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Terminologia OSPF: o vocabulário essencial para o CCNA

O que é

OSPF (Open Shortest Path First) é um protocolo de roteamento dinâmico do tipo link-state, padronizado e amplamente usado em redes corporativas. Diferentemente dos protocolos de vetor de distância, que funcionam trocando tabelas de rotas com os vizinhos, o OSPF constrói um mapa completo da rede em cada roteador. A versão relevante para o CCNA é o OSPFv2, usado em redes IPv4.

Toda essa inteligência começa com dois conceitos centrais:

  • LSA (Link State Advertisement): é o pacote que cada roteador envia para descrever suas interfaces e redes conectadas. Um LSA carrega o Router ID do originador, a rede anunciada e o custo do enlace.
  • LSDB (Link State Database): é o banco de dados que armazena todos os LSAs recebidos. Todos os roteadores dentro de uma mesma área OSPF devem ter o LSDB idêntico — essa é a regra fundamental do protocolo.

Com o LSDB completo, cada roteador executa de forma independente o algoritmo SPF (Shortest Path First), desenvolvido pelo cientista holandês Edsger Dijkstra. É por isso que o algoritmo também é chamado de Dijkstra. A execução do SPF produz a árvore de menor custo a partir do próprio roteador até cada destino, e o resultado vai para a tabela de roteamento.

Como funciona

Áreas OSPF

Redes grandes com centenas de roteadores seriam inviáveis em OSPF com uma única área: o LSDB cresceria demais, o cálculo SPF consumiria muita CPU e qualquer mudança de topologia forçaria o recálculo em todos os roteadores. A solução é dividir a rede em áreas.

Regras fundamentais sobre áreas:

Conceito Definição
Área Conjunto de roteadores e enlaces que compartilham o mesmo LSDB
Area 0 (backbone) Área especial à qual todas as demais devem se conectar
Rota intra-área Destino dentro da mesma área do roteador de origem
Rota inter-área Destino em outra área OSPF

Três regras críticas:

  1. Áreas devem ser contíguas — não podem ser divididas em partes separadas.
  2. Toda área não-backbone precisa de pelo menos um ABR conectado à Area 0.
  3. Interfaces no mesmo segmento devem pertencer à mesma área; caso contrário, os roteadores não formam vizinhança.

Tipos de roteadores OSPF

  • Roteador interno: todas as interfaces pertencem a uma única área.
  • ABR (Area Border Router): possui interfaces em duas ou mais áreas. Mantém um LSDB separado por área. Recomenda-se no máximo dois ABRs por área para não sobrecarregar o equipamento.
  • Roteador backbone: tem pelo menos uma interface na Area 0 (inclui os ABRs conectados ao backbone).
  • ASBR (Autonomous System Boundary Router): conecta o domínio OSPF a uma rede externa — por exemplo, a internet via rota padrão anunciada com o comando default-information originate.

Router ID

O Router ID (RID) é um endereço IPv4 de 32 bits que identifica unicamente cada roteador OSPF no domínio. A ordem de preferência para determinar o RID é:

  1. Configuração manual (router-id <rid> no modo de configuração OSPF)
  2. Maior IP de interface de loopback
  3. Maior IP de interface física ativa

Ao alterar o RID manualmente, é necessário reiniciar o processo com clear ip ospf process para que entre em vigor.

Hello e Dead timers

O OSPF usa mensagens Hello para descobrir vizinhos e manter as adjacências ativas. Essas mensagens são enviadas para o endereço multicast 224.0.0.5 (all OSPF routers). O protocolo é identificado no cabeçalho IP pelo valor 89 no campo Protocol.

Timer Valor padrão (Ethernet)
Hello timer 10 segundos
Dead timer 40 segundos

A lógica é simples: se nenhum Hello for recebido de um vizinho durante o Dead timer (40 s), o roteador considera o vizinho inativo e remove as rotas aprendidas por ele. Para redes ponto a ponto seriais, os timers padrão são 30 s (Hello) e 120 s (Dead).

Para que dois roteadores se tornem vizinhos, os timers devem ser compatíveis entre si.

DR e BDR em redes broadcast

Em segmentos broadcast (como Ethernet), múltiplos roteadores podem estar conectados ao mesmo meio. Se cada par de roteadores formasse uma adjacência completa entre si, o número de adjacências cresceria de forma quadrática — em um segmento com 10 roteadores, seriam 45 adjacências.

