OSPF-Protocole Hello-Voisin adjacents-Metrique OSPF

Metrique OSPF : Les routeurs qui ont comme routage, OSPF,  doivent reconnaitre leurs voisins avant de pouvoir partager des infos, car le routage ospf dépend de l’état du lien entre deux routeurs. C’est le protocole Hello qui à en charge de faire cette découverte de voisins.

HELLO : Établissement des voisins adjacents en OSPF

Metrique OSPF

Les routeurs OSPF envoient donc des paquets hello sur toutes les interfaces activées par OSPF pour déterminer s’il y a des voisins sur ces liens.

Le protocole Hello établit et maintient les relations de voisinage en assurant une communication dans les deux sens entre les voisins.

 

Une relation de voisinage OSPF, ou une adjacence, est formée entre deux routeurs s’ils acceptent tous deux l’ID de la zone, les paquets de types Hello et l’authentification.

Bien évidemment, les routeurs doivent être sur le même sous-réseau IP. La communication dans les deux sens, se produit lorsqu’un routeur se reconnait dans la liste des voisins qui se trouve dans le paquet hello, qu’il reçoit d’un de ces voisins.

Chaque interface qui participe à L’OSPF utilise l’adresse multicast  224.0.0.5 pour envoyer périodiquement des paquets hello.

Un paquet hello contient plusieurs informations:

  • Le Router ID: C’est l’identifiant unique du Par défaut, il s’agit de l’adresse IP de loopback la plus élevée. Si aucune adresse le loopback n’est configuré ce sera l’adresse IP la plus élevée des interfaces du routeur. Il est possible de modifier cette valeur manuellement avec la commande : router-id. Pour une administration plus simple, il est tout de même recommandé que cette id soit plutôt une adresse de loopback.
  • on trouve les intervalles hello et dead : l’intervallehello spécifie la fréquence en secondes à laquelle un routeur envoie les paquets hello. Par défaut il est de 10 secondes. Et L’intervalle dead est le temps en secondes qu’un routeur attend d’un voisin avant de le déclarer hors service. Par défaut, cet intervalle est de quatre fois supérieures à l’intervalle hello. Ces  paramètres de temporisations doivent être identiques sur les routeurs voisins, sinon, l’adjacence ne pourra pas se faire.
  • le champ Neighbors:répertorie les routeurs voisins ou la communication dans les deux sens est établit. Cette communication s’établit lorsque le routeur se reconnait dans les paquets hello de ces propres voisins.
  • L’Area ID: sert à cloisonner les échanges ospf dans une même zone. Pour communiquer, deux routeurs doivent partager le même domaine réseau et leurs interfaces doivent appartenir à la même zone OSPF. Les voisins doivent aussi partager le même sous-réseau et le même masque de sous-réseau.
  • Router priority: indique la priorité d’un routeur. OSPF l’utilise pour élire un DRet un BDR . Le DR est le routeur désigner, on peut le voir comme un porte-parole et le BDR est le backup du porte-parole.
  • DR et BDR IP addresses:sont les adresses IP des routeurs, si elles sont connues, qui ont été désignés comme porte-parole et comme backup.
  • Authentication data:n’est pas activé par défaut, mais si elle l’a, les routeurs doivent avoir les mêmes données d’authentification pour pouvoir communiquer.
  • Et on à Stub area flag :c’est une zone spéciale, qui utilise une technique pour réduire les mises à jour de routage en les remplaçant par une route par défaut.

           États voisins OSPF

down state init state

Les interfaces OSPF voisines peuvent rencontrer sept états différents. Ces 7 états correspondent à deux moments : d’une part, la découverte des voisins et, d’autre part, la découverte des routes.

Les trois premières étapes visent à découvrir le voisin.

dans l’état Down State, il n’y a pas d’échange d’informations entre les voisins. OSPF attend uniquement le prochain état qui est l’Init State.

dans ce dernier, en Init, les routeurs OSPF envoient des paquets Hello à des intervalles réguliers pour établir une relation avec les routeurs voisins.

