Le protocole OSPF (Open Shortest Path First) est un pilier dans la gestion des routes au sein des réseaux IP. Cet article vous propose un guide détaillé sur la configuration OSPF, enrichi par des concepts supplémentaires pour assurer une optimisation maximale de votre réseau

Definition :

OSPF est un protocole de routage dynamique basé sur l’algorithme de Dijkstra, conçu pour trouver le chemin le plus court entre les routes au sein d’un réseau IP. OSPF se distingue par sa capacité à gérer les réseaux de grande taille avec efficacité, grâce à sa prise en charge de la VLSM (Variable Length Subnet Masking) et son mécanisme de convergence rapide.

il est recommande grace a :

• Scalabilité : Parfait pour les grands réseaux comprenant de nombreux routeurs.
• Convergence rapide : Réduit le temps d’instabilité en cas de changement de topologie.
• Efficacité : Utilise moins de bande passante en limitant les mises à jour complètes des routes.
• Flexibilité : Prend en charge la hiérarchisation du réseau avec des zones, améliorant la gestion et les performances.

Principe de fonctionnement :

OSPF fonctionne sur la base de cinq types de messages : Hello, Database Description (DBD), Link State Request (LSR), Link State Update (LSU) et Link State Acknowledgment (LSAck). Ces messages facilitent l’échange d’informations de routage entre les routeurs compatibles OSPF. Le processus OSPF se compose de trois étapes : découverte du voisin, synchronisation de la base de données et calcul de l’itinéraire. Au cours de ces étapes, les routeurs OSPF créent et maintiennent les tables OSPF, y compris la table de voisinage, la base de données d’état des liaisons (LSDB) et la table de routage.

Il utilise cinq types de messages :

• Hello : les routeurs OSPF utilisent les messages Hello pour découvrir et établir des relations de voisinage. Les paquets Hello contiennent des informations vitales, telles que l’ID de routeur, l’ID de zone et la priorité, qui permettent aux routeurs de former des contiguïtés.
• Description de la base de données (DBD) : les paquets DBD contiennent des résumés de la base de données d’état des liaisons du routeur. Ils sont utilisés lors de l’étape de synchronisation de la base de données pour déterminer les différences de LSDB entre les routeurs.
• Demande d’état de liaison (LSR) : les paquets LSR sont envoyés pour demander des informations d’état de liaison spécifiques aux routeurs voisins. Lorsqu’un routeur a besoin d’informations détaillées sur un état de liaison particulier, il envoie un paquet LSR au routeur correspondant.
• Mise à jour de l’état des liens (LSU) : les paquets LSU contiennent des informations détaillées sur l’état des liens. Ces paquets sont utilisés pour mettre à jour la LSDB des routeurs voisins lors de l’étape de synchronisation de la base de données.
• Accusé de réception de l’état de la liaison (LSAck) : les paquets LSAck sont utilisés pour accuser réception des paquets de mise à jour de l’état de la liaison. Ils assurent la livraison fiable des informations de routage entre les routeurs OSPF.

Il fonctionne sous trois etapes :

1. Découverte de voisin : Au cours de cette étape, les routeurs OSPF envoient des paquets Hello pour découvrir et établir des relations de voisinage. Les routeurs échangent des informations telles que l’ID de routeur, l’ID de zone et la priorité. Les relations de voisinage sont essentielles pour former des contiguïtés et échanger des informations de routage.
2. Synchronisation de la base de données : une fois les relations de voisinage établies, les routeurs échangent des paquets DBD pour comparer leurs bases de données d’état de liens (LSDB). Ce processus permet aux routeurs d’identifier les différences dans les informations d’état des liens et de synchroniser leurs bases de données.
3. Calcul d’itinéraire : à cette étape, les routeurs utilisent la LSDB synchronisée pour calculer le chemin le plus court vers chaque destination du réseau. OSPF utilise l’algorithme SPF pour déterminer les routes les plus efficaces. Les itinéraires calculés sont ensuite stockés dans la table de routage pour transmettre les paquets de données.

OSPF utilise 3 tables pour stocker les différentes informations concernant les routeurs voisins et le réseau :

• Neighbor Table : Cette table contient la liste des voisins du routeur ainsi que leurs informations.

• Topology Table : Cette table contient tous les différents chemins possibles vers les différents sous-réseau, qu’ils soient bons ou mauvais.

• Routing Table : Cette table contient la liste des chemins réellement utilisés pour atteindre le sous-réseau de destination.

Les grands principes d'OSPF

OSPF a deux caractéristiques essentielles :

• Il est ouvert : c'est le sens du terme Open de OSPF. Son fonctionnement est connu de tous.
• Il utilise l'algorithme SPF pour Shortest Path First, plus connu sous le nom d'algorithme de Dijkstra, afin d'élire la meilleure route vers une destination donnée.

Ses grands principes sont :

Coût :

Pour choisir le chemin approprié lorsque plusieurs routes sont disponibles par différentes interfaces, OSPF utilise la notion de coût. En fonction de la bande passante (BP) des différentes interfaces du routeur, un chemin en particulier sera retenu. La formule pour le calcul du coût est :

Coût = 10^8/ BP lien

La référence 10^8 correspond à un débit maximum de 100 Mbps. Dans le cas où l'on utilise des interfaces avec un débit supérieur, il est possible de redéfinir la référence(10^9)

Le protocole OSPF privilégie les routes qui ont un coût faible, donc celles qui sont supposées rapides en terme de débit théorique.

 La base de données topologique

Avec le protocole OSPF, tous les routeurs d'un même réseau (on parle de «zone» dans le vocabulaire OSPF, ceci vous sera expliqué avant la mise en pratique) travaillent sur une base de données topologique identique qui décrit le réseau. Cette base a été constituée pendant une première phase de découverte qui vous sera expliquée un peu plus loin. Examinons la base de données suivante qui décrit la topologie de la figure  :

     

Arc	Coût
R1, R2	1
R1, R5	10
R2, R3	1
R3, R4	10
R3, R5	1
R4, R5	10
R4, 192.168.1.0	10

la determination de la table de routage :

 La base de données topologique décrit le réseau, mais ne sert pas directement au routage. La table de routage est déterminée par l'application de l'algorithme du SPF sur la base topologique. Sur R1, voici un extrait de la table de routage calculée par OSPF au sujet du réseau 192.168.1.0

Réseau de destination	Moyen de l'atteindre	Coût
192.168.1.0	R2	22

 Sur R5, on aura l'extrait suivant :

Notion d'area:

Contrairement à RIP, OSPF a été pensé pour supporter de très grands réseaux. Mais, qui dit grand réseau, dit nombreuses routes. Donc, afin d'éviter que la bande passante ne soit engloutie dans la diffusion des routes, OSPF introduit le concept de zone (area). Le réseau est divisé en plusieurs zones de routage qui contiennent des routeurs et des hôtes.

Chaque zone, identifiée par un numéro, possède sa propre topologie et ne connaît pas la topologie des autres zones. Chaque routeur d'une zone donnée ne connaît que les routeurs de sa propre zone ainsi que la façon d'atteindre une zone particulière, la zone numéro 0. Toutes les zones doivent être connectées physiquement à la zone 0 (appelée backbone ou réseau fédérateur). Elle est constituée de plusieurs routeurs interconnectés. Le backbone est chargé de diffuser les informations de routage qu'il reçoit d'une zone aux autres zones. Tout routage basé sur OSPF doit posséder une zone 0.