Open Shortest Path First (OSPF)

Sommaire

Description

Open Shortest Path First (OSPF)

Introduction

Open Shortest Path First (OSPF) is by far the most popular and important routing protocol in use today Open Shortest Path First is an open standard routing protocol that’s been implemented by a wide variety of network vendors, including Cisco. And it’s that open standard characteristic that’s the key to OSPF’s flexibility and popularity.

Most people opt for OSPF, which works by using the Dijkstra algorithm to initially construct a shortest path tree and follows that by populating the routing table with the resulting best paths.

EIGRP’s convergence time may be blindingly fast, but OSPF isn’t that far behind, and its quick convergence is another reason it’s a favorite. Another two great advantages OSPF offers are that it supports multiple, equal-cost routes to the same destination and, like EIGRP, it also supports both IP and IPv6 routed protocols.

One of OSPF’s most useful traits is that its design is intended to be hierarchical in use, meaning that it allows us to subdivide the larger internetwork into smaller internetworks called areas. It’s a really powerful feature that I recommend using

OSPF Operation

Lorsque OSPF est actif sur une interface il envoie un message « hello » à ses voisins (découverte de voisins) puis communiqué à ses voisins les réseaux qu’il connait

Neighbor and adjacency initialization

The beginning neighbor/adjacency formation stage is a very big part of OSPF operation. When OSPF is initialized on a router, the router allocates memory for it, as well as for the maintenance of both neighbor and topology tables. Once the router determines which interfaces have been configured for OSPF, it will then check to see if they’re active and begin sending Hello packets

The Hello protocol is used to discover neighbors, establish adjacencies, and maintain relationships with other OSPF routers. Hello packets are periodically sent out of each enabled OSPF interface and in environments that support multicast.

The address used for this is 224.0.0.5, and the frequency with which Hello packets are sent out depends upon the network type and topology.

- Broadcast and point-to-point networks send Hellos every 10 seconds,

- whereas non-broadcast and point-to-multipoint networks send them every 30 seconds.

LSA Flooding

LSA flooding is the method OSPF uses to share routing information. Via Link State Updates (LSU’s) packets, LSA information containing link-state data is shared with all OSPF routers within an area. The network topology is created from the LSA updates, and flooding is used so that all OSPF routers have the same topology map to make SPF calculations with.

Efficient flooding is achieved through the use of a reserved multicast address: 224.0.0.5 (AllSPFRouters). LSA updates, which indicate that something in the topology has changed, are handled a bit differently. The network type determines the multicast address used for sending updates. Table 18.2 contains the multicast addresses associated with LSA flooding. Point-to-multipoint networks use the adjacent router’s unicast IP address.

Shortest Path First (SPF) Tree Calculation

Within an area, each router calculates the best/shortest path to every network in that same area. This calculation is based upon the information collected in the topology database and an algorithm called shortest path first (SPF). Picture each router in an area constructing a tree— much like a family tree—where the router is the root and all other networks are arranged along the branches and leaves. This is the shortest-path tree used by the router to insert OSPF routes into the routing table.

It’s important to understand that this tree contains only networks that exist in the same area as the router itself does. If a router has interfaces in multiple areas, then separate trees will be constructed for each area. One of the key criteria considered during the route selection process of the SPF algorithm is the metric or cost of each potential path to a network. But this SPF calculation doesn’t apply to routes from other areas.

les intervalles Hello et Dead

Les paquets OSPFv2 Hello sont transmis à l'adresse de multidiffusion 224.0.0.5 (tous les routeurs OSPF) toutes les 10 secondes. Il s'agit de la valeur du minuteur par défaut sur les réseaux à accès multiple et point à point.

Remarque: Les paquets Hello ne sont pas envoyés sur les interfaces définies sur passive par la commande passive-interface .

L'intervalle Dead est la période pendant laquelle le routeur attend de recevoir un paquet Hello avant de déclarer le voisin en panne. Si l'intervalle Dead expire avant que les routeurs ne reçoivent un paquet Hello, le protocole OSPF supprime le voisin de sa LSDB. Le routeur diffuse vers la LSDB les informations concernant le voisin hors service vers toutes les interfaces compatibles OSPF. Cisco utilise par défaut le quadruple de l'intervalle Hello. Ce délai est de 40 secondes sur les réseaux multi-accès et point à point.

Les intervalles Hello et Dead OSPF sont configurables par interface. Si les intervalles OSPF ne correspondent pas, la contiguïté de voisinage ne peut pas s'établir.

Pour vérifier les intervalles de l'interface OSPFv2 qui ont été configurés, utilisez la commande show ip ospf interface . Les intervalles Hello et Dead 0/0/0 Gigabit Ethernet sont réglés par défaut à 10 secondes et 40 secondes respectivement.

Utilisez la commande show ip ospf neighbor pour voir le délai Dead amorce un compte à rebours de 40 secondes. Par défaut, cette valeur est réactualisée toutes les 10 secondes lorsque R1 reçoit un Hello de son voisin.

