1.0 Introduction
1.0.1 Pourquoi devrais-je suivre ce module?
Bienvenue dans la section Concepts OSPFv2 pour une zone unique !
Bienvenue au premier module de CCNA Mise en réseau, sécurité et automatisation des entreprises v7.0 (ENSA) !
Imaginez qu’il est temps pour votre famille de rendre visite à vos grands-parents. Vous emballez vos sacs et les chargez dans la voiture. Mais cela prend un peu plus longtemps que prévu et maintenant vous êtes en retard. Vous retirez votre carte. Il y a trois itinéraires différents. Un itinéraire n’est pas bon car il y a beaucoup de construction sur la route principale et il est temporairement fermé. Un autre itinéraire est très pittoresque, mais il faut une heure supplémentaire pour arriver à votre destination. La troisième route n’est pas aussi jolie mais elle comprend une autoroute, ce qui est beaucoup plus rapide. En fait, c’est tellement plus rapide que vous pourriez être à l’heure si vous le prenez.
En réseau, les paquets n’ont pas besoin de prendre la route panoramique. La route la plus rapide disponible est toujours la meilleure. L’OSPF (Open Shortest Path First) est conçu pour trouver le chemin disponible le plus rapide pour un paquet de la source à la destination. Ce module couvre les concepts de base de OSPFv2 à zone unique. C’est parti !
1.0.2 Qu’est-ce que je vais apprendre dans ce module?
Titre du module: Concepts de l’OSPF à zone unique
Objectif du module: Expliquer comment le protocole OSPF à zone unique fonctionne sur les réseaux multiaccès point à point et de diffusion.
| Titre du rubrique | Objectif du rubrique |
|---|---|
| Caractéristiques du protocole OSPF | Décrire les caractéristiques de base du protocole OSPF. |
| Paquets OSPF | Décrire les types de paquets OSPF utilisés dans le protocole OSPF à zone unique. |
| Fonctionnement du protocole OSPF | Expliquer le fonctionnement du protocole OSPF à zone unique. |
1.0.5 Packet Tracer – Exploration en mode logique et physique
Le modèle de réseau dans cette activité PTPM (Packet Tracer Physical Mode) intègre de nombreuses technologies que vous pouvez maîtriser dans les cours Cisco Networking Academy. Il représente une version simplifiée d’un réseau de PME.
La plupart des appareils de la filiale de Seward et du centre de données Warrenton sont déjà déployés et configurés. Vous venez d’être embauché pour examiner les appareils et les réseaux déployés. Il n’est pas important que vous compreniez tout ce que vous voyez et faites dans cette activité. N’hésitez pas à explorer le réseau par vous-même. Si vous souhaitez poursuivre de manière plus méthodique, procédez comme suit. Répondez de votre mieux aux questions.
1.1 Caractéristiques du protocole OSPF
1.1.1 Introduction à l’OSPF
Cette rubrique présente un bref aperçu de Open Shortest Path First (OSPF), qui inclut une seule zone et plusieurs zones. OSPFv2 est utilisé pour les réseaux IPv4. OSPFv3 est utilisé pour les réseaux IPv6. L’objectif principal de ce module entier est OSPFv2 à zone unique.
OSPF (Open Shortest Path First) est un protocole de routage à état de liens qui a été développé comme alternative au protocole de routage à vecteur de distance, ou 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.
OSPF est un protocole de routage d’état de liaison qui utilise le concept de zones. Un administrateur réseau peut diviser le domaine de routage en zones distinctes qui aident à contrôler le trafic de mise à jour de routage. Un lien est une interface sur un routeur. Une liaison est également un segment de réseau qui connecte deux routeurs, ou un réseau stub tel qu’un LAN Ethernet connecté à un seul routeur. Les informations relatives à l’état de ces liens sont appelées état de liens. Toutes les informations relatives à l’état de liaison incluent le préfixe réseau, la longueur du préfixe et le coût.
Ce module décrit l’implémentation et la configuration de base d’OSPF à zone unique.
