TCP/IP - Le routage dynamique

Présentation au sujet: "TCP/IP - Le routage dynamique"— Transcription de la présentation:

1 TCP/IP - Le routage dynamique
Ph. Gautier

2 Plan INTRODUCTION Les techniques de routage L’évolution du routage
Autonomous Systems Les algorithmes de routage Vector-Distance Link-state EGP RIP OSPF Ph. Gautier

3 Introduction La technologie TCP-IP est de type «bout en bout» en opposition aux technologies «point à point» (Cf X25), L’acheminement des paquets est réalisé par routage plutôt que par commutation : IP est dit «sans états» X25/X75 maitiennent des états associés au circuit virtuel (adresse du prochain relais, nombre de paquets restant à transmettre, contrôle de flux, etc.); si un de ces états est perdu, la communication est rompue. Les éléments de l’interconnexion ne doivent fournir qu’un service minimum: router du mieux qu’ils peuvent (best efford); IP over everything les services nécessaires à la communication (Contrôle de flux, gestion des d’erreurs, congestion, etc.) sont réalisés de bout en bout à un autre niveau (Cf TCP).

4 Introduction (suite) Paradoxalement le mode «bout en bout» est le plus robuste que le mode point à point connecté; si un relais tombe en panne : les voisins du relais IP recalculent les tables de routage, et acheminent les paquets suivants par une nouvelle route. dans la technologie «point à point», le circuit est rompu et la connexion avortée. Conséquence : le routage IP doit être dynamiquement adaptatif ==> cohérence des tables de routage en permanence. Afin de limiter la taille des tables de routage et le traitement associé: Le routage IP est effectué de saut en saut («next hop») depuis la source jusqu’à la destination, A chaque saut, il y a prise de décision autonome afin de sélectionner la route qui acheminera le datagramme (VS technologies point à point), A chaque étape, un relais n’a qu’une connaissance partielle du routage Le concept de route par défaut est au cœur du routage IP.

5 Les techniques de routage
Routage statique convient uniquement pour des sites de taille modeste généralement le routage est modifié après découverte du problème ne peut gérer les changements de topologie non triviaux. Routage dynamique indispensable dès que la topologie devient complexe, ==> protocoles de routage dont : le but est de maintenir des informations associées aux routes de manière cohérente le rôle n’est pas de router. les protocoles de routage sont de natures différentes selon qu’ils : traitent des informations de routage à l’intérieur d’un domaine de routage , relient plusieurs domaines de routage.

6 L’évolution du routage
ARPANET BACKBONE P1 P2 P3 Réseau local 1 Réseau local 2 Réseau local 3 Core Gateways Pi = route défaut( Rli ) Arpanet : interconnexion de réseaux locaux -> Routage circulaire pour mettre en œuvre le routage par défaut. R.L 2 vers R.L 1 ==> P2->P3->P1 Inefficacité du routage par défaut

7 L’évolution du routage
Passerelles externes L2 Ln CORE SYSTEM L7 L3 L6 L4 Passerelles du core interconnectées L5 Le Core System : système centralisé évitant le routage par défaut les passerelles internes au Core system connaissent la route pour atteindre n’importe quelle station (pas de route par défaut) Les passerelles externes routent par défaut vers le Core. Devient impossible à gérer quand le système est de taille importante

8 L’évolution du routage
ARPANET BACKBONE M2 M1 P1 P2 P3 M3 NFSNET BACKBONE M4 La conception de «core» ne convient pas à l’interconnexion de backbones: il y plusieurs choix de routes possibles entre 2 stations exemples : M1->P1-M4 ou bien M1->P1->P2->P3->M4 il faut maintenir la cohérence entre toutes les machines des 2 backbones les routes par défaut peuvent introduire des boucles

9 Autonomous System Les limites imposées par le «Core»
impossibilité de connecter un nombre arbitraire de réseaux, le core ne connaît qu’un seul réseau (local) par passerelle connectée les tables de routage et le trafic associé deviennent gigantesques quasi impossibilité de modifier les algorithmes de routage (base installée) amenèrent le concept de «Système Autonome» (AS) : Domaine de routage (réseaux + routeurs) sous la responsabilité d’une autorité unique. Architecture de routage indépendante des autres systèmes autonomes Exemple : réseau R3T2; un réseau de société multinationale, un provider correspond à un découpage de l’Internet. Un AS est identifié par un numéro unique (16 Bits) attibué par le NIC. A l’origine, les AS étaient connectés sur le noyau ARPANET qui constituait également un AS, aujourd’hui, il existe seulement des AS interconnectés.

10 Autonomous System (suite)
La connexité d’un AS implique que tous les routeurs de celui-ci soient interconnectés: 2 réseaux locaux d’une même société nécessitant un autre AS pour communiquer ne peuvent constituer un AS unique. La connexité implique que les routeurs d’un AS échangent les informations de routage: un routeur dans un AS est dit «internal gateway» le protocole de routage entre «internal gateways» est appelé «Exterior Gateway Protocol» Exemple : EGP. Le protocole de routage à l’intérieur d’une «interior gateway» est appelé «Interior gateway Protocol»; Exemple de IGP’s: RIP, OSPF, IGRP. Les IGP’s n’échangent que les tables de routage internes à l’AS, mais certains routeurs doivent d’autre part, dialoguer avec les «exterior gateways» pour découvrir les réseaux externes à l’AS. EGP (External Gateway Protocol) a pour fonction l’échange d’information sur la connectivité entre AS’s. Cette information exprime un ensemble de réseaux connectés.