OSPF Packets

Paquet Hello

Les paquets OSPFv2 Hello sont transmis à l'adresse de multidiffusion 224.0.0.5 (tous les routeurs OSPF) toutes les 10 secondes. Il s'agit de la valeur du minuteur par défaut sur les réseaux à accès multiple et point à point.

Remarque: Les paquets Hello ne sont pas envoyés sur les interfaces définies sur passive par la commande passive-interface .

L'intervalle Dead est la période pendant laquelle le routeur attend de recevoir un paquet Hello avant de déclarer le voisin en panne. Si l'intervalle Dead expire avant que les routeurs ne reçoivent un paquet Hello, le protocole OSPF supprime le voisin de sa LSDB. Le routeur diffuse vers la LSDB les informations concernant le voisin hors service vers toutes les interfaces compatibles OSPF. Cisco utilise par défaut le quadruple de l'intervalle Hello. Ce délai est de 40 secondes sur les réseaux multi-accès et point à point.

Il peut être souhaitable de modifier les minuteurs OSPF afin que les routeurs détectent plus rapidement les défaillances du réseau. Cela augmente le trafic, mais le besoin d'une convergence rapide est parfois plus important que les inconvénients du trafic supplémentaire produit.

Remarque: Les valeurs par défaut des intervalles des paquets Hello et Dead sont basées sur les meilleures pratiques et doivent être modifiées uniquement dans de rares circonstances.

Les intervalles Hello et Dead OSPFv2 peuvent être modifiés manuellement au moyen des commandes suivantes de mode de configuration d'interface :

En exemple, l'intervalle Hello pour la liaison entre R1 et R2 est modifié à 5 secondes. Le Cisco IOS modifie automatiquement l'intervalle Dead pour le porter à 4 fois la valeur de l'intervalle Hello. Cependant, vous pouvez documenter le nouvel intervalle Dead dans la configuration en le réglant manuellement à 20 secondes, comme indiqué.

Lorsque le Minuteur Dead sur R1 expire, R1 et R2 perdent la contiguïté. R1 et R2 doivent être configurés avec le même intervalle Hello. Utilisez la commande show ip ospf neighbor sur R1 pour vérifier les contiguïtés de voisin.

OSPF Terminology

Adjacency An adjacency is a relationship between two OSPF routers that permits the direct exchange of route updates. Unlike EIGRP, which directly shares routes with all of its neighbors, OSPF is really picky about sharing routing information and will directly share routes only with neighbors that have also established adjacencies. And not all neighbors will become adjacent—this depends upon both the type of network and the configuration of the routers.

Designated router (DR) A designated router is elected whenever OSPF routers are connected to the same broadcast network to minimize the number of adjacencies formed and to publicize received routing information to and from the remaining routers on the broadcast network or link.

■ Elections are won based upon a router’s priority level, with the one having the highest priority becoming the winner.

■ If there’s a tie, the router ID will be used to break it. All routers on the shared network will establish adjacencies with the DR and the BDR, which ensures that all routers’ topology tables are synchronized.

NB: L'election des DR et BDR se font sur chaque Reseau

Hello protocol The OSPF Hello protocol provides dynamic neighbor discovery and maintains neighbor relationships. Hello packets and Link State Advertisements (LSAs) build and maintain the topological database. Hello packets are addressed to multicast address 224.0.0.5.

OSPF Priority

OSPF Router ID

Un ID de routeur OSPF est une valeur 32 bits, représentée par une adresse IPv4. Il est utilisé pour identifier de manière unique un routeur OSPF, et tous les paquets OSPF incluent l'ID du routeur d'origine.

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

- Participer à la synchronisation des bases de données OSPF: Pendant l'état Exchange, le routeur ayant l'ID de routeur le plus élevé enverra d'abord leurs paquets de descripteur de base de données (DBD).

- Participer à l'élection du routeur désigné (DR) : Dans un environnement LAN multiaccès, le routeur avec l'ID de routeur le plus élevé est élu le DR. Le périphérique de routage dont l'ID est le deuxième plus élevé devient le routeur désigné de secours (BDR).

Configuration

Priority in ID Value Choosing

1. ■ ID= Router ID Value (If Value set)
   
2. ■ ID= highest IP of loopback Interfaces (If Router ID value not set)
   
3. ■ ID= Highest IP of Physical interfaces (If Loopback interfaces not set)
   

Au lieu de s'appuyer sur l'interface physique, l'ID du routeur peut être affecté à une interface de bouclage. En règle générale, l'adresse IPv4 pour ce type d'interface de bouclage doit être configurée en utilisant un masque de sous-réseau de 32 bits (255.255.255.255). Cette méthode permet de créer une route d'hôte de façon efficace. Une route hôte 32 bits ne serait pas annoncée comme une route vers d'autres routeurs OSPF.

OSPF n'a pas besoin d'être activé sur une interface pour que cette interface soit choisie comme ID de routeur.

OSPF Metrics

OSPF uses a metric referred to as cost. A cost is associated with every outgoing interface included in an SPF tree. The cost of the entire path is the sum of the costs of the outgoing interfaces along the path. Because cost is an arbitrary value as defined in RFC 2338, Cisco had to implement its own method of calculating the cost for each OSPF-enabled interface.