1.1.2 Composants du protocole OSPF
Tous les protocoles de routage partagent des composants similaires. Ils utilisent tous des messages de protocole de routage pour échanger les informations de routage. Les messages permettent de renforcer les structures de données, qui sont ensuite traitées au moyen d’un algorithme de routage.
Cliquez sur chaque composante de l’OSPF ci-dessous pour plus d’informations.
Les routeurs exécutant l'OSPF échangent des messages pour transmettre des informations de routage en utilisant cinq types de paquets. Ces paquets, comme le montre la figure, 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 LSA 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.
Les messages OSPF sont utilisés pour créer et gérer trois bases de données OSPF, comme suit :
- Base de données sur les contigüs - Cela crée la table des voisins.
- LSDB (Link-state database) - Cela crée la table de topologie.
- Base de données de transmission - Cela crée la table de routage.
Ces tableaux contiennent une liste de routeurs voisins pour échanger des informations de routage. Les tables sont conservées et maintenues en RAM. Dans le tableau suivant, prenez une note particulière de la commande utilisée pour afficher chaque tableau.
| Base de données | Tableau | Description |
|---|---|---|
| Base de données de contiguïté | Table de voisinage |
|
| Base de donnée d'état des liaisons | Table topologique |
|
| Base de données de réacheminement | Table de routage |
|
Le routeur crée la table topologique à l'aide des résultats des calculs basés sur 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'arborescence et 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.
1.1.3 Fonctionnement des états de liens
Pour mettre à jour les informations de routage, les routeurs OSPF effectuent le processus de routage à état de liens générique qui suit afin d’atteindre un état de convergence. La figure montre une topologie à cinq routeurs. Chaque lien entre les routeurs est étiqueté avec une valeur de coût. Dans OSPF, le coût est utilisé pour déterminer le meilleur chemin vers la destination. Voici les étapes de routage d’état de lien qui sont effectuées par un routeur :
1. Établissement des contiguïtés de voisinage
2. Échange d’annonces à état de liens
3. Créer la base de données de l’état des liens
4. Exécution de l’algorithme SPF
5. Choisissez le meilleur itinéraire
Cliquez sur chaque bouton pour obtenir une illustration des étapes du processus de routage d’état de liaison utilisé par R1 pour atteindre la convergence.
Les routeurs compatibles OSPF doivent se reconnaître sur le réseau avant de pouvoir partager des informations. Un routeur compatible OSPF envoie des paquets Hello à partir des interfaces compatibles OSPF pour déterminer si des voisins se trouvent sur ces liens. Si un voisin est présent, le routeur compatible OSPF tente d'établir une contiguïté de voisinage avec celui-ci.
Une fois les contiguïtés établies, les routeurs échangent ensuite des annonces d'état de liaison (LSA). Les LSA contiennent l'état et le coût de chaque lien connecté directement. Les routeurs transmettent leurs LSA aux voisins contigus. Les voisins contigus recevant des LSA les diffusent immédiatement aux autres voisins connectés directement, jusqu'à ce que tous les routeurs de la zone aient tous les LSA.
Après réception des LSAs, les routeurs compatibles OSPF construisent la table de topologie (LSDB) sur la base des LSAs reçus. Cette base de données contient finalement toutes les informations sur la topologie de la région.
Les routeurs exécutent ensuite l'algorithme SPF. Les engrenages dans la figure pour cette étape sont utilisés pour indiquer l'exécution de l'algorithme SPF. L'algorithme SPF crée l'arborescence SPF.
Une fois l'arbre SPF construit, les meilleurs chemins vers chaque réseau sont proposés à la table de routage IP. La route sera insérée dans la table de routage à moins qu'il existe une route source vers le même réseau avec une distance administrative inférieure, telle qu'une route statique. Les décisions de routage sont prises en fonction des entrées de la table de routage.
1.1.4 Protocole OSPF à zone unique et à zones multiples
Pour une efficacité et une évolutivité supérieures, le protocole OSPF prend en charge le routage hiérarchique à l’aide de zones. Une zone OSPF est un groupe de routeurs qui partagent les mêmes informations d’état de liens dans leurs LSDB. Le protocole OSPF peut être implémenté de deux manières différentes:
- OSPF à zone unique – Tous les routeurs sont dans une zone. La meilleure pratique consiste à utiliser la zone 0.
