Este tutorial explica la fórmula de cálculo de la métrica OSPF y el algoritmo SPF paso a paso en detalle con ejemplos. Aprenda cómo el algoritmo SPF (Shortest Path First) calcula el costo acumulativo de la ruta para construir el árbol de ruta más corta (SPT) y cómo la fórmula de la métrica OSPF puede ser manipulada cambiando el valor del ancho de banda de referencia.
Algoritmo SPF (Shortest Path First)
Como sabemos en la inicialización o debido a cualquier cambio en la información de enrutamiento un router OSPF genera un LSA. Este LSA (Link State Advertisement) contiene la colección de todos los estados de enlace en ese router. El router propaga esta LSA en la red. Cada router que recibe esta LSA almacenaría una copia de la misma en su base de datos LSA y luego inundaría esta LSA a otros routers.
Después de la actualización de la base de datos, el router selecciona una única mejor ruta para cada destino de entre todas las rutas disponibles. El router utiliza el algoritmo SPF para seleccionar la mejor ruta.
Al igual que otro algoritmo de enrutamiento SPF también utiliza un componente métrico llamado costo para seleccionar la mejor ruta para la tabla de enrutamiento.
Este tutorial es la última parte de nuestro artículo «Protocolo de enrutamiento OSPF explicado con ejemplos». Puede leer otras partes de este artículo aquí.
Explicación de la terminología fundamental de OSPF
Este tutorial es la primera parte de este artículo. En esta parte explicamos la terminología básica de OSPF como Característica, Ventaja y Desventaja, Sistema Autónomo, Concepto de Área, ABR, IR, Enlace, Estado ,LSA y LSDB con ejemplo.
Condición de Vecindad de OSPF y Requisitos
Este tutorial es la segunda parte de este artículo. La vecindad de OSPF se construye entre dos routers sólo si el valor de configuración del ID de Área, Autenticación, intervalo de Hola y Muerto, Área Stub y MTU coinciden. Esta parte explica estos parámetros y la adyacencia OSPF en detalle con ejemplos.
Estados de Vecinos OSPF explicados con ejemplos
Este tutorial es la tercera parte de este artículo. El proceso de adyacencia OSPF pasa por los siete estados; OSPF State down, OSPF State Init, OSPF State two ways, OSPF State Exstart, OSPF State Exchange, OSPF State Loading y OSPF State full. Esta parte explica estos estados con el proceso de selección de DR BDR en detalle con ejemplos.
Guía de configuración de OSPF paso a paso
Este tutorial es la cuarta parte de este artículo. La parte de configuración de OSPF incluye el ID de proceso, el ID de área y la máscara de comodín que hacen que su configuración sea un poco más difícil. Esta parte explica estos parámetros en detalle con ejemplos.
OSPF Metric cost
Lógicamente un paquete se enfrentará a más sobrecarga al cruzar un enlace serial de 56Kbps que al cruzar un enlace Ethernet de 100Mbps. Respectivamente, tardará menos en cruzar un enlace de mayor ancho de banda que un enlace de menor ancho de banda. OSPF utiliza esta lógica para calcular el coste. El coste es inversamente proporcional al ancho de banda. Un mayor ancho de banda tiene un coste menor. Un menor ancho de banda tiene un mayor coste.
OSPF utiliza la siguiente fórmula para calcular el coste
Coste = Ancho de banda de referencia / Ancho de banda de la interfaz en bps.
El ancho de banda de referencia se definió como un valor arbitrario en la documentación de OSPF (RFC 2338). Los proveedores deben utilizar su propio ancho de banda de referencia. Cisco utiliza un ancho de banda de 100Mbps (108) como ancho de banda de referencia. Con este ancho de banda, nuestra ecuación sería
Coste = 108/ancho de banda de la interfaz en bps
Puntos clave
- El coste es un valor entero positivo.
- Cualquier valor decimal se redondearía al entero positivo más cercano.
- Cualquier valor por debajo de 1 se consideraría como 1.
Ahora que sabemos la ecuación, vamos a hacer algunos cálculos y averiguar el costo por defecto de algunas interfaces esenciales.
