Lecture: Le Protocole OSPF 


Développé à partir 1987 pour remplacer le protocole RIP, Open Shortest Path First -OSPF – est un protocole de routage interne de distance administrative AD=110 et de type 100%  à Etat de Lien  Link State – c’est à dire il n’envoie des mises à jour uniquement s’il y’a un changement dans le réseau, à l’aide des – Link State Advertisements – dits LSAs.

OSPF a été développé au sein de l’Internet Engineering Task Force – IETF. C’est un protocole standard et non propriétaire Cisco. Sa version actuelle OSPFv2 est décrite dans la RFC 2328 en 1997. La version OSPF v3 est définie dans la RFC 2740 et permet l’utilisation d’OSPF dans un réseau IPv6.

I. Principales caractéristiques du protocole OSPF

Le protocole de routage OSPF :

  1. Est un protocole de type Classless à 100%.
  2. Est complexe mais adapté pour les grands réseaux.
  3. Supporte la « summarization » par défaut mais la réalise sur les routeurs ABR- Area Border Routerou ASBR – Autonomous System Boundary Router.
  4. Supporte VLSM par défaut et ne fait pas d’auto-summarization.
  5. Décompose le réseau en zones : Area 0 – zone principale- dite Backbone et toutes les autres Areas doivent être connectées à Area 0 par des routeurs ABR ou ASBR.
  6. Supporte des réseaux distincts.
  7. Utilise la bande passante – bandwidh- pour métrique.
  8. Utilise trois tables de routage : table des voisinsNeighborship data basetable topologique Topological data base- et table de routageRouting table data base-
  9. Utilise l’algorithme SPF -Shortest Path First developpé par Edgar Djikistra pour construire les tables de Routage.
  10. Utilise pour les mises à jour les adresse IP multicast 224.0.0.5 et 224.0.0.6

II. Fonctionnement & terminologie d’OSPF

Avant de commencer son « job » de routage, le protocole OSPF commence d’abord par se présenter à ses voisins en envoyant des messages hello !

Avant de devenir voisins, les routeurs sous OSPF doivent se mettre d’accord sur un minimum d’entente les temps d’échange d’informations et de partage du même réseau. Une fois les voisins connus, l’échange d’information se fait à l’aide de message dits LSAs – Link State Advertisements -.

Une fois que les routeurs sous OSPF ont fait échanger toutes les routes de leurs tables de routage entre eux, seuls les informations de mise à jours des changements de route seront envoyées par des LSAs, contrairement à RIP qui envoie chaque 30 sec toute sa table de routage. Ces informations de mise à jour sont mises d’abord dans la table topologique, l’algorithme SPFShort Path First– dit aussi algorithme de Djikistra sera exécuté ensuite par chaque routeur du réseau utilisant OSPF pour déterminer les meilleures routes. Ce n’est qu’après cette exécution de SPF, les meilleures routes pour chaque routeur seront mises dans la table de routage.

La meilleure route est définie par son moindre Coût ou – Cost -, évalué par Cisco par la formule :

Cout = 10^8 / banWidth(Mbps)

Exemple :

  • Une bande passante de 100 Mbps, le coût =1
  • Une connexion Ethernet de 10 Mbps, le coût = 10
  • Une connexion T1=1,544 Mbps, le coût = 64
  • Une connexion E1=2,048 Mbps, le coût = 48

Terminologie OSPF

Avant d’aller plus loin, il est important de comprendre certains termes utilisés par le protocole OSPF.

·         Protocol hello ou message hello

C’est un message de politesse « hello » qu’utilise OSPF pour découvrir les routeurs voisins et établir une relation de voisinage. Ce protocole utilise l’adresse IP multicast 224.0.0.5.

·         Link State Advertisements – LSAs

LSA fait parti des – Pakets OSPF, identifiés en 5 types différents : Packet Hello, LSR, LSU, DBB et LSA. Ils représentent un ensemble d’information de routage envoyées par un routeur à ses voisins adjacents. Ils utilisent l’adresse IP multicast 224.0.0.5 et 224.0.0.6 .