11 Autonomous System (suite)
IGPs EGP IGPs AS 1 AS 2

12 Les algorithmes de routage
Deux classes d’algorithmes existent : les algorithmes Vector-Distance et les algorithmes Link-State. Algorithmes Vector-Distance Algorithme de Belman-Ford, calcul de routes distribué. Un routeur diffuse régulièrement à ses voisins les routes qu’il connaît. Une route est composée d’une adresse destination, d’une adresse de passerelle et d’une métrique indiquant le nombre de sauts nécessaires pour atteindre la destination. Une passerelle qui reçoit ces informations compare les routes reçues avec ses propres routes connues et met à jour sa propre table de routage : si une route reçue comprend un plus court chemin (nombre de prochains sauts +1 inférieur), si une route reçue est inconnue.

13 Algorithme Vector-distance
Destination Distance Route Destination Distance Net Direct Net Net Direct Net Net Gate L Net Net Gate M Net Net Gate J Net Net Gate K Net Net Gate J Net Table actuelle informations reçues Mise à jour des entrées dans la table de routage

14 Vector-Distance : contruction des tables
B L C L B 1 1 A 1 1 B 2 1 D 3 1 C 2 1 A 2 2 C L D 4 2 D 5 2 B L B 2 1 B L E 4 1 E 5 1 A A 1 L 1 A 2 2 A 1 1 1 2 C A B C L B 2 1 B 4 1 A A 2 2 A 3 1 A 6 2 B L L 3 4 D L D 6 1 A 1 1 E L B 4 1 A 6 2 6 5 D E D 6 1 B A 3 4 1 1 C 5 1 E L B A 1 6 1 2 A D L 6 2 B 4 1 Vector-Distance : contruction des tables E 6 1 D 6 1 A 6 2 A 3 1 E L D 6 1 D L E L

15 Vector-Distance : la convergence
B L C L B L B 1 1 A 1 1 B 2 1 A 1 1 D 3 1 C 2 1 A 2 2 C 2 1 C 1 2 D 4 2 D 5 2 D 4 2 E 1 2 E 4 1 E 5 1 E 4 1 1 2 C A B B L C 5 1 A 1 1 A L Convergence ! B L C B 4 C 1 2 1 B 1 1 A 1 1 C 5 1 D A 6 2 D 4 2 D 3 1 3 C 2 1 4 C 5 1 B 4 1 E D 6 1 E 4 1 C 1 2 C D 4 2 B 4 1 A 6 2 E L E 1 2 D E 4 1 A 6 2 D 6 1 E D 6 1 E L E L 6 5 D E C 6 2 C 5 1 A B 6 1 2 1 B 4 1 Vector-Distance : la convergence E 6 1 A 6 2 A 3 1 D 6 1 D L E L Ph. Gautier

16 Vector-Distance : la rupture
B L C L B L B B 3 1 inf 3 A A 4 1 inf 3 B 2 1 A 1 inf D 3 1 C 2 1 A A A 2 5 2 inf 2 3 C 2 1 C C 1 3 inf 3 D 4 2 D 5 2 D 4 2 E E 3 1 inf 2 E 4 1 E 5 1 E 4 1 1 2 C A B Reconstruction terminée C 6 2 C 5 1 A B 6 1 2 1 B 4 1 C 5 1 C 5 1 E 6 1 3 4 A 6 2 B 4 1 B 4 1 A 3 1 D 6 1 A 6 2 A 6 2 D L E L D 6 1 D 6 1 E L E L 6 5 D E C 6 2 C 5 1 B A 6 1 1 2 B 4 1 Vector-Distance : la rupture E 6 1 A 6 2 A 3 1 D 6 1 D L E L Ph. Gautier

17 Vector-Distance : L’effet rebond
B L C L B 1 1 A 1 1 B B B 2 2 5 inf 1 11 D 3 1 C C C C C C C C 2 1 2 1 1 2 4 2 inf 12 5 11 1 3 A A 2 5 12 inf C C C C C C 1 1 1 1 1 1 2 2 12 4 11 6 C 4 11 D 4 2 D D 5 2 11 inf E 1 2 E 4 1 E E 5 2 inf 10 C C C C C 1 4 1 1 1 3 5 4 2 2 1 2 C A B Vers C : Rebond entre A et B jusqu’au TTL C 5 10 Convergence !! C 1 3 C C C 1 4 1 4 2 2 3 Et le temps passa jusqu’à 4 C L C 1 5 sans effet C L C 5 10 C C 5 4 10 4 B+A+D+E coût liaison 5 = 10 6 5 D E C C C C C 3 3 6 3 3 11 3 5 12 12 C C C C C C 4 4 4 4 5 6 10 2 4 11 A B 1 6 1 2 B 4 1 Vector-Distance : L’effet rebond E 6 1 A 6 2 A 3 1 D 6 1 D L E L Ph. Gautier