Quand une interface reçoit le premier paquet Hello, le routeur entre en Init State, ce qui signifie qu’il sait qu’il y a un voisin en face et il attend d’entrer en relation avec lui dans la prochaine étape.

et on à l’état Two-Way State, dans lequel, chaque routeur OSPF tente d’établir un two-way State, ou en français une communication bidirectionnelle avec chaque voisin du même réseau IP, en utilisant des paquets de types 1 qui sont des paquets Hello.

En d’autres termes, les paquets Hello embarquent la liste des voisins OSPF connus de l’envoyeur.

Un routeur entre dans cet état, quand il se voit dans le Hello d’un voisin.

voyons maintenant les différents états de la découverte des routes.

exchange state

la première étape est le ExStart State.

Il est établi en utilisant des paquets de Types 2, des Packets DBD qui signifie : database description.

Les deux routeurs voisins utilisent ces paquets pour négocier qui sera le « maitre » et qui sera l' »esclave » dans la relation.

Le routeur avec l’ID OSPF le plus haut devient le Maitre.

Quand ces rôles sont définis, l’état Exchange intervient et l’échange d’informations de routage peut commencer.

Dans l’état Exchange, les routeurs voisins vont aussi utiliser des messages DBD pour s’envoyer l’un à l’autre des informations de routage.

En d’autres mots, les routeurs décrivent leur link-state database aux autres.

Les routeurs comparent ce qu’ils apprennent avec ce qu’ils connaissent déjà de leur LSDB.

S’ils apprennent des informations sur des liens qu’ils ne possèdent pas, ils demandent une mise à jour complète à leur voisin.

Ces informations sont échanger dans le Loading State.
Maintenant que la base de données a été conçue pour chaque routeur, ils peuvent demander des informations plus complètes en utilisant des paquets de Types 3, qu’on appel link-state requests.

Quand un routeur reçoit un LSR, il répond avec une mise à jour en utilisant un paquets de Type 4 qui se nomme link-state update.

Ces paquets contiennent les  LSA qui sont le coeur du protocole de routage à état de lien.

Ensuite les LSU sont accusés de réception par des LSAck, qui signifie link-state acknowledgments.

Lorsque le Loading State est complet, on passe à l’état Full, car les routeurs sont entièrement adjacents.

Chaque routeur gardera une liste de ses voisins.

           Métrique OSPF / Algorithme SPF

metrique ospf

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 cout comme métrique. Un cout plus faible indique un meilleur chemin qu’un cout plus élevé.

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

La formule utilisée pour calculer le cout OSPF est la bande passante de référence divisée par la bande passante de l’interface.

  • Coutbande passante de référence bande passante de l’interface

La bande passante de référence par défaut correspond à 10 puissances 8 qui correspondent à 100 millions. La formule est donc : 100 millions divisé par la bande passante de l’interface en bits/s Coût = 100 000 000 bits/s /bande passante de l’interface en bits/s

Sur l’image on remarque que les interfaces Fast Ethernet, Gigabit Ethernet et 10 Gigabits Ethernet, partagent le même cout, car le résultat de cette valeur ne peut être qu’un nombre entier. Étant donné que la bande passante de référence par défaut est définie sur 100 Mbit, ce qui correspond à 100 millions de bits, tous les liens qui sont plus rapides que Fast Ethernet ont un cout égal à 1.

Cette règle a été établie à une époque où l’utilisation d’un lien à 100Mb/s devait être considérée comme une situation d’exploitation futuriste. Aujourd’hui, les liens à 100Mb/s sont monnaie courante et les 100Gb/s vont bientôt le devenir.

Il est possible de modifier la valeur par défaut avec la commande : auto-cost reference-bandwidth

cout ospf

le cout d’une route OSPF est la valeur cumulée depuis un routeur jusqu’au réseau de destination.

