cours ospf

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Protocole OSPF à zone unique

Histoire du protocole OSPF

Introduction

Le protocole OSPF (Open Shortest Path First) est un protocole de routage à état de liens qui a été développé pour remplacer le protocole de routage à vecteur de distance RIP. Le protocole RIP était un protocole de routage acceptable au tout début des réseaux et d'Internet. Cependant, le fait que protocole RIP se basait uniquement sur le nombre de sauts comme seule métrique pour déterminer la meilleure route est rapidement devenu problématique. L'utilisation du nombre de sauts n'est pas adaptée aux réseaux de grande taille avec plusieurs chemins de vitesses variables.

Le protocole OSPF présente des avantages considérables par rapport au protocole RIP car il offre une convergence plus rapide et s'adapte mieux aux réseaux de plus grande taille.

Evolution du protocole OSPF

Le développement initial du protocole OSPF a débuté en 1987, mené par le groupe de travail OSPF de l'IETF (Internet Engineering Task Force). À cette époque, Internet était un réseau dédié à l'enseignement et à la recherche fondé par le gouvernement des États-Unis.

En 1989, la spécification du protocole OSPFv1 fut publiée dans le document RFC 1131. Deux mises en œuvre furent rédigées. L'une fut développée pour s'exécuter sur des routeurs, l'autre sur des stations de travail UNIX. Cette dernière devint par la suite un processus UNIX très répandu connu sous le nom de GATED. OSPFv1 était un protocole de routage expérimental qui ne fut jamais déployé.

En 1991, OSPFv2 fut présenté dans le document RFC 1247 par John Moy. Ce protocole offrait des améliorations techniques significatives par rapport à OSPFv1. Il est sans classe par conception ; par conséquent, il prend en charge VLSM et CIDR.

Au même moment, alors que le protocole OSPF faisait son apparition, ISO travaillait sur un protocole de routage à état de liens de leur cru, le protocole IS-IS (Intermediate System-to-Intermediate System). IETF choisit OSPF comme protocole IGP (Interior Gateway Protocol) recommandé.

En 1998, la spécification OSPFv2 fut mise à jour dans le document RFC 2328, qui est toujours le document RFC d'actualité pour le protocole OSPF.

En 1999, OSPFv3 pour IPv6 a été publié dans le document RFC 2740. Le protocole OSPF pour IPv6, créé par John Moy, Rob Coltun et Dennis Ferguson, n'est pas seulement une nouvelle implémentation de protocole pour IPv6, mais également une réécriture importante du fonctionnement du protocole.

En 2008, OSPFv3 a été mis à jour dans le document RFC 5340 comme protocole OSPF pour IPv6.

El Hassan EL AMRI – Campus des Réseaux Informatiques et Télécommunication 1


Caractéristiques du protocole OSPF

Présentation des caractéristiques

Les caractéristiques du protocole OSPF sont :

• Sans classe : Il est sans classe par conception ; par conséquent, il prend en charge VLSM et CIDR.

• Efficace :Les changements de routage déclenchent des mises à jour de routage (pas de mises à jour régulières). Il utilise l'algorithme SPF pour déterminer le meilleur chemin.

• Convergence rapide : Il diffuse rapidement les modifications apportées au réseau.

• Évolutif : Il fonctionne bien sur les petits et grands réseaux. Les routeurs peuvent être regroupés en zones pour prendre en charge un système hiérarchique.

• Sécurisé : Il prend en charge l'authentification MD5 (Message Digest 5). Une fois activés, les routeurs OSPF acceptent uniquement les mises à jour de routage chiffrées des homologues avec le même mot de passe pré-partagé

Composants du protocole OSPF

Les trois composants principaux du protocole de routage OSPF incluent :

• Structures des données ( les bases de données)• Messages des protocoles de routage • Les Algorithmes

- La structure des donnéesOn peut résumer les structure des données qui représentent à la fois des base de donées dans cetableau :



Messages des protocoles de routage

Le protocole OSPF échange des messages permettant de transmettre des informations de routage au moyen de cinq types de paquets. Ces paquets, comme illustré dans la Figure 2, sont les suivants :

• Paquet Hello• Paquet DBD de description de base de données• Paquet LSR de demande d'état de liens• Paquet LSU de mise à jour d'état de liens• Paquet LSAck d'accusé de réception d'état de liens

Ces paquets servent à détecter les routeurs voisins et à échanger des informations de routage pour garantir l'exactitude des informations relatives au réseau.