18 Algorithme V-D : Inconvénients
La taille des informations de routage est proportionnelle au nombre de routeurs du domaine, Métrique difficilement utilisable : lenteur de convergence, Bouclage, éventuellement à l’infini, Pas de chemins multiples Coût des routes externes arbitraire. Ph. Gautier

19 Algorithme Link State Basés sur la technique Shortest Path First (SPF) : les passerelles maintiennent une carte complète du réseau et calculent les meilleurs chemins localement en utilisant cette topologie. les passerelles ne communiquent pas la liste de toutes les destinations connues (cf Vector-Distance), une passerelle basée sur l’algorithme SPF, teste périodiquement l’état des liens qui la relient à ses routeurs voisins, puis diffuse périodiquement ces états (Link-State) à toutes les autres passerelles du domaine. Les messages diffusés ne spécifient pas des routes mais simplement l’état (up, down) entre deux passerelles. Lorsque un message parvient à une passerelle, celle-ci met à jour la carte de liens et recalcule localement pour chaque lien modifié, la nouvelle route selon l’algorithme de Dijkstra shortest path algorithm qui détermine le plus court chemin pour toutes les destinations à partir d’une même source. Ph. Gautier

20 Algorithme Link State: principes
1 2 C A B De à L D A B 1 1 A D 3 1 B A B C B E C B 2 1 C E D A D E E B E C E D 6 1 3 4 6 5 D E Tous les noeuds ont la même base de donnée ==> pas de boucle. Paquet de A vers C ==> calcule le + court chemin et sélectionne B, qui calcule à son tour le + court chemin vers C. Ph. Gautier

21 Algorithme Link State: la rupture
B inf 1 2 C A B B A inf B A inf B A inf B A inf De à L D A B 1 inf A D 3 1 B A 1 inf B C B E C B 2 1 C E D A D E E B E C E D 6 1 Lorsqu’un message correspond à un état déja connu, le message n’est pas retransmis ==> fin de l’inondation 3 A B inf 4 A B inf B A inf B A inf 6 5 D E A B inf A B inf Etat A-B down : inondation sur tous les interfaces sauf l’interface émetteur. Ph. Gautier

22 Algorithme Link State: incohérences
1 2 C A B E D inf Tables de A et D De à L D A B inf 1 A D 3 1 B A inf 1 B C B E C B 2 1 C E D A D E 6 inf E B E C E D 6 1 Tables de B, C,E De à L D A B inf 1 A D 3 1 B A inf 1 B C B E C B 2 1 C E D A D E E B E C E D 6 inf E D inf 3 D E inf 4 E D inf 6 5 D E Le calcul SPF corrige les incohérences : A et D noteront que B, C, E sont inaccessibles; B,C,E noteront que A et D sont inaccessibles. Ph. Gautier

23 Algorithme link state Cohérence des bases
les copies de chaque noeud doivent être identiques aux périodes de transition près. on améliore le processus en protégeant les bases contre les erreurs : procédure d’inondation avec acquittement, transmission des paquets sécurisés, enregistrements de la base protégés par cheksum, enregistrements de la base soumis à temporisation et supprimés si non rafraîchis à temps. messages pouvant être authentifiés. Métriques multiples plus haut débit, plus bas délai, plus bas coût, meilleure fiabilité. Ph. Gautier

24 Algorithme Link State (suite)
Avantage des algorithmes Link State : convergence rapide sans boucle, possibilités de chemins multiples, métriques précises et couvrant plusieurs besoins, traitement séparé des routes externes. chaque passerelle calcule ses routes indépendamment des autres. Les messages diffusés sont inchangés d’une passerelle à l’autre et permettent un contrôle (debug) aisé en cas de dysfonctionnement. les messages ne concernent que les liens directs entre passerelles et ne sont donc pas proportionnels au nombre de réseaux dans le domaine (VS V-D). En conclusion, les algorithmes SPF sont mieux adaptés au facteur d’échelle que les algorithmes Vector-Distance. Ph. Gautier

25 EGP : Protocole de routage extérieur
EGP (Exterior Gateway Protocol): utilisé pour échanger les informations de routage relatives au systèmes autonomes. EGP: essentiel dans la connectivité Internet (Core, inter-provider , ...) EGP : RFC827 EGP a trois fonctions principales : support d’un mécanisme d’acquisition permettant à une passerelles de requérir, auprès d’une autre passerelles, qu’elles échangent leurs informations de routage, test continu de l’accessibilité des passerelles EGP voisines, échange de messages d’information de routage avec les passerelles EGP voisines. Ph. Gautier

26 EGP : les messages Acquisition Request : Requête d’acquisition auprès d’une passerelle, Acquisition Confirm : Réponse positive à la requête d’acquisition, Acquisition Refuse : Réponse négative à la requête d’acquisition, Cease Request : Requête de terminaison auprès de la passerelle, Cease Confirm : Réponse positive à la requête de terminaison, Hello : Requête de réponse “alive” I heard you : Réponse à la requête Hello, Poll Request : Requête de mise à jour de routage Routing Update : Information d’accessibilité, Error : réponse à un message incorrect.

27 EGP : format des messages
Version Type Code Status Checksum Numéro d’AS Numéro de séquence Données ... VERSION : version du protocole EGP pour contrôle de cohérence, TYPE : identifie le type de message CODE : sous-type des différents messages STATUS : erreurs propres aux messages CHECKSUM : résultat du calcul de contrôle effectué comme IP Numéro d’AS : numéro de système autonome de passerelle émettrice, SEQUENCE NUMBER : numéro que l’émetteur utilise afin de synchroniser les messages et les réponses.

