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Link State Routing: Algoritmo di Dijkstra e Protocollo OSPF, Appunti di Reti Di Telecomunicazioni

Università degli Studi dell'InsubriaReti Di Telecomunicazioni

Appunti specifici sugli algoritmi di routing Link State, utilizzati nelle reti moderne per la loro scalabilità e velocità di convergenza. Argomenti principali trattati: - Logica Link State: Creazione della mappa di rete locale e globale tramite Link State Packets (LSP) e Link State Database. - Algoritmo di Dijkstra: Spiegazione passo-passo del calcolo dello Shortest Path First (SPF) per determinare il percorso a costo minimo. - Protocollo OSPF (Open Shortest Path First): Struttura gerarchica (Backbone Area, Local Router, Border Router). - Pacchetti OSPF: Tipi di messaggi (Hello, Database Description, Link State Request/Update/Ack) e gestione degli LSA (Link State Advertisement). - Confronto: Vantaggi (convergenza rapida, no loop) e svantaggi (complessità computazionale) rispetto al Distance Vector. Materia: Reti di Telecomunicazione – Anno: 2025 – Fonte: appunti presi a lezione - Docente: Giuseppe Zanolini

Tipologia: Appunti

2024/2025

In vendita dal 20/11/2025

Fede_Botta
Fede_Botta 🇮🇹

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bg1
04/11/2025
Reti di telecomunicazione
Algoritmi di Routing
Link State
Ogni router impara il suo ambito locale, ovvero i nodi adiacenti e le route;
trasmette poi queste informazioni a tutti gli altri router della rete tramite un Link
State Packet.
Successivamente vengono memorizzati gli LSP trasmessi dagli altri router e
costruisce una mappa della rete, poi in maniera indipendente, calcola le sue
tabelle di instradamento applicando una mappa della rete applicando
l’algoritmo di Dijkstra (shortest-path first).
Update
Ogni router genera un LSP contenente:
• Stato di ogni link connesso al router,
• Identità di ogni vicino connesso all’altro estremo del link,
• Costo del link,
• Numero di sequenza per LSP,
• Checksum,
• Lifetime.
Flooding
Un LSP viene generato periodicamente, o comunque quando viene
rilevata una variazione nella topologia locale; nello specifico viene
riconosciuto un nuovo vicino, cambia il costo verso un vicino, si perde la
raggiungibilità verso un vicino precedentemente raggiungibile.
I pacchetti memorizzati nei router formano una mappa completa e
aggiornata della rete e prende il nome di Link State Database.
Trasmissione LSP
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Anteprima parziale del testo

Scarica Link State Routing: Algoritmo di Dijkstra e Protocollo OSPF e più Appunti in PDF di Reti Di Telecomunicazioni solo su Docsity!

Reti di telecomunicazione Algoritmi di Routing Link State Ogni router impara il suo ambito locale, ovvero i nodi adiacenti e le route; trasmette poi queste informazioni a tutti gli altri router della rete tramite un Link State Packet. Successivamente vengono memorizzati gli LSP trasmessi dagli altri router e costruisce una mappa della rete, poi in maniera indipendente, calcola le sue tabelle di instradamento applicando una mappa della rete applicando l’algoritmo di Dijkstra (shortest-path first). Update Ogni router genera un LSP contenente:

  • Stato di ogni link connesso al router,
  • Identità di ogni vicino connesso all’altro estremo del link,
  • Costo del link,
  • Numero di sequenza per LSP,
  • Checksum,
  • Lifetime. Flooding Un LSP viene generato periodicamente, o comunque quando viene rilevata una variazione nella topologia locale; nello specifico viene riconosciuto un nuovo vicino, cambia il costo verso un vicino, si perde la raggiungibilità verso un vicino precedentemente raggiungibile. I pacchetti memorizzati nei router formano una mappa completa e aggiornata della rete e prende il nome di Link State Database. Trasmissione LSP

LSP su Database Il LSP database è uguale per ogni router, inoltre a livello “strutturale” la tabella indica il nodo seguito da vicino/costo. Gestione LSP Nell’atto della ricezione di un LSP il router compie più azioni:

  1. Se non ha mai ricevuto un LSP da quel router o se l’LSP ricevuto è più recente di quello memorizzato allora si memorizza quello nuovo e lo si ritrasmette in flooding a tutte le line diverse da quella da cui lo riceve.
  2. Se l’LSP ha lo stesso numero di sequenza di quello posseduto allora non succede nulla
  3. Se l’LSP è più vecchio di quello posseduto allora trasmette al mittente il pacchetto più recente. Decisioni di routing Il router elabora il Link State Database per produrre un Forwarding Database, a questo punto:
  • Si pone come radice dello shortest-path tree.
  • Cerca lo shortest path per ogni nodo di destinazione.
  • Memorizza il vicino che sono sullo shortest path verso ogni nodo destinazione. Il Forwarding Database contiene, per ogni nodo di destinazione:
  • L’insieme delle coppie
  • La dimensione di “ tale ” (percorsi paralleli/uguale costo)

Ogni area di OSPF opera in maniera indipendente dalle altre; esistono 4 aree principali:

  • Area border router → raggruppa i router a distanza verso destinazioni della propria area e le annuncia al backbone.
  • Local router → invia LS solo nell’area, calcola il routing dell’area e invia i pacchetti per l’esterno attraversi i border router.
  • Backbone router → gira OSPF limitatamente al backbone.
  • Boundary router → connette ad altri AS. Link State Advertisement Periodicamente ogni nodo invia lo stato dei suoi collegamenti tramite LSP (Link State Packet) in OSPF chiamati LSA (Link State Advertisement). I router con interfacce solo nella stessa area sono Internal Router e generano LSA che descrivono la sola rete interna, i router tra due aree sono dette Area Border Router e hanno il compito di avere almeno un’interfaccia verso la Backbone Area. I router di bordo dell’intero AS sono detti Boundary Router e inseriscono nei loro LSA informazioni sull’esterno dell’AS. Gli LSA sono inviati dagli Internal Router ai vicini mediante Selective Flooding. Ogni LSA contiene il router ID e una sequenza di numeri che incrementa per ogni nuovo LSA che viene generato. Propagazione tra aree Le informazioni di routing si un’area sono diffuse sulla backbone area dagli area border router e sono propagate fino a raggiungere gli altri area border router. La backbone area deve essere ad alta affidabilità e buone prestazioni; tenendo conto che i router conoscono solamente la topologia della propria area tutte le altre destinazioni sono viste che sono collegate solamente agli area border router e che ne annunciano la presenza. Ogni area border router partecipa allo scambio di LSA nelle aree a cui appartiene e ha tanti dati di informazioni topologiche. Se su una LAN si affacciano più router allora solamente uno di questi diventa designated e propaga gli LSA. La ricezione degli LSA può essere confermata con pacchetti di ACK e per ridurre l’overhead da segnalazione l’LSA è inviato solo quando sia ha un effettivo cambiamento dello stato dei link oppure sono passati almeno 30 minuti.

Pacchetti OSPF OSPF incapsula i suoi messaggi direttamente in datagram IP con numero di protocollo 89 (numero associato al protocollo OSPF). L’autenticazione può essere basata su una password in possesso dei router che comunicano o su dei meccanismi di cifratura più complessi. Più LSA possono essere contenuti in un singolo LSP, però le basi di tutti i router in un’area OSPF devono essere sincronizzate. Tutti i pacchetti OSPF hanno un header comune e contengono solamente il Source IP address perché per l’invio si usa il pacchetto IP con Multicast; per l’authentication si usa una password. Ogni router come detto prima manda periodicamente un messaggio, questo messaggio corrisponde ad un “HELLO” e viene inviato ad ogni router collegato direttamente con il mittente. In una LAN posso avere sia un Designated Router che un Backup DR, se sono presenti entrambi vengono eletti sulla base sella priority e del Router ID. I router su una LAN si riconoscono tra loro perché condividono la stessa subnet. LSP e LSA in OSPF Esistono tre tipi di LSP:

  • Link state update → insiemi di LSA inviati su un link e generati dal router che emette il LSP o da altri router,
  • Link state ackknowledgement → avvenuta ricezione di un certo insieme di LSA,
  • Link state request → richiesta invio di uno o più LSA. Esistono cinque tipi di LSA:
  • Router LSA → informazioni sui router adiacenti a chi genera il LSA.
  • Network LSA → generato da designated router per descrivere la LAN a cui il designate è collegato.
  • Summary LSA → generati dagli area border router per comunicare la raggiungibilità delle altre aree ai router interni.
  • AS boundary router LSA → generate dagli area border router per annunciare la raggiungibilità di un AS boundary router.
  • AS external LSA → generati da un AS boundary router per annunciare destinazioni esterne al dominio di routing