- OSPF multizone – L’OSPF est mise en œuvre en utilisant plusieurs zones, de manière hiérarchique. Toutes les zones doivent se connecter à la zone de réseau fédérateur (zone 0). Les routeurs qui relient les zones entre elles sont des routeurs ABR (Area Border Router).
Ce module se concentre sur l’OSPF à zone unique.
Cliquez sur chaque bouton pour comparer OSPF monozone et multizone.
1.1.5 Protocole OSPF à zones multiples
Avec l’OSPF multizone, un grand domaine de routage peut être divisé en zones plus petites, pour soutenir le routage hiérarchique. Avec le routage hiérarchique, le routage s’effectue toujours entre les zones (routage interzone), alors que la plupart des opérations de routage exigeant beaucoup de temps du processeur, comme le recalcul de la base de données, sont conservées dans une zone.
Par exemple, chaque fois qu’un routeur reçoit de nouvelles informations relatives à une modification topologique dans la zone (notamment l’ajout, la suppression ou la modification d’un lien), le routeur doit relancer l’algorithme SPF, créer une nouvelle arborescence SPF et mettre à jour la table de routage. L’algorithme SPF utilise une partie importante de la capacité de traitement du processeur et le temps qu’il prend pour le calcul dépend de la taille de la zone.
Remarque: Les routeurs des autres régions reçoivent des mises à jour concernant les changements de topologie, mais ces routeurs ne font que mettre à jour la table de routage, et non pas relancer l’algorithme SPF.
Un nombre excessif de routeurs dans une zone rendrait les LSDB très volumineuses et augmenterait la charge sur le processeur. Par conséquent, l’organisation des routeurs en zones partitionne efficacement une base de données potentiellement volumineuse en bases de données plus petites et plus faciles à gérer.
Les options de conception de topologie hiérarchique avec OSPF multizone peuvent offrir les avantages suivants.
- Tables de routage plus petites – les tables sont plus petites car il y a moins d’entrées de table de routage. Cela est dû au fait que les adresses réseau peuvent être résumées entre les zones. La récapitulation de route n’est pas activée par défaut.
- Réduction des frais de mise à jour de l’état des liaisons – La conception d’OSPF multizones avec des zones plus petites minimise les besoins de traitement et de mémoire.
- Réduction de la fréquence des calculs de SPF – Les OSPF multi-zones permettent de localiser l’impact d’un changement de topologie dans 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.
Par exemple, dans la figure R2 apparaît un ABR pour la zone 51. Un changement de topologie dans la zone 51 amènerait tous les routeurs de la zone 51 à relancer l’algorithme SPF, à créer un nouvel arbre SPF et à mettre à jour leurs tables de routage IP. L’ABR, R2, enverrait une LSA aux routeurs de la zone 0, qui finirait par être inondée à tous les routeurs du domaine de routage OSPF. Ce type de LSA ne provoque pas de réexécuter l’algorithme SPF dans d’autres zones. Ils n’ont qu’à mettre à jour leur LSDB et leur table de routage.
La modification du lien affecte uniquement la zone locale
- La défaillance d’un lien affecte la zone locale uniquement (zone 51).
- L’ ABR (R2) isole l’inondation d’un LSA spécifique dans la zone 51.
- Les routeurs des zones 0 et 1 n’ont pas besoin d’exécuter l’algorithme SPF.
1.1.6 OSPFv3
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.
Tout comme son homologue IPv4, OSPFv3 échange des informations de routage pour remplir la table de routage IPv6 avec des préfixes distants.
Remarque: Avec la fonction de familles d’adresses OSPFv3, OSPFv3 inclut le support pour IPv4 et IPv6. Les familles d’adresses OSPF ne font pas partie des thèmes abordés dans ce programme d’études.
OSPFv2 s’exécute sur la couche réseau IPv4, communique avec d’autres homologues OSPF IPv4 et annonce uniquement les routes IPv4.
