Introduction à OSPF

OSPF (Open Short­est Path First) est un pro­to­cole de routage d’é­tat de liai­son (Link State). Parce que c’est un stan­dard ouvert, il est mis en œuvre par une var­iété de four­nisseurs de réseau (dont Cis­co). OSPF fonc­tion­nera sur la plu­part des rou­teurs qui ne sont pas néces­saire­ment des rou­teurs Cis­co, con­traire­ment au pro­to­cole EIGRP qui peut être exé­cuté unique­ment sur les rou­teurs Cisco.

Quelques caractéristiques d’OSPF

• pro­to­cole de routage class­less (sans classe) qui prend en charge le VLSM, le CIDR, le résumé manuel de routes, les mis­es à jour incré­men­tielles, l’équili­brage de charge à coût égal…
• utilise un seul paramètre comme métrique, à savoir le coût de l’in­ter­face (Cost)
• dis­tance admin­is­tra­tive des routes OSPF est, par défaut, 110. Je vous invite a lire l’article suiv­ant sur la dis­tance admin­is­tra­tive : https://reussirsonccna.fr/distance-administrative-et-metrique/
• utilise les adress­es de mul­ti­d­if­fu­sion (mul­ti­cast) 224.0.0.5 et 224.0.0.6 pour les mis­es à jour de routage.

Comment OSPF fonctionne ?

Les rou­teurs exé­cu­tant OSPF doivent établir des rela­tions de voisi­nage (neigh­bor adja­cen­cy) avant d’échang­er des routes. Comme OSPF est un pro­to­cole de routage d’état de liai­son (Link State), les voisins n’échangent pas de tables de routage. Au lieu de cela, ils échangent des infor­ma­tions sur la topolo­gie du réseau. Chaque rou­teur OSPF exé­cute ensuite l’al­go­rithme SPF (Short­est Path First – Chemin le plus court) pour cal­culer les meilleures routes et les ajoute à la table de routage. Étant don­né que chaque rou­teur con­naît la topolo­gie com­plète d’un réseau, la prob­a­bil­ité d’une boucle de routage est minime.

Chaque rou­teur OSPF stocke les infor­ma­tions de routage et de topolo­gie dans trois tables :

• Table de voisins (Neigh­bor table) – stocke des infor­ma­tions sur les voisins OSPF
• Table de topolo­gie (Topol­o­gy table) – stocke la struc­ture de topolo­gie d’un réseau
• Table de routage (Rout­ing table) – stocke les meilleurs itinéraires

Comment connaitre les voisins OSPF ?

Les rou­teurs OSPF doivent établir une rela­tion de voisi­nage avant d’échang­er des mis­es à jour de routage. Les voisins OSPF sont dynamique­ment décou­verts en envoy­ant des paque­ts Hel­lo sur chaque inter­face OSPF sur un rou­teur. Les paque­ts Hel­lo sont envoyés à l’adresse IP de mul­ti­d­if­fu­sion 224.0.0.5.

Le proces­sus est expliqué dans la fig­ure suivante :

Les rou­teurs R1 et R2 sont directe­ment con­nec­tés. Une fois OSPF activé, les deux rou­teurs envoient des paque­ts Hel­lo les uns aux autres pour établir une rela­tion de voisi­nage. Vous pou­vez véri­fi­er que la rela­tion de voisi­nage a bien été établie en tapant la commande :

show ip ospf neighbors

Voici le resul­tat sur le rou­teur R1 :

Dans l’exem­ple ci-dessus, vous pou­vez voir que l’ID du rou­teur voisin R2 est 2.2.2.2.

Chaque rou­teur OSPF reçoit un iden­ti­fi­ant de rou­teur. Un iden­ti­fi­ant de rou­teur est déter­miné en util­isant l’un des élé­ments suivants :

1. en util­isant la com­mande router-id sous le proces­sus OSPF
2. en util­isant l’adresse IP la plus élevée des inter­faces de bouclage (loop­back) du routeur
3. en util­isant l’adresse IP la plus élevée des inter­faces physiques du routeur

Quel est le contenu d’un paquet Hello ?

Les champs suiv­ants dans les paque­ts Hel­lo doivent être iden­tiques sur les deux rou­teurs afin que les rou­teurs devi­en­nent voisins :

• sous-réseau (sub­net)
• id de zone (area ID)
• min­u­teurs d’in­ter­valle morts (dead-inter­val) et hello
• authen­tifi­ca­tion
• dra­peau de bout de zone (area stub flag)
• MTU (Max­i­mum Trans­mit Unit)

Par défaut, OSPF envoie des paque­ts hel­lo toutes les 10 sec­on­des sur un réseau Eth­er­net (inter­valle Hel­lo). Une minu­t­erie morte (dead timer) cor­re­spond à qua­tre fois la valeur de l’in­ter­valle Hel­lo, donc si un rou­teur sur un réseau Eth­er­net ne reçoit pas au moins un paquet Hel­lo d’un voisin OSPF pen­dant 40 sec­on­des, les rou­teurs déclar­ent que ce dernier est « non fonc­tion­nant » (down).

Quels sont les états possibles des voisins OSPF ?

Avant d’établir une rela­tion de voisi­nage, les rou­teurs OSPF doivent pass­er par plusieurs change­ments d’é­tat. Ces états sont expliqués ci-dessous.