28 EGP : Messages d’acquisition
Avant d’échanger des informations de routage, les routeurs adjacents, doivent devenir «voisins». Devenir «voisins» ==> procédure d’acquisition (synchronis. bilatérale) La passerelle adressée est spécifiée (configurée) par les organisations responsables des systèmes autonomes correspondant. En plus de l’en-tête commune, les messages d’acquisitions comprennent deux champs de 16 bits chacun : HELLO INTERVAL : intervalle de temps à utiliser pour tester l’accessibilité de la passerelle, POLL INTERVAL : fréquence maximale (N/s) de mise à jour du routage; Valeur du champs CODE : 0 : Acquisition Request, 1 : Acquisition Confirm, 2 : Acquisition Refuse (exemple: manque de mémoire, interdiction adm.), 3 : Cease Request (exemple : arrêt en cours) 4 : Cease Confirm.

29 EGP : messages d’accessibilité
EGP met en oeuvre des mécanismes d’accessibilté des réseaux ==> échanger les listes de réseaux accessibles via chacun des voisins. La procédure consiste en des interrogations à intervalle régulier de liste auprés de son voisin. Les messages échangés dans ce processus : HELLO et I-HEARD-YOU (I-H-U) pour le contrôle d’accessibilité des passerelles voisines, POLL Request sollicitant des réponses (Routing Update) sur les informations de routage. Les messages HELLO et I-H-U sont composées uniquement de l’en-tête commune, CODE = 0 pour le message HELLO et 1 pour le message I-H-U. POLL Request et Routing Update comprennent, en plus de l’en-tête commune, le champ IP SOURCE NETWORK (32 bits) qui spécifie un réseau commun aux deux systèmes autonomes sur lesquelles sont reliées les deux passerelles. (Prefixe IP de classe A, B, C).

30 EGP : message d’accessibilité
Les réponses (Routing Update ) contiennent des routes dont les distances sont mesurées par rapport aux passerelles reliées au réseau IP SOURCE NETWORK; les raisons pour lesquelles l’émetteur de l’interrogation, indique l’adresse IP source sont les suivantes : un routeur EGP peut être connecté à plusieurs interfaces et si l’adresse IP était absente, il ne saurait pas à quel réseau s’adresse la requête La passerelle souvent rassemble l'ensemble des informations de routage de tout le système autonome : une suite de paires (adresse réseau, passerelle); la passerelle spécifiée pour atteindre le réseau dépend de l'entrée dans le système autonome c'est à dire du champ IP SOURCE NETWORK.

31 EGP : messages d’accessibilité
(P2, réseau 2) (P1, réseau 1) (P3, réseau 3) (P3, réseau 4) IP Source Network EGP P1 P3 P2 réseau 2 réseau 1 réseau 3 IGP P4 réseau 4

32 EGP : messages «Routing Update»
Une passerelle extérieure émet des requêtes de mise à jour d'information de routage (routing update),afin d'informer les passerelles voisines appartenant à d'autres systèmes autonomes. Les messages de mises à jour sont composés de deux types de listes: une liste interne contenant tout ou une partie des passerelles du système autonome et les réseaux accessibles à travers elles, une liste externe structurée de la même manière mais identifiant des destinations extérieures au sytème autonome. Seules les passerelles appartenant à l’interconnexion (Core, Provider, BB) peuvent propager ces informations.

33 EGP : Messages «Routing update»
Version Type Code Status Checksum Numéro d’AS Numéro de séquence Non utilisé Réseau IP Source Adresse IP du routeur 1 (host id: 1,2,3 octets) # distances distance 1 # réseaux Réseau 1,1,1 Réseau 1,1,2 . . . distance 2 # réseaux Réseau 1,2,1 Réseau 1,2,2 . . . Adresse IP du routeur n # distances distance 1 # réseaux Réseau n,1,1 Réseau n,1,2 . . . . . . distance 2 # réseaux Réseau n,2,1 Réseau n,2,2 . . .

34 EGP : annonces des routes
EGP peut ne pas annoncer les routes auxquelles il est relié. N’annonce pas la route vers By AS «X» Ax EGP AS Provider Backdoor By AS «Y» N’annonce pas la route vers Ax

35 EGP : les métriques EGP annonce des métriques comprises entre 0 et 255 (inaccessible) Le mécanisme permet de couvrir les besoins inhérents aux IGPs et les liaisons multiples entre AS Liaison Provider Métrique annoncée: Mp Liaison Principale Métrique annoncée: Mp AS «X» Mp < Mb AS «Y» AS «X» Liaison Backdoor Métrique annoncée: Mb Mp >Mb AS Provider Liaison Backup Métrique annoncée: Mb AS «Y» Métrique annoncée par le provider généralement assez grande (128) pour laisser fonctionner le backdoor

