico porque pegando o exemplo acima o técnico terá que rescrever uma grande quantidade de endereços por que o protocolo. A implementação deste protocolo requer muito estudo do ambiente que existe e do ambiente proposto podemos até dizer que uma rede que possuem este protocolo é mais documentada Alerta Security Solutions Rua Boa Vista nº254, 17º andar São Paulo SP Fone