OSPFv3 dispose des mêmes fonctionnalités qu’OSPFv2, à la différence près qu’il utilise IPv6 comme transport de couche réseau, en communiquant avec les homologues OSPFv3 et en annonçant les routes IPv6. OSPFv3 utilise également l’algorithme SPF comme moteur de calcul pour déterminer les meilleurs chemins dans l’ensemble du domaine de routage.
OSPFv3 a des processus distincts par rapport à son homologue IPv4. Les processus et les opérations sont fondamentalement les mêmes que dans le protocole de routage IPv4, mais ils fonctionnent indépendamment. OSPFv2 et OSPFv3 ont chacun des tables de contiguïté, des tables topologiques OSPF et des tables de routage IP différentes, comme illustré dans la figure.
Les commandes de configuration et de vérification OSPFv3 sont similaires à celles utilisées dans OSPFv2.
Structures de données OSPFv2 et OSPFv3
1.2 Paquets OSPF
1.2.2 Types de paquets OSPF
Les paquets d’état de liaison sont les outils utilisés par OSPF pour déterminer l’itinéraire disponible le plus rapide pour un paquet. Le protocole OSPF utilise des paquets LSP (Link-State Packet) pour établir et maintenir des contiguïtés de voisinage, ainsi que pour échanger des mises à jour de routage. Chaque paquet sert un objectif spécifique dans le processus de routage OSPF, comme suit :
- Type 1: Paquet Hello – Il est utilisé pour établir et maintenir la contiguïté avec d’autres routeurs OSPF.
- Type 2: Paquet de description de base de données (DBD) – Il contient une liste abrégée de la LSDB du routeur émetteur et est utilisé par les routeurs récepteurs pour vérifier la LSDB locale. La LSDB doit être identique sur tous les routeurs à état de liens au sein d’un secteur pour créer une arborescence SPF précise.
- Type 3: Paquet de requête d’état de liaison (LSR) – Les routeurs récepteurs peuvent ensuite demander plus d’informations sur toute entrée dans le DBD en envoyant un LSR.
- Type 4: Paquet de mise à jour de l’état de liaison (LSU) – Il est utilisé pour répondre aux LSR et pour annoncer de nouvelles informations. Les paquets LSUs contiennent sept types de paquets LSAs.
- Type 5: Paquet de confirmation d’état de liaison (LSAck) – Lorsqu’un LSU est reçu, le routeur envoie un LSAck pour confirmer la réception du LSU. Le champ de données du paquet LSAck est vide.
Le tableau résume les cinq différents types de FSL utilisés par l’OSPFv2. OSPFv3 utilise des types de paquets similaires.
| Type | Nom du paquet | Description |
|---|---|---|
| 1 | Hello | Découvre les voisins et crée des contiguïtés entre eux |
| 2 | DBD (Database Description) | Vérifie la synchronisation de la base de données entre les routeurs |
| 3 | LSR (Link-State Request) | Demande des enregistrements d’état de liens spécifiques d’un routeur à un autre |
| 4 | LSU (Link-State Update) | Envoie les enregistrements d’état de liens spécifiquement demandés |
| 5 | LSAck (Link-State Acknowledgment) | Reconnaît les autres types de paquet |
1.2.3 Les mises à jour d’état de liens
Les routeurs envoient initialement des paquets DBD de type 2 DBD, à savoir une liste résumée de la LSDB des routeurs émetteurs Il est utilisé par les routeurs de réception pour vérifier par rapport au LSDB local.
Un paquet LSR de type 3 est utilisé par les routeurs destinataires pour demander plus d’informations sur une entrée dans la DBD.
Le paquet LSU de type 4 est utilisé pour répondre à un paquet LSR.
Un paquet de type 5 permet d’accuser réception d’un paquet LSU de type 4.
Les paquets LSU sont également utilisés pour transmettre des mises à jour de routage OSPF, telles que des modifications de liens. Plus spécifiquement, un paquet LSU peut contenir 11 types différents de paquets LSA OSPFv2, comme indiqué dans la figure. OSPFv3 a renommé plusieurs de ces paquets LSA et comporte également deux paquets LSA supplémentaires.