Costo por defecto de las interfaces esenciales.
| Tipo de interfaz | Ancho de banda | Cálculo métrico | Costo |
| Enlace Ethernet | 10Mbps | 100000000/10000000 = 10 | 10 |
| Enlace FastEthernet | 100Mbps | 100000000/100000000 = 1 | 1 |
| Enlace Serial | 1544Kbps(por defecto) | 100000000/1544000 = 64.76 | 64 |
Costo de las líneas comunes
| Línea | Ancho de banda | Cálculo métrico | Coste |
| Línea de 56 Kbps | 56Kbps | 100000000/56000 = 1785.71 | 1785 |
| 64 Kbps línea | 64Kbps | 100000000/64000 = 1562,5 | 1562 |
| 128 Kbps línea | 128Kbps | 100000000/128000 = 781.25 | 781 |
| 512 Kbps línea | 512 Kbps | 100000000/512000 = 195.31 | 195 |
| 1 Mbps línea | 1Mbps | 100000000/1000000 = 100 | 100 |
| 10 Mbps línea | 10Mbps | 100000000/10000000 = 10 | 10 |
| 100 Mbps línea | 100Mbps | 100000000/100000000 = 1 | 1 |
| 1 Gbps línea | 1Gbps | 100000000/100000000 0= 0.1 | 1 |
| 10 Gbps line | 10Gbps | 100000000/10000000000 = 0.01 | 1 |
SPT (Shortest Path Tree)
El router OSPF construye un Shortest Path Tree. El SPT es como un árbol genealógico donde el router es la raíz y las redes de destino son las hojas. El algoritmo SPF calcula el coste de la rama entre las hojas y la raíz. La rama con el menor coste se utilizará para llegar a la hoja. En lenguaje técnico, la ruta que tenga el menor valor de coste acumulado entre el origen y el destino se seleccionará para la tabla de enrutamiento.
Coste acumulado = Suma del coste de todas las interfaces salientes en la ruta
Mejor ruta para la tabla de enrutamiento = Ruta que tiene el menor coste acumulado
Resumen
- OSPF utiliza el árbol SPT para calcular la mejor ruta para la tabla de enrutamiento.
- Un árbol SPT no puede crecer más allá del área. Así que si un router tiene interfaces en múltiples áreas, necesita construir un árbol separado para cada área.
- El algoritmo OSPF calcula todas las rutas posibles desde el router de origen a la red de destino.
- El coste acumulativo es la suma de todos los costes de las interfaces OSPF salientes en la ruta.
- Mientras calcula el coste acumulativo, OSPF considera sólo las interfaces salientes en la ruta. No añade el coste de las interfaces entrantes en el coste acumulado.
- Si existen varias rutas, SPF compara los costes acumulados. La ruta que tenga el menor coste acumulado será elegida para la tabla de enrutamiento.
Ahora tenemos una comprensión básica del algoritmo SPF. En la parte restante este tutorial wewill aprender cómo SPF algoritmo selecciona la mejor ruta de las rutas disponibles.
Crear un laboratorio de práctica como se ilustra en la siguiente figura o descargar este laboratorio de práctica pre-creado y la carga en la práctica tracer.
Descargue la topología de práctica OSPF con la configuración OSPF
Acceda al prompt CLI del Router0.
Ejecute el comando show ip route ospf desde el modo de privilegio para ver todas las rutas aprendidas a través del protocolo OSPF.
Como muestra la salida, el Router0 tiene seis rutas de OSPF en la tabla de enrutamiento. Vamos a repasar cada ruta y averiguar por qué fue elegida como la mejor ruta para la tabla de enrutamiento por OSPF.
Ruta 20.0.0.0
Tenemos tres rutas para conseguir la red 20.0.0.0/8. Calculemos el coste acumulado de cada ruta.
Por la ruta R0-R1-R2-R6
Vía ruta R0 – R3 – R4 – R6
Vía ruta R0 – R5 – R6
| Router | Interfaz de salida | Ancho de banda | Cálculo métrico | Coste |
| R0 | Fa0/1 | 100Mbps | 100000000/100000000 = 1 | 1 |
| R5 | Fa0/0 | 100Mbps | 100000000/100000000 = 1 | 1 |
| R0 | Fa0/1 | 100Mbps | 100000000/100000000 = 1 | 1 |
| Costo acumulado de la ruta (1+ 1 + 1) =3 | ||||
Entre estas rutas, la ruta R0-R5-R6 tiene el menor coste acumulado. Así que fue seleccionada como la mejor ruta para la tabla de enrutamiento.
Ruta 192.168.0.4
Vía Ruta R0 – R1
Coste Serial 0/0/0 de R0 (1562) + Coste Serial 0/0/1 de R1 (1562) = 3124 (Coste acumulado)
Vía Ruta R0 – R3 – R4 – R6 – R2
Vía Ruta R0 – R5 – R6 – R2
Entre estas rutas, La ruta R0 – R5 – R6 – R2 tiene el menor coste por lo que fue elegida para la tabla de enrutamiento.
