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Module 1: Concepts OSPFv2 à
zone unique
Contenu pédagogique de l'instructeur
Réseau, sécurité et automatisation d'entreprise V7.0 (ENSA)

Module 1: Concepts OSPFv2 à
zone unique
Réseau, Sécurité et Automatisation D'entreprise v7.0
(ENSA)

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Objectifs de module
Titre du module: Concepts 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.

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1.1 Caractéristiques du
protocole OSPF

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Caractéristiques du protocole OSPF
Présentation du protocole OSPF
• 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 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 administrateur réseau peut diviser le domaine de
routage en zones distinctes qui aident à contrôler le trafic de mise à jour de routage.
• Une liaison est une interface sur un routeur, 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.

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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.
• Les routeurs qui exécutent OSPF échangent des messages pour transmettre les
informations de routage via cinq types de paquets.
• 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.

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Composants du protocole OSPF (Suite)
Les messages OSPF sont utilisés pour créer et gérer trois bases de données OSPF,
comme suit:
Base de
données
Tableau Description
Base de
données de
contiguïté
Table de
voisinage
•Répertorie tous les routeurs voisins avec lesquels un routeur a établi une communication
bidirectionnelle.
•Cette table est unique pour chaque routeur
•Accessible via la commande show ip ospf neighbor .
Base de
données
d'états de
liens (LSDB)
Table
topologique
•Liste des informations relatives à tous les autres routeurs du réseau
•La base de données représente le réseau LSDB.
•Tous les routeurs au sein d'une zone possèdent des LSDB identiques
•Accessible via la commande show ip ospf database .
Base de
données de
réachemine
ment
Table de
routage
•Liste de routes générée lors de l'exécution d'un algorithme sur la base de données d'états
de liens.
•La table de routage de chaque routeur est unique et contient des informations sur les
modalités (la façon et l'endroit) d'envoi des paquets aux autres routeurs
•Accessible via la commande show ip route .

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Composants du protocole OSPF (Suite)
• 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.

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Fonctionnement de l’état 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: 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 la meilleure route

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OSPF à zone unique et multiple
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 à zone plusieurs - le protocole OSPF est mis en œuvre à l'aide de plusieurs zones,
de façon 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.

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OSPF à zone multiple
• Les options de conception d'une topologie hiérarchique avec le protocole OSPF à zones
multiples présentent les avantages suivants:
• Tables de routage plus petites - Les tables sont plus petites parce qu'il y a moins d'entrées
de table d'acheminement. 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 de la charge de mise à jour des états de liens - La conception d'un plan de
routage OSPF à zones multiples avec des zones de petite taille permet de minimiser la
puissance de calcul et la mémoire requises.
• Réduction de la fréquence des calculs SPF - OSPF à zone multiple localise l'impact d'une
modification topologique au sein d'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.

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OSPFv3
• OSPFv3 est l'équivalent OSPFv2 pour l'échange de préfixes IPv6. L'OSPFv3 échange
des informations de routage pour renseigner la table de routage IPv6 avec des
préfixes distants.
• Remarque: Grâce à la fonctionnalité de familles d'adresses OSPFv3, OSPFv3 prend
en charge à la fois les protocoles IPv4 et IPv6. Les familles d'adresses OSPF ne font
pas partie des thèmes abordés dans ce programme d'études.
• 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.

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1.2 Paquets OSPF

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Paquets OSPF
Vidéo - Paquets OSPF
Cette vidéo présentera les points suivants :
• Hello
• DBD (Database Description)
• LSR (Link-State Request)
• LSU (Link-State Update)
• LSAck (Link-State Acknowledgment)

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Paquets OSPF
Types de paquets OSPF
Le tableau récapitule les cinq types différents de paquets d'état de liens (LSP) utilisés par
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

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Paquets OSPF
Mise à jour d'état de liens
• Les paquets LSU sont également
utilisés pour transmettre des
mises à jour de routage OSPF.
Un paquet LSU peut contenir 11
types différents de paquets LSA
OSPFv2 OSPFv3 a renommé
plusieurs de ces paquets LSA et
comporte également deux
paquets LSA supplémentaires.
• Les paquets LSU et LSA sont
souvent utilisés de manière
interchangeable, mais la
hiérarchie correcte est que les
paquets LSU contiennent des
messages LSA.

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Paquets OSPF
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.

25
1.3 Fonctionnement du
protocole OSPF

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Fonctionnement du protocole OSPF
Vidéo - Fonctionnement du protocole OSPF
• Cette vidéo couvrira les 7 états de fonctionnement de l'OSPF:
• État Down
• État Init
• État Two-Way
• État ExStart
• État Exchange
• État Loading
• État Full

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États opérationnels OSPF
État Description
État Down
•Aucun paquet Hello reçu = Down.
•Le routeur envoie des paquets Hello.
•Transition vers l'état Init.
État Init
•Les paquets Hello sont reçus du voisin.
•Ils contiennent des ID de routeur du routeur expéditeur.
•Transition vers l'état Two-Way.
État Two-Way
•Dans cet état, la communication entre les deux routeurs est
bidirectionnelle.
•Sur les liens à accès multiple, les routeurs choisissent un DR et un BDR.
•Transition vers l'état ExStart.