Remarque: La différence entre les termes LSU et LSA peut parfois prêter à confusion car ces termes sont souvent utilisés de manière interchangeable. Toutefois, un paquet LSU contient un ou plusieurs paquets LSA.
Les LSU contiennent des LSA
- Un paquet LSU contient un ou plusieurs paquets LSA.
- Les LSA contiennent des informations de routage pour les réseaux de destination.
1.2.4 Paquet Hello
Le paquet de type 1 du protocole OSPF correspond au paquet Hello. Les paquets Hello sont utilisés pour effectuer les opérations suivantes :
- Découvrir des voisins OSPF et établir des contiguïtés.
- Annoncer les paramètres sur lesquels les deux routeurs doivent s’accorder pour devenir voisins.
- Choisir le routeur désigné (DR) et le routeur désigné de secours (BDR) sur les réseaux à accès multiple, de type Ethernet. Les liens point-à-point ne nécessitent pas de routeur DR ou BDR.
La figure affiche les champs qui font partie du paquet Hello de type 1 du protocole OSPFv2.
Contenu du paquet Hello OSPF
1.3 Fonctionnement du protocole OSPF
1.3.2 États opérationnels OSPF
Maintenant que vous connaissez les paquets d’état de liaison OSPF, cette rubrique explique comment ils fonctionnent avec les routeurs compatibles OSPF. Lorsqu’un routeur OSPF est initialement connecté à un réseau, il tente de :
- Créer des contiguïtés avec ses voisins
- Procéder à l’échange des informations de routage
- Calculer les meilleures routes
- Converger
Le tableau détaille les états par lesquels l’OSPF progresse tout en essayant d’atteindre la convergence :
| État | Description |
|---|---|
| État Down |
|
| État Init |
|
| État Two-Way |
|
| État ExStart | Sur les réseaux point à point, les deux routeurs décident quel routeur initiera l’échange de paquets DBD et décident du numéro de séquence de paquets DBD initial. |
| État Exchange |
|
| État Loading |
|
| État Full | La base de données d’état de liaison du routeur est entièrement synchronisée. |
1.3.3 Établissement des contiguïtés de voisinage
Lorsque le protocole OSPF est activé sur une interface, le routeur doit déterminer s’il existe un autre voisin 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. Le paquet Hello est envoyé à l’adresse de multidiffusion réservée Tous les routeurs OSPF IPv4 224.0.0.5. Seuls les routeurs OSPFv2 traitent ces paquets. 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 un nombre 32 bits dont le format est identique à celui d’une adresse IPv4 et qui identifie un routeur de manière unique parmi les autres routeurs 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.
Cliquez sur chaque bouton ci-dessous pour parcourir les processus utilisés par les routeurs pour établir la contiguïté sur un réseau à accès multiple.
Lorsque le protocole OSPFv2 est activé, l'interface Gigabit Ethernet 0/0 appropriée passe de l'état Down à l'état Init. R1 commence à envoyer des paquets Hello à partir de toutes les interfaces compatibles OSPF pour détecter les voisins OSPF et développer des contiguïtés avec ceux-ci.
R2 reçoit le paquet Hello de R1 et ajoute l'ID du routeur R1 à sa liste de voisins. R2 envoie un paquet Hello à R1. Le paquet contient l'ID du routeur R2 et l'ID du routeur R1 dans sa liste de voisins sur la même interface.
R1 reçoit le Hello et ajoute l'ID du routeur R2 à sa liste de voisins OSPF. Il remarque également son propre ID de routeur dans la liste de voisins du paquet Hello. Lorsqu'un routeur reçoit un paquet Hello avec son ID de routeur répertorié dans la liste des voisins, le routeur passe de l'état Init à l'état Two-Way.
L'action effectuée dans l'état Two-Way dépend du type d'interconnexion entre les routeurs adjacents :
- Si les deux voisins adjacents sont interconnectés par une liaison point à point, alors ils passent immédiatement de l'état bidirectionnel à l'état ex-départ.
- Si les routeurs sont interconnectés via un réseau Ethernet commun, alors un routeur désigné (DR) et un routeur désigné de secours (BDR) doivent être choisis.
