Por que todas as áreas devem se conectar a um backbone da Área 0 no OSPF?

Esta pergunta é um repost literal da mesma pergunta feita na Comunidade de Suporte da Cisco . As respostas são exclusivas do Stack Exchange.

Eu tenho procurado pela razão certa pela qual todas as áreas devem estar conectadas à área 0 no OSPF. Tenho uma pequena ideia, mas não estou claro com todo o conceito.

Se 2 áreas não estão conectadas através da área 0 (descontínua), como o OSPF se comporta como um protocolo de estado de link aumenta a possibilidade de loops de roteamento?

Backbone OSPF

Por que a área 0 é a área de backbone no OSPF? Por que todas as outras áreas devem se conectar a ele?

Isso é explicado muito bem na RFC 3509, Seção 1.2 ¹ :

1.2 Motivação

Nos domínios OSPF, a topologia da área é restrita, de modo que deve haver uma área de backbone (área 0) e todas as outras áreas devem ter conexões físicas ou virtuais com o backbone. A razão para essa topologia em estrela é que o roteamento entre áreas OSPF usa a abordagem de vetor de distância e uma hierarquia de área rigorosa permite evitar o problema de "contagem até o infinito". O OSPF impede loops de roteamento entre áreas implementando um mecanismo de horizonte dividido, permitindo que os ABRs injetem apenas no backbone-LSAs Summary derivados das rotas intra-área e limitando o cálculo do SPF dos ABRs para considerar apenas os LSAs Resumo na área do backbone banco de dados link-state.

O OSPF é geralmente considerado um protocolo de link state . O que algumas pessoas sentem falta é que o OSPF usa os algoritmos de protocolo de estado de link e de vetor de distância .

• As rotas no backbone ou em uma área que não seja backbone são computadas como faz um protocolo de estado do link ( consulte o algoritmo de Dijkstra ).
• Quando o OSPF deve transportar rotas que não sejam de backbone através do backbone, ele usa algum comportamento de vetor de distância (isto é, partes do algoritmo Bellman Ford ) para propagar as métricas do Type3 LSA para áreas sem backbone.

Exemplo simples do comportamento do vetor de distância do OSPF :

<-- Area 5 --><-- Area 0 --><--           Area 4           -->

R5-----------R1-----------R2------------R3---------------------R4
     Cost 3      Cost 5        Cost 7            Cost 12

               LSA-->          LSA-->
               Type3 LSA       Type3 LSA
               {From R1}       {From R2}
               R5 cost is 3    R5 cost is 8

Considere o que acontece com uma rota de / 32 Loopback para R5.

1. R5 envia um LSA Type1 contendo o / 32 Loopback
2. R1 (Área 5 ABR), está conectado à Área 0; ele converte o LSA Type1 em um LSA Type3 com um custo de 3.
3. R2 (Área 4 ABR) recebe LSA Type3 de R1 (métrica 3) e altera a métrica para Loopback de R5, com base no custo de R2 para R1 . Agora, o LSA Type3 do R2 para R5 tem um custo de 8. Esse é o comportamento do vetor de distância que mencionei acima.

Exigir que todas as rotas não relacionadas ao backbone passem pelo backbone é um mecanismo de prevenção de loop.

Conectando áreas OSPF que não são backbone em um ABR

Se 2 áreas não estão conectadas através da área 0 (descontínua), como o OSPF se comporta como um protocolo de estado de link aumenta a possibilidade de loops de roteamento?

Como vimos acima, o OSPF usa o comportamento do vetor de distância para enviar rotas através do backbone da Área 0. Os protocolos de vetor de distância têm limites bem conhecidos, como o problema de contagem até o infinito . O OSPF estaria vulnerável aos mesmos problemas, se não tivéssemos limites em seu comportamento.

¹ _{RFC 3509 descreve o comportamento ABR do Cisco IOS}

A área 0 foi escolhida para ser a espinha dorsal, o número 0 ou 0.0.0.0 é apenas um número.

Como o OSPF é o estado do link, o LSDB deve ser idêntico dentro de uma área. Isso é para garantir que o cálculo do SPF seja consistente e para evitar loops de roteamento.

Se a OSPF de área única em execução puder ser usada em qualquer área, não é necessário ter a área 0.

Ao executar o OSPF de várias áreas, um ABR deve ser usado. Um ABR é um roteador com adjacência na área 0 e pelo menos uma outra área.

Os ABRs usam LSAs do tipo 1 e 2 e os anunciam como LSAs resumidos do tipo 3 em outras áreas. Este não é um resumo dos prefixos, é um resumo das informações topológicas. Na verdade, esse é o comportamento do vetor de distância.

Como outras áreas não têm informações completas, todo o tráfego entre áreas deve passar pela área 0. Caso contrário, pode haver loops de roteamento porque a topologia não está completa.

Devido a esse design, o OSPF não precisa executar o SPF completo quando os links aumentam / diminuem em outras áreas. Isso aumenta a escalabilidade.

De "OSPF: Anatomia de um protocolo de roteamento", de John Moy, que escreveu grande parte da especificação OSPF.

A troca de informações de roteamento entre áreas é essencialmente vetor de distância. Com o vetor de distância, quanto maior o número de caminhos redundantes, pior são as propriedades de convergência. O OSPF exige que todas as áreas se conectem diretamente ao backbone, limitando a topologia a um hub e a topologia spoke. Isso elimina caminhos redundantes e evita que seja submetido a problemas de 'contar até o infinito'.