Para resolver isso, o OSPF elege:

  • DR (Designated Router): recebe e distribui todos os LSAs do segmento. Os demais roteadores formam adjacência apenas com o DR e o BDR.
  • BDR (Backup Designated Router): monitora o DR e assume automaticamente se ele falhar.
  • DROTHER: qualquer roteador que não seja DR nem BDR. Mantém-se no estado Two-Way com outros DROTHERs, e no estado Full apenas com DR e BDR.

A eleição usa dois critérios, nesta ordem:

  1. Maior prioridade OSPF da interface (padrão: 1; valor 0 desqualifica o roteador).
  2. Maior Router ID (desempate).

Atenção: a eleição não é preemptiva. Um roteador com prioridade mais alta que chega depois da eleição não derruba o DR em exercício.

Os LSAs no segmento são enviados para 224.0.0.6 (endereço multicast all DR routers), e o DR os redistribui para 224.0.0.5.

Em redes ponto a ponto (serial, links diretos entre dois roteadores), não há eleição de DR/BDR — os dois roteadores formam adjacência Full diretamente.

Estados de vizinhança

O processo de formação de adjacência passa por sete estados:

  1. Down — nenhuma informação recebida do vizinho.
  2. Init — Hello recebido, mas o próprio RID não está no pacote.
  3. Two-Way — ambos os roteadores se reconheceram mutuamente. Em redes broadcast, a eleição DR/BDR ocorre aqui. DROTHERs ficam permanentemente nesse estado entre si.
  4. Exstart — definição de mestre/escravo para a troca do DBD. Quem tem o maior RID é o mestre.
  5. Exchange — troca de pacotes DBD (Database Description), que listam os LSAs de cada roteador sem enviar o conteúdo completo.
  6. Loading — envio de LSR (Link State Request) para solicitar LSAs ausentes; o vizinho responde com LSU (Link State Update); confirmações enviadas via LSAck.
  7. Full — LSDB sincronizado. Adjacência estabelecida.

Na prática

Imagine a rede de uma distribuidora de alimentos em São Paulo com três filiais (Campinas, Santos e Ribeirão Preto) e a matriz conectada via MPLS. A estrutura natural seria:

  • Area 0 na Matrix e nos roteadores de borda WAN.
  • Area 1 na filial de Campinas, Area 2 em Santos, Area 3 em Ribeirão.
  • Os roteadores de borda de cada filial atuam como ABRs.

No switches de cada filial (segmento Ethernet com múltiplos roteadores virtuais de redundância), os roteadores eleitos como DR/BDR centralizam a troca de LSAs, reduzindo o tráfego OSPF no segmento.

Configuração básica no roteador da matriz (R1):

R1(config)# router ospf 1
R1(config-router)# router-id 1.1.1.1
R1(config-router)# network 10.0.0.0 0.0.255.255 area 0
R1(config-router)# passive-interface GigabitEthernet0/2
R1(config-router)# default-information originate

Verificação:

R1# show ip ospf neighbor
R1# show ip ospf interface brief

Por que cai no exame

O CCNA 200-301 (tópico 3.4) exige que o candidato saiba:

  • Configurar e verificar OSPF single-area (OSPFv2), incluindo network, router-id, passive-interface e default-information originate.
  • Identificar tipos de roteadores (ABR, ASBR, roteador interno, roteador backbone) em diagramas de topologia.
  • Distinguir adjacência de vizinhança: dois DROTHERs são vizinhos (Two-Way), mas não são adjacentes (não chegam ao estado Full entre si).
  • Conhecer os timers padrão (Hello 10 s / Dead 40 s em Ethernet) e saber que devem coincidir para que a adjacência se forme.
  • Entender a eleição DR/BDR: prioridade primeiro, RID como desempate, eleição não-preemptiva.
  • Diferenciar rotas intra-área de rotas inter-área na tabela de roteamento (código O vs O IA).

Questões frequentes exploram cenários onde a adjacência não se forma — geralmente por timers diferentes, áreas incompatíveis ou prioridade 0 configurada inadvertidamente.

Resumo em uma linha

OSPF usa LSAs para construir um LSDB idêntico em todos os roteadores de uma área, executa o algoritmo de Dijkstra para calcular rotas de menor custo e elege DR/BDR em segmentos broadcast para reduzir o número de adjacências.