Étant donné que R1 et R2 sont interconnectés via un réseau Ethernet, une sélection du routeur DR et du routeur BDR a lieu. Comme le montre la figure, R2 devient le DR et R1 est le BDR. Ce processus se produit uniquement sur les réseaux à accès multiple tels que les réseaux locaux (LAN) Ethernet.
Les paquets Hello sont continuellement échangés pour mettre à jour les informations relatives au routeur.
1.3.4 Synchronisation des bases de données OSPF
Après l’état de communication bidirectionnelle (Two-way), les routeurs passent progressivement à des états de synchronisation des bases de données. Tandis que le paquet Hello était utilisé pour établir des contiguïtés de voisinage, les quatre autres types de paquets OSPF sont utilisés au cours du processus d’échange et de synchronisation des LSDB. Il s’agit d’un processus en trois étapes, comme suit :
- Décider le premier routeur
- Échanger des DBD
- Envoyer un LSR
Cliquez sur chaque bouton ci-dessous pour parcourir les processus utilisés par les routeurs pour synchroniser leurs LSDBs.
Avec l'état ExStart, les deux routeurs déterminent celui qui enverra les paquets DBD en premier. Le routeur dont l'ID est le plus élevé sera le premier routeur à envoyer les paquets DBD lorsque l'état Exchange est actif. Dans la figure, R2 a l'ID de routeur la plus élevée et envoie ses paquets DBD en premier.
Lorsque l'état Exchange est actif, les deux routeurs échangent un ou plusieurs paquets DBD. Un paquet DBD comprend des informations sur l'en-tête d'entrée LSA qui apparaît dans la LSDB du routeur. Les entrées peuvent concerner un lien ou un réseau. Chaque en-tête d'entrée LSA contient des informations sur le type d'état de liens, l'adresse du routeur expédiant les annonces, le coût du lien et le numéro d'ordre. Le routeur utilise le numéro d'ordre pour déterminer la date des informations d'état de liens reçues.
Dans la figure, R2 envoie un paquet DBD à R1. Lorsque R1 reçoit le paquet DBD, il exécute les actions suivantes :
- Il accuse réception du paquet DBD au moyen du paquet LSAck.
- R1 envoie ensuite des paquets DBD à R2.
- R2 reconnaît R1.
R1 compare les informations reçues aux informations dont il dispose dans sa propre LSDB. Si le paquet DBD comprend une entrée d'état de liens plus récente, le routeur passe à l'état Loading.
Par exemple, dans la figure, R1 envoie un LSR concernant le réseau 172.16.6.0 à R2. R2 répond avec des informations complètes sur 172.16.6.0 dans un paquet LSU. De nouveau, lorsque R1 reçoit un paquet LSU, il envoie un paquet LSAck. R1 ajoute ensuite les nouvelles entrées d'état de liens dans sa LSDB.
Une fois que tous les paquets LSR ont été envoyés pour un routeur donné, les routeurs adjacents sont considérés comme étant synchronisés et ayant l'état Full. Les mises à jour (LSU) sont envoyées uniquement aux voisins dans les conditions suivantes :
- En cas de détection d'une modification (mises à jour incrémentielles)
- Toutes les 30 minutes
1.3.5 La nécessité d’un DR
Pourquoi une sélection du routeur DR et du routeur BDR est-elle nécessaire ?
Les réseaux à accès multiple peuvent présenter deux problématiques pour le protocole OSPF concernant l’inondation des LSAs, comme suivant:
- Création de plusieurs contiguïtés – Les réseaux Ethernet peuvent interconnecter plusieurs routeurs OSPF sur une liaison commune. Il est toutefois inutile et non souhaitable de créer une contiguïté avec chacun des routeurs. Elle se traduirait par un nombre excessif de paquets LSA circulant entre les routeurs du même réseau.
- Inondation importante des LSA – Les routeurs Link-state inondent leurs LSA à chaque fois que l’OSPF est initialisé, ou lorsqu’il y a un changement de topologie. L’inondation pourrait devenir excessive.
Pour mieux appréhender le problème des contiguïtés multiples, nous devons étudier une formule :
Pour un nombre quelconque de routeurs (désignés comme n) sur un réseau à accès multiple, il existe des adjacences n (n — 1)/2.