- Algorithme

Le processeur traite les tables de voisinage et de topologie à l'aide de l'algorithme SPF de Dijkstra. L'algorithme SPF est basé sur le coût cumulé permettant d'atteindre une destination.

L'algorithme SPF crée une arborescence SPF en plaçant chaque routeur à la racine de l'arborescenceet en calculant le plus court chemin vers chaque nœud. L'arborescence SPF est ensuite utilisée pour calculer les meilleures routes. Le protocole OSPF insère les meilleures routes dans la base de données de réacheminement, qui est utilisée pour créer la table de routage.

Protocole OSPF à zone unique et à zones multiples

La téléphonie OSPF peut être mise en œuvre de deux manières différentes :

•OSPF à zone unique :tous les routeurs sontsitués dans une zoneappelée zone fédératrice(zone 0).

•OSPF multizone :leprotocole OSPF est misen œuvre à l'aide deplusieurs zones, de façonhiérarchique. Toutes leszones doivent seconnecter à la zone deréseau fédérateur(zone 0). Les routeursreliant les zones sont appelés routeurs ABR (Area Border Router).

Avec le protocole OSPF multizone, OSPF peut diviser un grand système autonome (AS) en zones



plus petites, pour prendre en charge le routage hiérarchique.

A ce stade, le protocole OSPF multizone présentent les avantages suivants :

•Réduction de la taille des tables de routage : Moins d'entrées dans la table de routage parce que les adresses réseau peuvent être récapitulées entre les zones. La récapitulation de route n'est pas activée par défaut.

•Réduction de la surcharge liée aux mises à jour d'état de liens : Réduit les exigences de traitement et de mémoire.

•Réduction de la fréquence des calculs SPF :Recherche l'impact d'une modification topologique au sein d'une zone. Par exemple, l'impact des mises à jour de routage est limité parce que l'inondation des paquets LSA s'arrête à la limite de zone.

Les Messages OSPF Encapsultation des messages OSPF

Les messages OSPF transmis sur un lien Ethernet contiennent les informations suivantes :

•En-tête de trame Ethernet de liaison de données : Identifie les adresses MAC de multidiffusion de destination 01-00-5E-00-00-05 ou 01-00-5E-00-00-06.

•En-tête de paquet IP : Identifie le champ 89 du protocole IPv4 qui indique qu'il s'agit d'un paquet OSPF. Il identifie également l'une des deux adresses de multidiffusion OSPF : 224.0.0.5 ou 224.0.0.6 OSPF.

•En-tête de paquet OSPF : Identifie le type de paquet OSPF, l'ID du routeur et l'ID de zone.

•Données spécifiques au type de paquet OSPF :Contient des informations sur le type de paquet OSPF. Le contenu varie en fonction du type de paquet. Dans ce cas, il s'agit d'un en-tête IPv4.

Les types de paquets OSPF

- Les paquets Hello

Le paquet de type 1 du protocole OSPF correspond au paquet Hello. Les paquets Hello sont utilisés pour :

• Détecter les voisins OSPF et établir des contiguïtés

• Annoncer les paramètres sur lesquels les deux routeurs doivent s'accorder pour devenir voisins

• Définir le routeur désigné (DR) et le routeur désigné de secours (BDR) sur les réseaux à accès multiple, de type Ethernet et Frame Relay Les liens point-à-point ne nécessitent pas derouteur DR ou BDR.

La figure affiche les champs contenus dans les paquets Hello de type 1. Les champs importants indiqués dans le schéma incluent :



•Type : Identifie le type de paquet. Un(1) indique un paquet Hello. La valeur 2identifie un paquet DBD, 3 unpaquet LSR, 4 un paquet LSU et 5 unpaquet LSAck.

• ID du routeur : Valeur 32 bitsexprimée en notation décimale à point(une adresse IPv4) utilisée pouridentifier le routeur d'origine de façonunique.

• ID de zone : Zone d'où provient lepaquet.

• Masque réseau : Masque de sous-réseau associé à l'interface émettrice.

• Intervalle Hello : Indique la fréquence en secondes à laquelle un routeur envoie des paquets Hello. L'intervalle Hello par défaut sur des réseaux à accès multiple est de 10 secondes. Ce minuteur doit être identique sur les routeurs voisins. Dans le cas contraire, aucune contiguïté n'est établie.

• Priorité du routeur : Utilisé dans une sélection DR/BDR. La priorité par défaut pour tous les routeurs OSPF correspond à 1, mais elle peut être changée manuellement en une valeur comprise entre 0 et 255. Plus la valeur est élevée, plus le routeur devient le routeur désigné sur le lien.