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États opérationnels OSPF (Suite)
État Description
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
•Les routeurs échangent des paquets DBD.
•Si d'autres informations de routeur sont nécessaires, passez à l'état
Loading. Sinon, passez à l'état Full.
État Loading
•Les paquets LSR et LSU permettent d'obtenir des informations
supplémentaires sur les routes.
•Les routes sont traitées à l'aide de l'algorithme SPF.
•Transition vers l'état Full.
État Full
La base de données d'état de liaison du routeur est entièrement
synchronisée.

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Établissement des contiguïtés de voisin
• Pour déterminer s'il y a un voisin OSPF sur le lien, le routeur envoie 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.
• 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.

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Établissement des contiguïtés de voisin (Suite)
Les routeurs de processus utilisent pour établir
la contiguïté sur un réseau à accès multiple:
1 État Down vers état Init Lorsque OSPFv2 est activé sur l'interface, R1 passe de Down à Init et commence à envoyer des
paquets Hello OSPFv2 hors de l'interface pour tenter de découvrir des voisins.
2 État Init Lorsqu'un R2 reçoit un paquet Hello du routeur R1 précédemment inconnu, il ajoute l'ID du
routeur de R1 à la liste des voisins et répond avec un paquet Hello contenant son propre ID de
routeur.
3 État Two-Way R1 reçoit le paquet Hello de R2 et remarque que le message contient l'ID du routeur R1 dans la
liste des voisins de R2. R1 ajoute l'ID de routeur de R2 à la liste des voisins et effectue des
transitions vers l'état bidirectionnel.
Si R1 et R2 sont connectés à une liaison point à point, ils passent à l’état ExStart
Si R1 et R2 sont connectés sur un réseau Ethernet commun, l'option DR/BDR se produit.
4 Choisir le routeur désigné
(DR) et le routeur désigné
de secours (BDR)
L'option DR et BDR se produit, où le routeur ayant l'ID de routeur le plus élevé ou la priorité la
plus élevée est élu comme DR, et le deuxième plus élevé est le BDR

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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. Il s'agit d'un
processus en trois étapes, comme suit:
• Décider du premier routeur: Le routeur avec l'ID de routeur le plus élevé envoie son
DBD en premier.
• DBD Exchange: Autant que nécessaire pour transmettre la base de données L'autre
routeur doit reconnaître chaque DBD avec un paquet LSack.
• Envoyer un LSR: Chaque routeur compare les informations DBD avec le LSDB local.
Si le DBD contient des informations de liaison plus récentes, le routeur passe à l'état
de Loading.
Une fois que tous les LSR ont été échangés et satisfaits, les routeurs sont considérés
comme synchronisés et dans un état Full. Les mises à jour (LSU) sont envoyées:
• En cas de détection d'une modification (mises à jour incrémentielles)
• Toutes les 30 minutes

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La nécessité d'un DR
Les réseaux à accès multiple peuvent présenter
deux problématiques pour le protocole OSPF
concernant l'inondation des LSA, comme suivant:
• Création de plusieurs contiguïtés - Les
réseaux Ethernet peuvent interconnecter
plusieurs routeurs OSPF sur une liaison
commune. La création de contiguïtés avec
chaque routeur entraînerait un nombre excessif
de LSA échangées entre les routeurs d'un
même réseau.
• Diffusion massive de paquets LSA - Les
routeurs à état de liens diffusent leurs paquets
LSA chaque fois que le protocole OSPF est
initialisé, ou lorsqu'une modification topologique
se produit. L'inondation pourrait devenir
excessive.

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Inondation de la LSA avec un DR
• Une augmentation du nombre de routeurs sur un réseau à accès multiple augmente
également 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.
• 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 routeur désigné est utilisé uniquement pour la diffusion des paquets LSA. Il utilise
toujours le routeur de tronçon suivant le plus approprié indiqué dans la table de routage pour la
transmission de tous les autres paquets.

34
1.4 Module pratique et
questionnaire

35
Module pratique et questionnaire
Qu'est-ce que j'ai appris dans ce module?
• 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.
• 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 liens, 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 liens (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.

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• Pour conserver les informations de routage, les routeurs OSPF effectuent un processus de routage générique de
l'état de liens pour atteindre un état de convergence : Établir les contigüs, échanger des annonces d'état de liens,
construire la base de données d'état de liens, exécuter l'algorithme SPF, choisir la meilleure route.
• Avec OSPF à zone unique 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 à zone multiple, un grand domaine de routage peut être divisé en petites zones, 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.
• Le protocole OSPF utilise des paquets LSP (Link-State Packet) pour établir et maintenir des contiguïtés de voisin,
ainsi que pour échanger des mises à jour de routage:1 Hello,2 DBD,3 LSR,4 LSU et 5 LSAck
• 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 détecter les voisins OSPF, établir des contiguïtés de voisin, annoncer les
paramètres que les deux routeurs doivent accepter pour devenir voisins, et choisir le routeur désigné (DR) et le
routeur désigné de secours (BDR) sur les réseaux à accès multiple tels qu'Ethernet. Les liens point-à-point ne
nécessitent pas de routeur DR ou BDR.

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• 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.
• Les états dans lesquels l'OSPF progresse pour atteindre la convergence 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.
• 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.

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• 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.

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