36 EGP : les contraintes Conçu pour un réseau hierachique de type BackBone (exemple Arpanet/Nsfnet -> Réseaux régionnaux ->campus). Ajourd’hui le réseau est maillé et des boucles apparaissent Les routes multiples ne sont pas prises en compte La distance est utlisée uniquement comme évaluation d’accessibilité (car la métrique est propre à un AS vs mesure universelle) Taille des messages importante ==> fragmentation de datagrammes Successeur d’EGP : BGP développé fin des années 80 qui permet : des mises à jour incrémentales ( vs tailles des messages), la conversion avec IGP’s des informations de routage (==>cohérence entre métriques de routeurs interieurs et extérieurs) évite les boucles dans une topologie maillée

37 RIP : Routing Information Protocol
Protocole intérieur (Cf AS), RFC 1058. Berkeley made (BSD/routed) Conçu à l’origine pour les réseaux locaux, étendu aux réseaux distants Peu performant, mais le plus employé au monde De type Vector/Distance Deux Version 1.0 et 2.0 Fonctionne au dessus d’UDP/IP ; port 520 (Cf <1024) Si une route n’est pas rafraichie dans les 3 Mns la distance=infini Mode Actif : Routeurs, Mode passif : machines (Historique : Espionnage d’hôtes passifs dans les réseaux locaux). Les informations de routage sont émises toutes les 30 secondes et indiquent pour un routeur donné, la liste des réseaux accessibles avec leur distance (next hop). Les routes diffusées sont les routes propres + les routes acquises

38 RIP Format des messages
1 : Request 2 : Response Commande Version Zéro Version =1 ID. Famille d’adresse Zéro Structure d’adresse Socket / unix Adresse IP Réseau 1 Zéro Zéro Valeur 1 à 16 ! Métrique (Distance vers Réseau 1) Adresse IP Réseau 2 Zéro and so on ! Zéro Métrique (Distance vers Réseau 2) . . .

39 RIP : traitement des messages
Vérification des champs du message Si (entrée n’existe pas dans la table) { si (Mm < infini) { /* ajouter entrée dans la table */ Ea=Ma; Em=Mm; En=Mn; Et=f(t); init(Eaj); } } sinon /* Entrée existante */ { si (Em >Mm) { Em=Mm; En=Mn; Et=f(t); init(Eaj); sinon si (En=sa) /* émetteur=NH */ { Em=Mm; Et = f(t); init(Eaj); Ma: Adresse destination Mm : Métrique associée Mn : Adresse Next hop Message reçu Ea: Adresse destination Em: Métrique associée En: Adresse Next hop Eaj: MAJ récente Et:Temporisations Entrée de la table de routage Algorithme de MAJ de la Base de routage

40 RIP : les contraintes RIP 1 : Pas de routage par sous réseaux (masque non transmis) . unreachable ( ) ( ) 10 .2 .0 .1 Solution: liaison point à point dédiée au routage des 2 sous-réseaux RIP 1 annoncent le réseau et non pas le sous-réseau ( ) ( )

41 RIP : les contraintes inconvénients des techniques Vector-Distance :
taille des informations de routage (proportionnelle au nombre de routeurs) Métrique difficilement utilisable, limitée à 16, pas de cohérence entre domaine de routage (pas d’universalité entre AS), Bouclage, éventuellement à l’infini, Pas de chemins multiples Amélioration apportée par RIP Version 2 Gestion de sous-réseaux et super-réseaux (Cf CIDR) utilisation de Multicast IP ( ) au lieu de Broadcast IP Suppression de pics de transmission de messages : supprimer les synchronisations involontaires des émissions de messages : introduction de gestion aléatoire du déclenchement des émissions (14 à 45 secondes). Problèmes residuels importants Boucles, Métriques non appropriées aux réseaux modernes (Cf commerciaux )

42 OSPF : Open Shortest Path First
Protocole link state (RFC 1247) destiné à remplacer les protocoles intérieurs propriétaires et RIP. OSPF utilise la fonctionnalité “type de service” offerte par IP permet d’installer plusieurs routes pour une même destination, selon des critères différents (ex : délai court, débit important). si plusieurs routes vers une même destination sont de coût équivalents, OSPF répartit la charge équitablement parmi ces routes. OSPF supporte l’adressage en sous-réseaux (subnets); Découpe d’un système autonome en aréas isolement des informations de routage à l’intérieur de ces aréas ==> limitation des informations de routage dans le système autonome . Des liens virtuels peuvent être établis dans la topologie de l’AS afin de cacher les connexions physiques d’une partie du réseau. Les liens extérieurs avec d’autres systèmes autonomes (via EGP par exemple) sont pris en compte. Echanges entre routeurs authentifiés ==> l’intégrité des messages.

43 OSPF : les concepts, areas
Le problème : dans les sytèmes de routage, si le réseau est trop grand overhead du traffic dans le réseau, calculs trop longs, dimensionnement mémoire trop grand La solution : routage hiérachique découpage du réseau en parties indépendantes (Areas) reliées par un BackBone (Area BackBone) La fonctionnalité chaque area constitue un réseau indépendant la table des liaisons ne contient de les liaisons de l’Area, le protocole d’inondation s’arrête aux frontières de l’Area, les routeurs ne calculent que des routes internes à l’Area certains routeurs (area border routers) appartiennent à plusieurs Areas (en général une Area inférieure et une Area BB) et transmettent les informations récapitulatives des Areas qu’ils relient.