• Intervalle Dead : Durée en secondes pendant laquelle le routeur attend des informations d'un voisin avant de le déclarer hors service. Par défaut, l'intervalle Dead du routeur est quatre fois plus long que l'intervalle Hello. Ce minuteur doit être identique sur les routeurs voisins. Dans le cas contraire, aucune contiguïté n'est établie.

• Routeur désigné (DR) : ID du routeur désigné.

• Routeur désigné de secours (BDR) : ID du routeur désigné de secours.

•Liste des voisins : Liste qui identifie les ID de routeur de tous les routeurs adjacents.

Intervalles des paquets Hello

Par défaut, cisco utilise le quadruple de l'intervalle des paquets Hello :

• 40 secondes (valeur par défaut dans les réseaux à accès multiple et point à point).

•120 secondes (valeur par défaut sur les réseaux NBMA ; par exemple, à relais de trames).



Fonctionnement d'OSPF

Lorsqu'un routeur OSPF est initialement connecté à un réseau, iltente de :

•Créer des contiguïtés avec ses voisins

•Procéder à l'échange des informations de routage

•Calculer les meilleures routes

•Converger

OSPF passe par plusieurs états en tentant d'atteindre laconvergence :

•État Down

•État Init

•État Two-Way

•État ExStart

•État Exchange

•État Loading

•État Full

Établissement des contiguïtés de voisinage

Lorsque le protocole OSPF est activé sur une interface, le routeur doit déterminer s'il existe un autrevoisin OSPF sur le lien. Pour ce faire, le routeur transmet un paquet Hello qui contient son ID de routeur à partir de toutes les interfaces compatibles OSPF. L'ID de routeur OSPF est utilisé par le processus OSPF pour identifier de façon unique chaque routeur de la zone OSPF. Un ID de routeur est une adresse IP qui permet d'identifier un routeur spécifique parmi ses homologues OSPF.

Lorsqu'un routeur voisin compatible OSPF reçoit un paquet Hello avec un ID de routeur qui ne figure pas dans sa liste de voisins, le routeur destinataire tente d'établir une contiguïté avec le routeur initiateur.

Configuration du protocole OSPFv2Mode de configuration OSPF du routeur

Le protocole OSPFv2 est activé au moyen de la commande de mode de configuration globale router ospf process-id. La valeur process-id est un nombre compris entre 1 et 65 535 choisipar l'administrateur réseau. La valeur process-id s'applique localement, ce qui signifie qu'il ne doit pas s'agir de la même valeur que sur les autres routeurs OSPF pour pouvoir établir des contiguïtés avec ces voisins.



ID de routeur

Chaque routeur doit disposer d'un ID de routeur pour pouvoir participer à un domaine OSPF. L'ID de routeur peut être défini par un administrateur ou attribué automatiquement par le routeur. L'ID derouteur est utilisé par le routeur compatible OSPF pour :

• Identifier uniquement le routeur • Participer à la sélection du routeur désigné

- La configuration d'ID routeur

Router(config)#router ospf ID //Activez le protocole OSPF et, spécifiez le numéro ID Router(config-router)#router-id A.B.C.D// Donnez un ID pour le routeur, pour pouvoir participer à un domaine OSPF.

Utilisation d'une interface de bouclage comme ID de routeur

Un ID de routeur peut également être affecté au moyen d'une interface de bouclage.

L'adresse IPv4 de l'interface de bouclage doit être configurée avec un masque de sous-réseau 32 bits(255.255.255.255). Cette méthode permet de créer une route d'hôte de façon efficace. Une route d'hôte 32 bits n'est pas annoncée comme route aux autres routeurs OSPF.

- La configuration de l'interface de bouclage

Router(config)#interface loopback 0// Commencez la configuration d'interface de bouglage Router(config-if)#ip address A.B.C.D 255.255.255.255// L'adresse A.B.C.D répresente l'adresse ID du routeur, que vous avez affectée lors de la configuration avec le protocole OSPF.

- Le masque générique

Un masque générique est une chaîne de 32 chiffres binaires utilisés par le routeur pour déterminer quels bits de l'adresse examiner afin d'établir une correspondance. Dans un masque de sous-réseau, le chiffre binaire 1 équivaut à une correspondance et le chiffre binaire 0 n'est pas une correspondance. Dans un masque générique, l'inverse est également vrai :

•Bit 0 de masque générique : permet de vérifier la valeur du bit correspondant dans l'adresse.