Par exemple, sur l’image, si à partir du routeur R1 on souhaitait joindre le réseau local 172.16.2.0, qui se trouve derrière le routeur R2, le cout serait de 65.

Car le cout du lien série entre R1 et R2 est de 64. Comme il s’agit d’un lien à 1544 kilobits, le calcul serait de 100 millions de bits divisé par 1 544 000 bits, et celui du lien gigabit Ethernet de R2 vers le réseau local est de 1. Ce qui donne en tout 65.

et si on inspecte la table de routage de R1, en faisant un show IP route, on verrait bien que le cout pour joindre le réseau local 172.16.2.0 est de 65.

OSPF utilise une bande passante de référence de 100 Mbit/s pour tout lien égal ou supérieur à une connexion Fast Ethernet. Par conséquent, le cout attribué à une interface Fast Ethernet avec une bande passante d’interface de 100 Mbit/s correspondrait au nombre 1. Car 100 millions divisé par 100 millions sont égaux à 1

bien que ce calcul fonctionne pour les interfaces Fast Ethernet, il est problématique pour les liens plus rapides que 100 Mbit/s, étant donné que la métrique OSPF utilise uniquement des entiers comme cout final d’un lien. Si un élément inférieur à un entier est calculé, OSPF l’arrondit à l’entier le plus proche. Pour cette raison, du point de vue du protocole OSPF, une interface avec une bande passante de 100 Mbit/s a le même cout qu’une interface qui dispose d’une bande passante de 100 Gbit/s.

 

Pour aider le protocole OSPF à déterminer le chemin le plus rapide, la bande passante de référence doit être remplacée par une valeur supérieure pour prendre en compte les réseaux qui ont des liens plus rapides que 100 Mbit/s.

Cette modification n’affecte pas réellement la capacité de la bande passante sur le lien. Cela affecte simplement le calcul utilisé pour déterminer la métrique.

Pour modifier la bande passante de référence, il faut utilisez la commande : « auto-cost reference-bandwidth » en mode de configuration globale du routeur. Elle doit être configurée sur chaque routeur du domaine OSPF. La valeur à renseigner après cette commande doit être exprimée en Mbit/s. Par exemple : auto-cost reference-bandwidth 1000 pour du gigabit Ethernet, comme cela OSPF peut distinguer les liens Fast Ethernet des liens gigabit Ethernet

 

Et si on fait la commande   auto-cost reference-bandwidth 10 000 pour une référence sur du 10 gigabits Ethernet.OSPF pourra prendre en compte les liens de 10 gigabits Ethernet.

 

Pour revenir à la bande passante par défaut,  il faut utilisez la commande auto-cost reference-bandwidth 100.

Dans le résultat des couts, il s’agit de nombres entiers qui ont été arrondis vers le bas.

Pour conclure, la bande passante de référence doit être modifiée chaque fois qu’il existe des liens plus rapides que Fast Ethernet, c’est-à-dire du 100 Mbit/s.

Détail de l’entête IP OSPF

en tete ospf

Dans le champ Protocole de l’entête IP, la valeur 89 est définie pour tous les types de paquets OSPF. Chacun des cinq types de paquets OSPF commence par le même format d’entête.

Nous avons le numéro de version : Version 2 pour OSPF avec IPv4 et version 3 pour OSPF en IPv6

On a le champ Type: qui différencie les cinq types de paquets OSPF

Le champ Packet length: est la longueur du paquet OSPF en octets

Router ID : définis quel routeur est la source du paquet

Area ID : définis la zone d’origine du paquet

Checksum: est utilisé pour la détection d’erreur pour s’assurer que le paquet OSPF n’a pas été endommagé pendant la transmission

Les champs Authentication type et Authentication : est une option OSPF qui permet d’ajouter une authentification du routeur.

Et le champ Data : qui contient les données d’un des 5 types de paquets

wikipedia

Dépannage OSPF : OSPFv2 et OSPFv3 IPv4 et IPv6

Structure de zone OSPF et OSPFv3 pour IPv6

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