1. État init – un rou­teur a reçu un mes­sage Hel­lo de l’autre rou­teur OSPF
2. État 2‑way – le voisin a reçu le mes­sage Hel­lo et a répon­du avec un mes­sage Hel­lo de son propre
3. État Exs­tart – début de l’échange LSDB entre les deux rou­teurs. Les rou­teurs com­men­cent à échang­er des infor­ma­tions sur l’é­tat des liens.
4. État Exchange – Les paque­ts DBD (Data­base Descrip­tor) sont échangés. Les DBD con­ti­en­nent des en-têtes LSA. Les rou­teurs utilis­eront cette infor­ma­tion pour voir quels LSA doivent être échangés.
5. État Load­ing – un voisin envoie des LSR (Link State Requests) pour chaque réseau qu’il ne con­naît pas. L’autre voisin répond avec les LSU (Link State Updates) qui con­ti­en­nent des infor­ma­tions sur les réseaux demandés. Après que toutes les infor­ma­tions demandées ont été reçues, l’autre voisin passe par le même processus
6. État Full – les deux rou­teurs ont la base de don­nées syn­chro­nisée et sont com­plète­ment adja­cents l’un à l’autre.

Zones/area OSPF, kesako ?

OSPF utilise le con­cept de zones (area). Une zone est un regroupe­ment logique de réseaux et de rou­teurs con­ti­gus. Tous les rou­teurs dans la même zone ont la même table de topolo­gie, mais ils ne con­nais­sent pas les rou­teurs dans les autres zones. Le prin­ci­pal avan­tage de la créa­tion de zones est que la taille de la topolo­gie et la table de routage d’un rou­teur sont réduites, qu’il faut moins de temps pour exé­cuter l’al­go­rithme SPF et que les mis­es à jour de routage sont égale­ment réduites.

Chaque zone du réseau OSPF doit se con­necter à la zone de back­bone (area 0). Tous les rou­teurs à l’in­térieur d’une zone doivent avoir le même ID de zone pour devenir des voisins OSPF. Un rou­teur qui a des inter­faces dans plus d’une zone (zone 0 et zone 1, par exem­ple) s’ap­pelle Area Bor­der Router (ABR). Un rou­teur qui con­necte un réseau OSPF à d’autres domaines de routage (réseau EIGRP, par exem­ple) s’ap­pelle Autonomous Sys­tem Bor­der Routers (ASBR).

REMARQUE – dans OSPF, le résumé manuel des routes n’est pos­si­ble que sur les ABR et les ASBR.

Pour mieux com­pren­dre le con­cept de zones, prenons l’ex­em­ple suivant :

• Tous les rou­teurs exé­cu­tent OSPF. Les rou­teurs R1 et R2 sont à l’in­térieur de la zone back­bone (zone 0).
• Le rou­teur R3 est un ABR car il pos­sède des inter­faces dans deux zones dif­férentes, à savoir la zone 0 et la zone 1.
• Le rou­teur R4 et R5 sont dans la zone 1.
• Le rou­teur R6 est un ASBR, car il con­necte le réseau OSPF à un autre domaine de routage. (EIGRP dans ce cas).

Si le sous-réseau directe­ment con­nec­té du R1 échoue, le rou­teur R1 envoie la mise à jour de routage unique­ment à R2 et R3, car toutes les mis­es à jour de routage sont toutes local­isées dans la zone.

REMARQUE - le rôle d’un ABR con­siste à annon­cer des résumé de routes aux zones voisines. Le rôle d’un ASBR est de con­necter un domaine de routage OSPF à un autre réseau externe (par exem­ple Inter­net, EIGRP …).

LSA, LSU et LSR… dérivés du LSD ?

Les annonces LSA (Link-State Adver­tis­ments) sont util­isées par les rou­teurs OSPF pour échang­er des infor­ma­tions de topolo­gie. Chaque LSA con­tient des infor­ma­tions de routage et de topolo­gie pour décrire une par­tie d’un réseau OSPF. Lorsque deux voisins déci­dent d’échang­er des routes, ils envoient mutuelle­ment une liste de tous les LSA de leur base de don­nées de topolo­gie respec­tive. Chaque rou­teur véri­fie ensuite sa base de don­nées de topolo­gie et envoie un mes­sage LSR (Link State Request) deman­dant tous les LSA introu­vables dans sa table de topolo­gie. L’autre rou­teur répond avec la LSU (Link State Update) qui con­tient tous les LSA demandés par l’autre voisin.

Le con­cept est expliqué dans l’ex­em­ple suivant :

Après avoir con­fig­uré OSPF sur les deux rou­teurs, les rou­teurs échangent des LSA pour décrire leur base de don­nées de topolo­gie respec­tive.

1. Le rou­teur R1 envoie un en-tête LSA pour son réseau directe­ment con­nec­té 10.0.1.0/24.
2. Le rou­teur R2 véri­fie sa base de don­nées de topolo­gie et déter­mine qu’il ne dis­pose pas d’in­for­ma­tions sur ce réseau. Le rou­teur R2 envoie alors un mes­sage de demande d’é­tat de liai­son deman­dant des infor­ma­tions sup­plé­men­taires sur ce réseau.
3. Le rou­teur R1 répond avec Link State Update qui con­tient des infor­ma­tions sur le sous-réseau 10.0.1.0/24 (adresse hop suiv­ant, coût …).

Voila pour la pre­mier chapitre d’in­tro­duc­tion sur le pro­to­cole OSPF. A très bien­tôt pour la suite de ce pro­to­cole qui est le plus util­isé au monde des réseaux LAN… si si je vous assure !