Par exemple, la figure montre une topologie simple de cinq routeurs, tous connectés au même réseau Ethernet multi-accès. S’il n’existe aucun mécanisme permettant de réduire le nombre de contiguïtés, ces routeurs formeront, ensemble, 10 contiguïtés :
5 (5 – 1) / 2 = 10
Cela peut sembler peu, mais au fur et à mesure que des routeurs sont ajoutés au réseau, le nombre de contiguïtés augmente considérablement. Par exemple, un réseau multi-accès avec 20 routeurs créerait 190 adjacences.
Création de contiguïtés avec chaque voisin
- Nombre d’Adjacents = n (n – 1) / 2
- n = nombre de routeurs
- Example: 5 (5 – 1)/2 = 10 contiguïtés
1.3.6 LSA inondant avec un DR
Une augmentation considérable du nombre de routeurs augmente également de façon spectaculaire le nombre de LSA échangées entre les routeurs. Cette inondation de LSA a un impact significatif sur le fonctionnement de l’OSPF.
Cliquez sur chaque bouton pour comparer l’inondation des LSAs sans et avec un DR.
Pour comprendre le problème de l'inondation extensive des LSAs, jouez l'animation dans la figure. Dans l'animation, R2 envoie une LSA. Cet événement déclenche chez tous les routeurs l'envoi d'une LSA. L'animation ne montre pas les accusés de réception renvoyés pour chaque paquet LSA reçu. Si chaque routeur d'un réseau à accès multiple devait envoyer une LSA, puis accuser réception de toutes les LSA qu'il a reçues pour tous les routeurs de ce réseau à accès multiple, le trafic réseau deviendrait chaotique.
Pour gérer le nombre de contiguïtés et l'inondation de LSA sur un réseau à accès multiple, la solution consiste à s'appuyer sur un routeur désigné (DR). Sur les réseaux à accès multiple, le protocole OSPF choisit un DR, qui sera le point de collecte et de distribution pour les LSA envoyées et reçues. Un BDR est également sélectionné en cas de panne du routeur DR. Tous les autres routeurs deviennent des DROthers. Un DROther est un routeur qui n'est ni le routeur DR ni le routeur BDR.
Remarque: Le DR n'est utilisé que pour la diffusion des LSAs. Le routeur utilisera toujours le meilleur routeur de saut suivant indiqué dans le tableau d'acheminement pour l'envoi de tous les autres paquets.
Jouez l'animation dans la figure pour voir le rôle du DR.
1.4 Module pratique et questionnaire
1.4.1 Qu’est-ce que j’ai appris dans ce module?
Fonctionnalités et caractéristiques de l’OSPF
OSPF est un protocole de routage à état de liens qui a été développé comme alternative au protocole de routage à vecteur de distance, ou RIP. 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. OSPF est un protocole de routage à état de liens qui prend en charge le concept de zones pour assurer l’évolutivité. Un lien est une interface sur un routeur. Une liaison est également un segment de réseau qui connecte deux routeurs, ou un réseau stub tel qu’un LAN Ethernet connecté à un seul routeur. Toutes les informations relatives à l’état de liaison incluent le préfixe réseau, la longueur du préfixe et le coût. Tous les protocoles de routage utilisent des messages de protocole de routage pour échanger les informations de routage. Les messages permettent de renforcer les structures de données, qui sont ensuite traitées au moyen d’un algorithme de routage. Les routeurs exécutant OSPF échangent des messages pour transmettre des informations de routage à l’aide de cinq types de paquets : le paquet Hello, le paquet de description de la base de données, le paquet de requête d’état de liaison, le paquet de mise à jour d’état de liaison et le paquet d’accusé de réception d’état de liaison. Les messages OSPF sont utilisés pour créer et gérer trois bases de données OSPF : la base de données d’adjacence crée la table voisine, la base de données d’état de liaison (LSDB) crée la table de topologie et la base de données de transfert crée la table de routage. Le routeur crée la table topologique à l’aide des résultats des calculs basés sur l’algorithme SPF de Dijkstra. L’algorithme SPF est basé sur le coût cumulé permettant d’atteindre une destination. Dans OSPF, le coût est utilisé pour déterminer le meilleur chemin vers la destination. Pour conserver les informations de routage, les routeurs OSPF effectuent un processus de routage générique d’état de liaison pour atteindre un état de convergence :
- Établissement des contiguïtés de voisinage
- Échange d’annonces à état de liens
- Créer la base de données de l’état des liens
- Exécution de l’algorithme SPF
- Choisir le meilleur itinéraire
Avec une seule zone OSPF n’importe quel nombre peut être utilisé pour la zone, la meilleure pratique est d’utiliser la zone 0. Le protocole OSPF à zone unique est utile sur les plus petits réseaux comportant peu de routeurs. Avec l’OSPF multizone, un grand domaine de routage peut être divisé en zones plus petites, pour soutenir le routage hiérarchique. Avec le routage hiérarchique, le routage s’effectue toujours entre les zones (routage interzone), alors que la plupart des opérations de routage exigeant beaucoup de temps du processeur, comme le recalcul de la base de données, sont conservées dans une zone. 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.