Ruta 192.168.0.8
Vía Ruta R0 – R1
Coste Serial 0/0/0 de R0 (1562) + Coste Serial 0/0/1 de R1 (1562) + Coste Serial 0/0/0 de R2 (1562) = 4686 (Coste acumulado)
Vía Ruta R0 – R3 – R4 – R6
Coste Serial 0/0/1 de R0 (64) + Coste Serial 0/0/0 de R3 (64) + Coste del Serial 0/0/1 de R4 (64) + Coste del Serial 0/0/0 de R6 (64) = 256 (Coste acumulado)
Vía Ruta R0 – R5 – R6
Coste del FastEthernet 0/1 de R0 (1) + Coste del FastEthernet 0/0 de R5 (1) + Coste del Serial 0/0/0 de R6 (64) = 66 (Coste acumulado)
Entre estas rutas, La ruta R0 – R5 – R6 tiene el menor coste por lo que fue elegida para la tabla de enrutamiento.
Ruta 192.168.1.4
Vía Ruta R0 – R1 – R2 – R6
Coste del Serial 0/0/0 de R0 (1562) + Serial 0/0/1 de R1 (1562) + Serial 0/0/0 de R2 (1562) + FastEthernet 0/0 de R6 (1) = 4687 (Coste acumulado)
Vía R0 – R3 – R4 – R6
Coste del Serial 0/0/1 de R0 Coste Serial 0/0/1 (64) + Coste Serial 0/0/0 de R3 (64) + Coste Serial 0/0/1 de R4 (64) + FastEthernet 0/0 de R6 (1) = 193
Vía R0 – R5
Coste FastEthernet 0/1 de R0 (1) + Coste FastEthernet 0/0 de R5 (1) = 2
Entre estas rutas, La ruta R0 – R5 tiene el menor coste por lo que fue seleccionada como la mejor ruta.
Ruta 192.168.2.4
Vía Ruta R0 – R1 – R2 – R6 – R4
Vía Ruta R0 – R5 – R6 – R4
Costo FastEthernet 0/1 de R0 (1) + coste FastEthernet 0/0 de R5 (1) + Serial 0/0/1 (64) + Serial 0/0/0 de R4 coste (64) = 130
Vía Ruta R0 – R3
Coste Serial 0/0/1 de R0 (64) + Serial 0/0/0 de R3 coste (64) = 128
Entre estas rutas, La ruta R0 – R3 tiene el menor coste para el destino 192.168.2.4.
La ruta 192.168.2.8
Vía Ruta R0 – R3 – R4
Coste Serial 0/0/1 de R0 (64) + Coste Serial 0/0/0 de R3 (64) + Coste Serial 0/0/1 de R4 (64) = 192
Vía Ruta R0 – R1 – R2 – R6
Coste Serial 0/0/0 de Ro (1562) + Coste Serial 0/0/1 de R1 (1562) + Coste Serial 0/0/0 de R2 Coste del Serial 0/0/0 (1562) + Coste del Serial 0/0/1 de R6 (64) = 4750
Vía la ruta R0 – R5 – R6
Coste del FastEthernet 0/1 de R0 (1) + Coste del FastEthernet 0/0 de R5 (1) + Coste del Serial 0/0/1 de R6 (64) = 66
La ruta R0 – R5 – R6 tiene el menor valor de coste.
Después de seleccionar la mejor ruta para cada destino de la red OSPF mira como la siguiente figura.
Manipulación del coste de la ruta OSPF
Podemos manipular el coste de la ruta OSPF de dos maneras.
- Cambiando el ancho de banda de la interfaz
- Cambiando el valor del ancho de banda de referencia
Cambiando el ancho de banda de la interfaz
El comando Bandwidth del modo subinterfaz se utiliza para establecer el ancho de banda de la interfaz soportada.
Si el ancho de banda se establece a través de este comando, OSPF lo utilizará. Si el ancho de banda no está configurado, utilizará el ancho de banda por defecto de la interfaz.
Cuando habilitamos una interfaz, el router le asigna automáticamente un valor de ancho de banda basado en su tipo. Por ejemplo, la interfaz serie tiene un valor de ancho de banda por defecto de 1544k. Hasta que no cambiemos este valor con el comando bandwidth, se utilizará donde se requiera.
Déjame aclarar una cosa más sobre el ancho de banda. Cambiar el ancho de banda por defecto con el comando bandwidth no cambia el ancho de banda real de la interfaz. Ni el ancho de banda por defecto ni el ancho de banda establecido por el comando bandwidth tienen nada que ver con el ancho de banda real del enlace de capa uno.
Entonces, ¿qué propósito resuelve este comando?
Este comando sólo se utiliza para influir en el protocolo de enrutamiento que utiliza el ancho de banda en el proceso de selección de rutas, como OSPF y EIGRP.
Ya hemos visto un ejemplo de este método en nuestro ejemplo. Hemos cambiado el ancho de banda por defecto (1544Kbps) a un ancho de banda personalizado (64kbps) en el serial 0/0/0 de R0, el serial 0/0/1 de R1 y el serial 0/0/0 de R2. Debido a este cambio R0 tomó otro router para la red 192.168.0.4.
Entendamos esto con más detalle.