•Bit 1 de masque générique : permet d'ignorer la valeur du bit correspondant dans l'adresse.

La méthode la plus simple pour calculer un masque générique consiste à soustraire le masque de sous-réseau de 255.255.255.255.



- Exemple comment peut-on obtenir le masque générique

Dans cet exemple on va essayer d'obtenir le masque générique, en se basant sur la soustraction des masques sous-réseaux :

- La commande Network

Il existe plusieurs façons d'identifier les interfaces qui participeront au processus de routage OSPFv2.

La figure ci-dessous indique les commandes obligatoires pour déterminer quelles interfaces sur le routeur participent au processus de routage OSPFv2 pour une zone. Notez l'utilisation de masques génériques afin d'identifier les interfaces respectives en fonction de leur adresse réseau. Comme il s'agit d'un réseau OSPF zone unique, tous les ID de zone sont définis sur 0.

Une autre solution consiste à activer OSPFv2 au moyen de la commande de mode de configuration de routeur network intf-ip-address 0.0.0.0 area area-id.

- Exemple de la configuration OSPF

- Mieux expliquer l'objectif de la configuration

Router(config)#router ospf ID //Activez le protocole OSPF et, spécifiez le numéro ID Router(config-router)#network @_ip masque générique area 0// Donnez l'adresse IP, le masque générique qui correpond à son masque, area(zone), 0 (par défaut)

Interface passivePar défaut, les messages OSPF sont acheminés à partir de toutes les interfaces compatibles OSPF. Cependant, ces messages ne doivent réellement être envoyés qu'à partir des interfaces connectées



aux autres routeurs compatibles OSPF, dans ce cadre on peut déduire que l'envoi de messages inutiles sur un réseau local a trois effets néfastes sur le réseau.

• Utilisation inefficace de la bande passante • Utilisation inefficace des ressources • Risques de sécurité accrus

- La configuration des interfaces passives

Router(config)#router ospf ID //Activez le protocole OSPF et, spécifiez le numéro ID Router(config-router)#passive-interface GigabitEthernet 0/0// Désactivez les mises à jour sur cette interface

Métrique OSPF = coût

Rappelez-vous qu'un protocole de routage utilise une métrique pour déterminer le meilleur chemin d'un paquet sur un réseau. Une métrique donne une indication de la surcharge nécessaire pour envoyer des paquets via une interface particulière. Le protocole OSPF utilise le coût comme métrique. Un coût plus faible indique un meilleur chemin qu'un coût plus élevé.

Le coût d'une interface est inversement proportionnel à la bande passante de l'interface. Par conséquent, une bande passante plus élevée indique un coût plus faible. Une surcharge et des délais supplémentaires correspondent à un coût supérieur. Ainsi, une ligne Ethernet 10 Mbit/s présente un coût plus élevé qu'une ligne Ethernet 100 Mbit/s.

La formule utilisée pour calculer le coût OSPF est la suivante :

•Coût = bande passante de référence / bande passante de l'interface

La bande passante de référence par défautcorrespond à 10^8 (100 000 000) ; parconséquent, la formule est la suivante :

•Coût = 100 000 000 bits/s /bandepassante de l'interface en bits/s

- Exemple Le coût d'une route OSPF est la valeur cumuléedepuis un routeur jusqu'au réseau de destination.



La bande passante

Toutes les interfaces ont des valeurs de bande passante par défaut qui leur sont affectées. Comme pour la bande passante de référence, les valeurs de bande passante des interfaces n'affectent pas réellement la vitesse ou la capacité du lien. Au lieu de cela, elles sont utilisées par le protocole OSPF pour calculer la métrique de routage. Par conséquent, il est important que la valeur de bande passante reflète la vitesse réelle du lien, afin que la table de routage contienne des informations de chemin précises.

- Réglage de la bande passante des interfaces

Pour modifier la bande passante des interfaces, utilisez la commande de configuration d'interface bandwidthkilobits. Utilisez la commande no bandwidth pour restaurer la valeur par défaut.