Paquets OSPF
Le protocole OSPF utilise des paquets LSPs (Link-State Packet) pour établir et maintenir des contiguïtés de voisinage, ainsi que pour échanger des mises à jour de routage. Les paquets LSU sont également utilisés pour transmettre des mises à jour de routage OSPF, telles que des modifications de liens. Les paquets Hello sont utilisés pour :
- Découvrir des voisins OSPF et établir des contiguïtés.
- Annoncer les paramètres sur lesquels les deux routeurs doivent s’accorder pour devenir voisins.
- Choisir le routeur désigné (DR) et le routeur désigné de secours (BDR) sur les réseaux à accès multiple, de type Ethernet. Les liens point-à-point ne nécessitent pas de routeur DR ou BDR.
Certains champs importants du paquet Hello sont le type, l’ID du routeur, l’ID de zone, le masque de réseau, l’intervalle de salut, la priorité du routeur, l’intervalle mort, la DR, la BDR et la liste des voisins.
Fonctionnement de l’OSPF
Lorsqu’un routeur OSPF est initialement connecté à un réseau, il tente de :
- Créer des contiguïtés avec ses voisins
- Procéder à l’échange des informations de routage
- Calculer les meilleures routes
- Converger
Les états dans lesquels l’OSPF progresse pour y parvenir sont l’état down, l’état init, l’état two-way, l’état ExStart, l’état Exchange, l’état loading et l’état full. Lorsque OSPF est activé sur une interface, le routeur doit déterminer s’il y a un autre voisin OSPF sur le lien en envoyant un paquet Hello contenant son ID de routeur sur toutes les interfaces compatibles OSPF. Le paquet Hello est envoyé à l’adresse de multidiffusion réservée Tous les routeurs OSPF IPv4 224.0.0.5. Seuls les routeurs OSPFv2 traitent ces paquets. 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. Après l’état de communication bidirectionnelle (Two-way), les routeurs passent progressivement à des états de synchronisation des bases de données.
- Décider le premier routeur
- Échange de DBD
- Envoyer un LSR
Les réseaux à accès multiple peuvent présenter deux difficultés pour OSPF en matière d’inondation de LSA: la création de contiguïtés multiples et la diffusion massive de paquets LSA. Une augmentation spectaculaire du nombre de routeurs augmente également considérablement le nombre de LSA échangés entre les routeurs. Cette inondation de LSA a un impact significatif sur le fonctionnement de l’OSPF. Si chaque routeur d’un réseau à accès multiple devait envoyer une LSA, puis accuser réception de toutes les LSA qu’il a reçues pour tous les routeurs de ce réseau à accès multiple, le trafic réseau deviendrait chaotique. C’est pourquoi l’élection DR et BDR est nécessaire. Sur les réseaux à accès multiple, le protocole OSPF choisit un DR, qui sera le point de collecte et de distribution pour les LSA envoyées et reçues. Un BDR est également sélectionné en cas de panne du routeur DR.