44 OSPF: Concepts: Areas Area A Area C BB AS b1 b2 b6 A1 a2 c1 C2 a1 b3
Routeurs inter-areas Routeurs externes b2 b6 A1 a2 AB1 BC1 c1 C2 a1 Area A b3 b5 Area C c2 A2 a3 b4 BC3 c3 AB4 C4 les routeurs inter-areas annoncent les informations de routages recapitulatives des areas et du BB. BB AS Ph. Gautier

45 OSPF, concepts : le routeur désigné
Le problème: Sur un réseau où il y N routeurs il y a N*(N-1)/2 adjacences. Chaque routeur doit annoncer N-1 liaisons vers les autres routeurs Chaque routeur doit annoncer ses routes vers un «réseau terminal» (Cf sous-réseaux). soit N² annonces (problème du carré de N) A B C D N(N-1)/2 adjacences La solution: Un routeur est désigné plus «égal que les autres» Les autres routeurs établissent une adjacence avec ce routeur uniquement Le routeur désigné annonce vers le réseau terminal soit N annonces A B C D A est le routeur désigné

46 OSPF, Fonctionnement Chaque routeur du système autonome où d’une area construit sa propre base d’information décrivant la topologie de l’AS complet ou bien de l’area. Au départ les routeurs utilisent des message "Hello" pour découvrir leurs voisins; une "adjacence" est formée lorsque deux routeurs communiquent pour échanger des informations de routage. L’information élémentaire échangée entre routeurs décrit l’état (link state) des adjacences; cette information est fournie par un routeur donné puis propagée dans l'area ou l’AS. A partir de sa base d’information (collection d’états des routeurs), chaque routeur construit un arbre du plus court chemin (SPF tree) dont il est la racine. Cet arbre indique toutes les routes pour toutes les destinations du système autonome, plus les destinations extérieures.

47 OSPF, la Base topologique
La base d’information topologique d’un système autonome décrit un graphe orienté. Les noeuds du graphe sont des routeurs ou bien des réseaux tandis que les liens représentent les connexions physiques. Les réseaux sont dits de transit si plusieurs routeurs y sont connectés ou terminaux dans le cas contraire. A chaque réseau est associé une adresse IP et un masque réseau. Une machine seule (host) est considérée comme un réseau terminal avec un masque égal à 0xFFFFFFFF.

48 N12 N13 N14 N 1 8 8 8 3 1 RT1 1 8 8 N3 RT4 RT5 7 6 AS border Router 1 N 2 8 6 3 la RT3 RT6 RT2 7 2 N12 2 N4 N 1 6 3 N16 9 RT9 RT7 1 lb 1 5 1 2 3 1 N 8 N9 RT11 RT10 N6 slip 1 1 N 1 4 N 7 RT12 H1 RT8 2 10 OSPF : exemple

49 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * N12 N13 N14 N 1 8 8 8
RT1 * 1 8 N3 * RT4 * RT5 8 6 7 7 * * * 1 1 6 6 N 2 8 * 3 * RT3 * RT6 RT2 2 6 7 * N12 2 N 1 6 N4 3 * N16 * 9 RT9 RT7 OSPF: Le graphe orienté * * 1 1 5 1 3 * * N 8 N9 * * RT11 RT10 N6 2 1 * 1 1 N 1 * * N 7 * RT12 H1 annonces routeur 2 10 * RT8 annonces réseau 4

50 OSPF : Le plus court chemin N 7 2 10 4
8 8 8 3 1 1 RT1 1 1 8 8 N3 RT4 RT5 8 8 7 7 6 1 1 1 N 2 8 8 3 RT3 RT6 RT2 6 2 N12 2 N 1 7 N4 N16 3 9 RT9 RT7 6 6 1 1 5 5 1 N 8 3 N9 RT11 N6 RT10 2 2 1 1 1 1 1 N 1 RT12 H1 OSPF : Le plus court chemin N 7 2 10 RT8 4

51 La table de routage de R6 N12 N13 N14 N 1 3 8 8 8 N3 1 6 3 N 2 2 6 N 1
Dest. Next hop Distance N RT3 10 N RT3 10 N RT3 7 N RT3 8 N RT N RT10 12 N RT10 10 N RT10 11 N RT10 13 N RT10 14 H RT10 21 RT RT5 6 RT RT10 8 N RT10 10 N RT5 14 N RT5 14 N RT10 17 N 1 3 8 8 8 RT1 N3 RT4 RT5 1 6 RT3 RT6 3 N 2 RT2 2 6 N 1 N4 3 RT9 7 1 RT11 N9 3 N 8 RT10 1 N12 RT12 2 H1 N6 10 7 N 1 2 N15 9 RT7 La table de routage de R6 RT8 4 N7

52 OSPF : Configuration en areas N16 9 3 Area 3 N 1 1 5 1
8 8 8 3 1 RT1 1 8 8 N3 RT4 RT5 7 6 AS border Router 1 N 2 8 6 3 la RT3 RT6 RT2 2 7 N4 N12 2 6 OSPF : Configuration en areas N16 9 3 Area 3 N 1 RT7 RT9 lb 1 5 1 1 2 3 1 N 8 N9 RT11 RT10 N6 N 1 1 internes 1 4 N 7 RT12 H1 Area border RT8 2 10 Area 2 AS border