Costo actual para el destino 192.168.0.4 desde R0
Vía Ruta R0 – R1
Coste Serial 0/0/0 de R0 (1562) + Coste Serial 0/0/1 de R1 (1562) = 3124 (Coste acumulado)
Vía Ruta R0 – R5 – R6 – R2
Vía Ruta R0 – R3 – R4 – R6 – R2
Entre estas rutas, La ruta R0 – R5 – R6 – R2 tiene el menor coste por lo que fue elegida para la tabla de enrutamiento.
Bueno… ¿Qué ruta habría seleccionado, si hubiéramos utilizado el ancho de banda por defecto?
Coste para el destino 192.168.0.4 desde R0 con el ancho de banda por defecto.
Vía Ruta R0 – R1
Coste Serial 0/0/0 de R0 (64) + Coste Serial 0/0/1 de R1 (64) = 128 (Coste acumulado)
Vía Ruta R0 – R5 – R6 – R2
Vía Ruta R0 – R3 – R4 – R6 – R2
Entre estas rutas, La ruta R0 – R1 tiene el valor de coste más bajo por lo que sería seleccionada para la tabla de enrutamiento. Por lo tanto, al cambiar el ancho de banda de la interfaz, influimos en el proceso de selección de rutas.
Al cambiar el valor del ancho de banda de referencia
Como mencioné anteriormente, por defecto OSPF utiliza un ancho de banda de 100Mbps como ancho de banda de referencia. Cambiar este valor también cambiaría el coste de la ruta. Si utilizamos 1000Mbps como ancho de banda de referencia, el coste del enlace de 100Mbps se convertiría en 10. Esto suena muy bien, especialmente si tenemos enlaces de mayor ancho de banda en nuestra red. Por ejemplo, mire la siguiente figura.
¿Qué ruta tomará R2 para llegar a la red de 10.0.0.0/8?
Ruta R2 – R3
En esta ruta tenemos dos puntos de salida. Ambos puntos tienen una velocidad por defecto de 1oo Mbps.
Coste FastEthernet de R2 (100000000/100000000) = 1
Coste FastEthernet de R3 (100000000/100000000) = 1
Coste de esta ruta 1 + 1 = 2
Ruta R2 – R1 – R3
En esta ruta tenemos tres puntos de salida. Dos puntos de salida (R2 y R1) tienen un enlace de 1 Gbps.
Coste FastEthernet de R2 (100000000/1000000000) = .1 (Cualquier cosa por debajo de 1 se consideraría 1)
Coste FastEthernet de R3 (100000000/1000000000) = .1 (Cualquier cosa por debajo de 1 se consideraría como 1)
El coste de FastEthernet de R3 (100000000/100000000) = 1
Coste de esta ruta 1 + 1 + 1 = 3
Con el ancho de banda de referencia por defecto R2 elegirá la ruta R2 – R3, lo cual no es bueno.
Podemos ajustar el ancho de banda de referencia con el comando auto-cost reference-bandwidth ref-band.
Necesitamos ajustar el ancho de banda de referencia en todos los routers de la red. Un ancho de banda de referencia desajustado puede hacer que los routers ejecuten el algoritmo SPF continuamente, lo que podría crear un grave problema de rendimiento.
El ancho de banda de referencia se asigna en Mbps. El rango válido es de 1 a 4294967. El ancho de banda de referencia por defecto es de 100Mbps.
Lamentablemente el packet tracer no incluye este comando. Para la práctica de este comando por favor use otro software simulador que soporte este comando o use un router real.
Cambiemos el ancho de banda de referencia a 1000Mbps en los tres routers usando los siguientes comandos
Router# configure terminalEnter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.Router (config)#router ospf 1Router (config-router)#auto-cost reference-bandwidth 1000% OSPF: Reference bandwidth is changed. Please ensure reference bandwidth is consistent across all routers.Router (config-router)#exitRouter #
Costo de la ruta con la nueva referencia bandwidth
{module in_art_slot_10}
Ruta R2 – R3
Coste FastEthernet de R2 (1000000000/100000000) = 10
Coste FastEthernet de R3 (1000000000/100000000) = 10
Coste de esta ruta 10 + 10 = 20
Ruta R2 – R1 – R3
Coste FastEthernet de R2 (1000000000/1000000000) = 1
Coste FastEthernet de R3 FastEthernet (1000000000/1000000000) = 1
Coste FastEthernet de R3 (1000000000/100000000) = 10
Coste de esta ruta 1 + 1 + 10 = 12
En este caso la ruta R2-R1-R3 será seleccionada, que es la ruta más corta para el destino.
Eso es todo para este artículo. Espero que ahora tenga una mejor comprensión del protocolo de enrutamiento OSPF. En el próximo artículo voy a explicar la lista de acceso en detalle con ejemplos.