Router(config)# interface serial 0/0/0// Accèdez à l'interface serial Router(config-if)# bandwith X // Configurez la bande passante avec une valeur X par kilobitsRouteur# show interfaces serial 0/0/0 | include BW // Cette commande permet d'afficher la bande passande de l'interface serial 0/0/0Routeur# show interfaces serial 0/0/0 | include cost // Cette commande permet d'afficher la métrique ou le cost configurer sur l'interface serial 0/0/0

- Réglage manuel du cout ospfRouter(config)# interface serial 0/0/0Router(config-if)# bandwith X Router(config-if)# ip ospf cost 15625 // Attribuez la valeur 15625 à l'interface serial 0/0/0, pour configurer le cost

Vérification du protocole OSPFv2

- Vérifier les voisions OSPF

Routeur# show ip ospf neighbor

- Vérifier les paramètres de protocole OSPF

Routeur# show ip protocols

- Vérifier les informations de processus OSPF

Routeur# show ip ospf

- Vérifier les paramètres d'interface OSPF

Routeur# show ip ospf interface brief



Configuration du protocole OSPFv3OSPFv3

OSPFv3 est l'équivalent OSPFv2 pour l'échange de préfixes IPv6. Rappelez-vous que dans IPv6, l'adresse réseau est considérée comme étant le préfixe et le masque de sous-réseau est appelé la longueur de préfixe.

De la même façon que son homologue IPv4, OSPFv3 échange les informations de routage pour insérer les préfixes distants dans la table de routage IPv6, comme illustré dans la figure.

Différence entre OSPFv2 et OSPFv3

Les images ci-dessous illustrent les différences OSPFv2 et OSPFv3 :

Adresses link-local

Les adresses link-local IPv6 sont idéales à cet égard. Une adresse link-local IPv6 permet à un

périphérique de communiquer avec d'autres périphériques IPv6 sur la même liaison et uniquement sur cette liaison (sous-réseau). Les paquets associés à une adresse source ou de destination link-local ne peuvent pas être acheminés au-delà de leur liaison d'origine.

Comme illustré dans la figure, les messages OSPFv3 sont envoyés au moyen de :

•Adresse IPv6 source : Il s'agit de l'adresse link-local IPv6 de l'interface de sortie.

•Adresse IPv6 de destination : Les paquets OSPFv3 peuvent être envoyés à une adresse de monodiffusion en utilisant l'adresse link-local IPv6 du voisin. Ils peuvent également être envoyés au moyen d'une adresse de multidiffusion.



Exemple de la configuration Ipv6

Configuration des adresses link-local sur les interfaces

Configurer manuellement l'adresse link-local permet de créer une adresse qui est reconnaissable et plus facile à mémoriser. Ainsi, un routeur avec plusieurs interfaces peut attribuer la même adresse link-local à chaque interface IPv6. La raison en est que l'adresse link-local est uniquement requise pour les communications locales.

Les adresses link-local peuvent être configurées manuellement au moyen de la même commande d'interface que celle utilisée pour créer des adresses de monodiffusion globale IPv6, mais en ajoutant le mot clé link-local à la commande ipv6 address.

Une adresse link-local possède un préfixe dans la plage FE80 à FEBF.

- Exemple de configuration

Router(config)# interface g0/0Router(config-if)# ipv6 address fe80::X link-local// n'oubliez jamais link-local à la fin de la commande

Configuration de l'ID de routeur avec OSPFv3

Utilisez la commande de mode de configuration globale ipv6 router ospfprocess-id pour passer en mode de configuration du routeur. L'invite du mode de configuration du routeur IPv6 est différente de l'invite du mode de configuration du routeur IPv4. Utilisez le mode de confirmation du routeur

IPv6 pour configurer les paramètres globaux OSPFv3, tels que l'attribution d'un ID de routeur OSPF et d'une bande passante de référence de 32 bits.

OSPFv3 nécessite l'affectation d'un ID de routeur 32 bits pour que le protocole OSPF puisse être activé sur une interface.



Activation du protocole OSPFv3 sur des interfaces

OSPFv3 utilise une autre méthode pour activer une interface pour OSPF. Au lieu d'utiliser la commande du mode de configuration de routeur network pour spécifier les adresses d'interface correspondantes, OSPFv3 est configuré directement sur l'interface.

Pour activer OSPFv3 sur une interface, utilisez la commande du mode de configuration d'interface ipv6 ospfprocess-id area area-id.

La valeur process-id identifie le processus de routage spécifique et doit être identique à l'ID de processus utilisé pour créer le processus de routage dans la commande ipv6 router ospfprocess-id.

Vérification du protocole OSPFv3

- Vérifier les voisions OSPF

Routeur# show ipv6 ospf neighbor

- Vérifier les paramètres de protocole OSPF

Routeur# show ipv6 protocols

- Vérifier les informations de processus OSPF

Routeur# show ipv6 ospf

- Vérifier les paramètres d'interface OSPF

Routeur# show ipv6 ospf interface brief

- Vérifier la table de routage OSPFv3

Routeur# show ipv6 route ospf


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