53 Area 1 N 1 N1 4 3 1 RT1 1 N3 RT4 N2 4 1 N3 1 1 N 2 3 N4 3 RT3 RT2 2 N1 4 N4 N2 4 N3 1 N4 2 OSPF : Annonces de l’area 1 vers le BackBone

54 26 =min (N9, N10, N11) par RT5>RT6->RT10
OSPF : les annonces du Backbone vers l’area 1 N12 N13 N14 8 8 8 Destinations annoncées dans l’area 1 par RT3, RT4 Dest RT3 RT4 N N N N9-11,H RT5 14 8 RT 8 8 RT4 8 RT5 7 6 14 8 6 RT3 RT6 7 14 N12 2 20 6 N16 9 3 Area 3 N 1 RT7 RT9 18 18 15 19 1 19 1 1 5 16 1 1 2 3 1 N 8 N9 RT11 RT10 N6 Attention : le cout pour etteindre le reseau N9/N10/N11 est le min de tous et donc est 1. ==> cout de 26. 20 26 =min (N9, N10, N11) par RT5>RT6->RT10 N 1 1 1 4 N 7 RT12 H1 RT8 2 10 Area 2 Ph. Gautier

55 26 =min (N9, N10, N11) par RT5>RT6->RT10
OSPF : les annonces du Backbone vers l’area 1 N12 N13 N14 8 8 8 Distances Backbone calculées par RT3, RT4 vers depuis depuis ABR RT3 RT4 8 8 RT4 8 RT5 7 6 14 RT3 * 21 RT4 22 * RT RT RT R6 8 15 R5 14 8 R 8 6 RT3 RT6 6 7 14 N12 2 20 6 N16 9 3 Area 3 N 1 RT7 RT9 18 18 15 19 1 5 16 19 1 1 1 1 2 3 1 N 8 N9 RT11 RT10 N6 20 26 =min (N9, N10, N11) par RT5>RT6->RT10 N 1 1 1 4 N 7 RT12 H1 RT8 2 10 Area 2 Ph. Gautier

56 OSPF : La base de données
Les états des liaisons sont enregistrés selon 5 types : routeur, réseau, récapitulation de réseau IP, récapitulation de réseau externe, externe L’identifiant de la liaison est choisi par le routeur annonçant Format d’un enregistrement : Age de l’EL options Type d’EL valeur TOS Identifieur d’état de liaison Adresse IP généralement Routeur annonçant (IP) sur 32 bits, identifie l’antériorité No de séquence d’EL à la IP Checksum d’El longueur Depend du type d’enregistrement . . .

57 OSPF : La base de données
Les liaisons de routeurs (type EL = 1) récapitulent les liaisons attachées à ce routeur concernent soit un routeur inter-area, soit un point d’accès externe type de la liaison : point à point vers un autre routeur reliant le routeur vers un réseau de transit reliant le routeur à un réseau terminal Routeur inter area ou externe E B nombre de liaisons Identifieur de liaison Données de liaison LIAISON routeur -> réseau terminal Adresse IP du réseau ou sous-réseau Masque réseau ou sous réseau LIAISON point à point vers un autre routeur Identifieur OSPF Adresse IP de l’interface routeur LIAISON routeur -> réseau de transit Adresse IP du routeur désigné Adresse IP de l’interface locale TOS defaut # TOS métrique, TOS défaut TOS 1 métrique, TOS=1 . . . TOS n métrique, TOS=n

58 OSPF : La base de données
Les liaisons de réseau (type EL = 2) annoncées par les routeurs désignés sur les réseaux de transit L’Identifieur de liaison correspond à l’adresse IP du routeur désigné vers ce réseau Masque de réseau ou sous-réseau Routeur connecté Routeur connecté . . . Routeur connecté

59 OSPF : La base de données
Les liaisons récapitulatives de réseaux IP (type EL=3) annoncées par les routeurs inter-area un message par annonce (pas de groupage) Identifieur de liaison = adresse IP de réseau ou sous-réseau Masque de sous - réseau TOS defaut métrique, TOS défaut TOS 1 métrique, TOS=1 . . . TOS n métrique, TOS=n

60 OSPF : La base de données
Les liaisons récapitulatives de routeurs externes (type EL=4) annoncées par les routeurs externes un message par annonce (pas de groupage) Identifieur de liaison = adresse IP du routeur externe Masque = FFFFFFFF TOS defaut métrique, TOS défaut TOS 1 métrique, TOS=1 . . . TOS n métrique, TOS=n

61 OSPF : La base de données
Les liaisons externes (type EL=5) annoncées par les routeurs externes (Cf EGP, BGP) un message par annonce (pas de groupage) Identifieur de liaison = adresse IP du réseau ou sous-réseau destinataire Masque de réseau ou sous-réseau E, TOS defaut métrique, TOS défaut Identifiant de route externe (defaut) E=extern E, TOS 1 métrique, TOS=1 Identifiant de route externe (1) . . . E, TOS n métrique, TOS=n Identifiant de route externe (n)

62 OSPF : Le calcul des routes
La base de données permet de calculer les tables de routages Le calcul est effectué après tout changement de topologie Selon l’algorithme «link state» qui détermine les chemins les plus courts les chemins aussi courts OSPF transmet la table de routage à IP en transcodant les valeurs de TOS selon la RFC 1349