·         Router ID – RID –

Le Router ID ou RID correspond à la plus haute adresse IP des l’interface d’un routeur sans interfaces loopback connectées ou à la plus haute adresse loopback connectée au routeur.

·         Table des voisins ou -Neighborship database –

C’est une base de donnée ou un fichier qui contient l’ensemble des routeurs voisins ayant reçu des messages Hello.

·         Table topologique ou – Topological database –

C’est une base de donnée ou un fichier qui contient l’ensemble d’information de routage – les routes – obtenues par des LSAs permettant à OSPF de déterminer à l’aide de l’algorithme de Djikistra les meilleures routes à emprunter par un trafic pour aller d’une destination à une autre du réseau.

III. Routeurs voisins adjacents -Neighbors and Adjacency-

Deux routeurs voisins – Neighbors – sont dits adjacents s’il existe une relation ou contrat d’entente entre eux basée sur ces trois points :

  1. Même intervalle de temps d’échange de messages hello avec un même intervalle temps de réponse dit -Dead Timer – : soit 10 esc /40 sec en architecture BMA et 30 sec / 120 sec en architecture NMBA.
  2. Même zone -area – pour les routeurs
  3. Même authentification et même password en cas d’utilisation

Lorsque ces trois points du contrat d’entente sont vérifiés, dans ce cas les routeurs sont dits voisins adjacents et peuvent s’échanger et mettre alors à jour leurs tables de routage.

NB : deux routeurs voisins ne sont pas forcément adjacents.

IV. Structure hiérarchique des routeurs sous OSPF

Dans le soucis d’économie de la bande passante du réseau et au lieu que l’information soit échangée entre tous les routeurs du réseau , OSPF défini une structure hiérarchique composée de deux routeurs : un routeur directeur DR – Designated Router – et un routeur suppléant BDR – Backup Designated Router –

Comment sont élus les routeurs DR et BDR ?

Au cours des premiers échanges périodiques d’informations par des messages hello : chaque 10 sec pour les routeurs en architecture BMABroadcast mult-access – type Ethernet et 30 sec en NBMANon BMA- types Frame Relay, ATM, l’élection se déroule comme suit :

  1. Le routeur possédant la plus haute priorité sera élu DR. en absence d’interfaces Loopback – interface virtuelle– possédant l’adresse IP la plus haute. Par défaut tous les routeurs possèdent la même priorité (= 1) pour l’élection du DR et BDR. La priorité est désignée par un nombre entier [0, 255]. Plus la priorité est haute plus les chances pour un routeur d’être élu DR ou BDR sont grandes. Une priorité égale à 0, le routeur ne pourra jamais être élu DR ni BDR.
  2. Dans le cas d’une même priorité pour tous les routeurs – par défaut =1 :
  •  En cas d’absence d’interface Loopback, sera élu DR pour une area donnée, le routeur possédant un Router    ID -RID-  le plus élevé : c’est à dire la plus haute adresse IP de l’interface utilisée par un routeur du réseau.
  • En cas de présence d’interface Loopback, sera élu DR, le routeur possédant la plus haute adresse IP de l’interface Loopback utilisée
  1. L’élection du BDR se fait selon le même principe une fois le DR est élu.

Remarques :

  • Le DR est élu uniquement élu dans deux types de réseaux : BMA et NBMA.
  • Les réseaux point-to-point avec seulement deux routeurs n’a pas besoin d’un DR ni d’un BDR.

Après l’élection d’un routeur DR et BDR, toute information connue des autres routeurs du réseau est envoyée aux DR et BDR en multicast d’adresse IP 224.0.0.5. Le DR renvoie à son tour cette information en multicast d’adresse IP 224.0.0.6 à tout les routeurs du réseau y compris le routeur BDR.

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