Formula

Cisco uses a simple equation of 10⁸/bandwidth, where bandwidth is the configured bandwidth for the interface. Using this rule, a 100 Mbps Fast Ethernet interface would have a default OSPF cost of 1 and a 1,000 Mbps Ethernet interface would have a cost of 1.

Non-Default OSPF Interface Cost Configuration

Important to note is that this value can be overridden with the ip ospf cost command. The cost is manipulated by changing the value to a number within the range of 1 to 65,535. Because the cost is assigned to each link, the value must be changed on the specific interface you want to change the cost on.

Default Values

Reference Bandwidth

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

La modification de la bande passante de référence n'affecte pas réellement la capacité de la bande passante sur le lien; en revanche, cela affecte simplement le calcul utilisé pour déterminer la métrique.

Pour ajuster la bande passante de référence, utilisez la command auto-cost reference-bandwidth Mbps en mode de configuration de routeur. Cette commande doit être configurée sur chaque routeur du domaine OSPF. Notez dans la commande que la valeur est exprimée en Mbps; par conséquent, pour ajuster les coûts pour Gigabit Ethernet, utilisez la commande auto-cost reference-bandwidth 1000. Pour 10 Gigabit Ethernet, utilisez la commande auto-cost reference-bandwidth 10000.

Pour revenir à la bande passante de référence par défaut, utilisez la commande auto-cost reference-bandwidth 100 . Une autre option consiste à modifier le coût sur une interface spécifique à l'aide de la commande ip ospf cost cost .

coût cumulé

Single Area Configuration

Single Area OSPF Configuration

Steps

Syntax

Other Configurations

OSPF in Broadcast Networks

Dans les réseaux à accès multiple, OSPF choisit un DR et un BDR. Le DR est responsable de la collecte et de la distribution des LSVs envoyées et reçues. Le DR utilise l'adresse IPv4 multicast 224.0.0.5 qui est destinée à tous les routeurs OSPF.

Un BDR est également sélectionné en cas de panne du routeur DR. Le BDR écoute passivement et maintient une relation avec tous les routeurs. Lorsque le DR arrête de produire des paquets Hello, le BDR s'autodésigne comme DR et en assume le rôle.

Tous les autres routeurs deviennent un DROTHER (un routeur qui n'est ni le DR ni le BDR). Les DROTHER utilisent l'adresse à accès multiple 224.0.0.6 (tous les routeurs désignés) pour envoyer les paquets OSPF au DR et au BDR. Seuls le DR et le BDR écoutent le 224.0.0.6.

Processus d'élection DR/BDR par défaut

• La sélection du DR et du BDR OSPF est basée sur les critères suivants, dans l'ordre indiqué:
• Les routeurs du réseau choisissent le routeur ayant la priorité d'interface la plus élevée comme étant le DR. Le routeur ayant la deuxième priorité d'interface la plus élevée est choisi comme BDR.
• La priorité peut être tout nombre compris entre 0 et 255.
• Si la valeur de priorité de l'interface est définie sur 0, cette interface ne peut pas être sélectionnée comme DR ou BDR.
• La priorité par défaut des interfaces de diffusion à accès multiple est de1.
• Si les priorités d'interface sont égales, c'est le routeur dont l'ID est le plus élevé qui est choisi comme DR. Le routeur ayant le deuxième ID le plus élevé est choisi comme BDR.
• Le processus de sélection a lieu dès que le premier routeur avec une interface OSPF devient actif sur le réseau actif. Si certains routeurs du réseau n'ont pas fini de démarrer, il est possible qu'un routeur avec un ID de routeur plus bas devienne le DR.
• L'ajout d'un nouveau routeur ne déclenche pas un nouveau choix.

• le DR défaille
• Le processus OSPF exécuté sur le DR échoue ou s'arrête.
• L'interface à accès multiple sur le DR échoue ou est désactivée.

default-information originate

La commande de configuration de routeur default-information originate . R2 devient donc la source des informations de la route par défaut et la route statique par défaut est propagée dans les mises à jour OSPF.(Broadcast Networks)

Vous pouvez vérifier les paramètres de route par défaut sur R2 en utilisant la commande show ip route . Vous pouvez également vérifier que R1 et R3 ont reçu une route par défaut.

Notez que l'origine de la route sur R1 est O*E2, ce qui signifie qu'elle a été apprise en utilisant OSPFv2. L'astérisque identifie cette route comme une bonne candidate pour la route par défaut.

La désignation E2 indique qu'il s'agit d'une route externe. La signification de E1 et E2 dépasse le champ d'application de ce module.

OSPF Commands

Multi Area Configuration

Multi Area OSPF

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:

When configuring multi-area OSPF, one area must be called area 0, referred to as the backbone area. All other areas must connect to area 0.

Area Border Router (ABR)

A network is considered external if it’s either running a routing protocol other than OSPF

OSPFv6

OSPFv3

Configuration Example

Displaying