63 OSPF : les sous-protocoles
Le protocole Hello vérifie que les liaisons sont opérationnelles permet l’élection du routeur désigné ainsi que le routeur back-up établit une connexion bilatérale entre 2 routeurs En-tête OSPF : hello bit T : routeur gérant le TOS BIT E : émet ou reçoit des routes externes Masque de reseau ou sous-réseau Intervalle entre paquets Intervalle Hello Options Priorité Intervalle de Mort (tempo.) O si processus non terminé Routeur désigné (IP) O si processus non terminé Back-up (IP) Voisin permet la sélection du «désigné» et «backup» . . . Voisin

64 OSPF : les sous-protocoles
Le protocole d’échange consiste en l’échange des tables «link state» entre 2 routeurs activé si la connexion bilatérale a réussit se situe entre routeur désigné et les autres routeurs sur les liaisons réseaux et entre backup et autres routeurs initie les premiers échanges suppléé ensuite par le protocole d’inondation Fonctionne en Maitre/Esclave Echanges avec acquittements En tete OSPF Type = 2 options No Seq dans la base Type d’EL Identifieur d’état de liaison Routeur annonçant (IP) No de séquence d’EL Informations de synchronisation de protocole Checksum d’El age d’EL . . .

65 OSPF : les sous-protocoles
Le protocole d’inondation Activé lorsque l’etat d’une liaison change et que cet état était préalablement enregistré. Peut aussi être activé sur demande d’état apres connexion bilatérale protocole avec acquittement Pour chaque annonce si nouvelle valeur : l’annonce est réémises sur tous les interfaces Acquittement vers l’émetteur initial En tete OSPF Type = 4 Nombre d’annonce1 Type d’EL Identifieur d’état de liaison Routeur annonçant (IP) No de séquence d’EL Checksum d’El age d’EL . . .

66 Annonces de RT3 vers le BB
LS age = 0 ; valeur à l'init LS type = 1 ; signifie router link LS ID = ; Router ID de RT3 Advertising router = ; annonceur bit E = 0 ; pas un ASBR bit B = 1 ; RT3 = ABR #links=2 link ID = ; adr. IP du Des. Rout. RT4 Link Data = ; RT3 interface Type = 2 ; connecté a un réseau transit metric = 1 ; coût link ID = ; adresse IP du réseau N4 Link Data = 0Xffffff00 ; masque du réseau Type = 3 ; connecté a un réseau term. metric = 2 ; coût N 1 1 N 2 3 RT2 RT1 1 1 1 N3 RT4 1 8 6 RT3 RT6 7 2 N4 Annonces de RT3 vers le BB

67 Annonces de RT3 vers Area 1
N 1 LS age = 0 ; valeur à l'init LS type = 1 ; signifie router link LS ID = ; Router ID de RT3 Advertising router = ; annonceur bit E = 0 ; pas un ASBR bit B = 1 ; RT3 = ABR #links=1 link ID = ; adr. IP du voisin RT6 Link Data = ; interface SL Type = 1 ; connecté a un routeur metric = 8 ; coût 1 N 2 3 RT2 RT1 1 1 1 N3 RT4 1 8 6 RT3 RT6 7 Annonces de RT3 vers Area 1 2 N4

68 Annonces de RT4 vers area1 pour l’ASBR RT7
LS age = 0 ; valeur à l'init LS type = 4 ; sign. summary link to ASBR LS ID = w.x.y.z ; Router ID de RT7 Advertising router = ; annonceur metric = 14 ; coût N 1 1 N 2 3 RT2 RT1 1 1 1 Annonces de RT4 vers area1 pour l’ASBR RT7 N3 RT4 1 8 6 RT3 RT6 7 2 N4

69 Annonces de RT4 (DR) pour N3
Annonces de RT4 (DR) pour N3 N 1 1 LS age = 0 ; valeur à l'init LS type = ; signifie network link LS ID = ; Router ID de RT4 Advertising router = ; annonceur Network mask = 0Xffffff00 ; masque réseau Attached Router = ; Routeur RT4 Attached Router = ; Routeur RT1 Attached Router = ; Routeur RT2 Attached Router = ; Routeur RT3 N 2 3 RT2 RT1 1 1 1 N3 RT4 1 8 6 RT3 RT6 7 2 N4 un network link par l’intermediaire du DR annonce tous les routeurs attachés à ce réseau

70 Annonces synthèses de RT4 vers area1 pour l’ASBR RT7
LS age = 0 ; valeur à l'init LS type = 4 ; sign. summary link to ASBR LS ID = w.x.y.z ; Router ID de RT7 Advertising router = ; annonceur metric = 14 ; coût N 1 1 N 2 3 RT2 RT1 1 1 1 N3 RT4 1 8 6 Annonces synthèses de RT4 vers area1 pour l’ASBR RT7 RT3 RT6 7 2 N4

71 Annonces (syntèses) de RT4 vers le BB pour le réseau N1
N 1 LS age = 0 ; valeur à l'init LS type = 3 ; sign. summary link to Net LS ID = ; Adr. IP de N1 Advertising router= ; annonceur metric = 4 ; coût 3 N 2 3 RT2 RT1 1 1 1 N3 RT4 Annonces (syntèses) de RT4 vers le BB pour le réseau N1 1 8 6 RT3 RT6 7 2 N4