Objectifs de certification

ICND2 200-105

  • 2.4 Configurer, vérifier et dépanner OSPFv2 pour IPv4 en single area et en multi-area sauf authentification, filtrage, summarization manuelle, redistribution, stub, virtual-link et les LSAs
  • 2.5 Configurer, vérifier et dépanner OSPFv3 pour IPv6 en single area et en multi-area sauf authentification, filtrage, summarization manuelle, redistribution, stub, virtual-link et les LSAs

CCNA R&S 200-125

  • 3.9 Configurer, vérifier et dépanner OSPFv2 pour IPv4 en single area et en multi-area sauf authentification, filtrage, summarization manuelle, redistribution, stub, virtual-link et les LSAs
  • 3.10 Configurer, vérifier et dépanner OSPFv3 pour IPv6 en single area et en multi-area sauf authentification, filtrage, summarization manuelle, redistribution, stub, virtual-link et les LSAs

Élection DR-BDR OSPF

En OSPF, l’établissement des relations de voisinages dépend de la nature des interfaces. Sur des réseaux multi-accès comme Ethernet, où le nombre de voisins est indéterminé, le processus OSPF élit un routeur qui sera voisin “full” avec tous les autres, le DR (Designated Router). Pour éviter un “point unique de rupture”, un DR de Backup est aussi élu pour le segment. Toutes les autres interfaces (DRO) se voient en OSPF mais livrent leur états de lien aux DR et BDR. Ceux-ci font office de relais qui se chargent de propager ces informations auprès des autres interfaces.

Cet article sur OSPF expose les critères d’élection du DR et du BDR pour un segment. Le premier critère est celui d’une priorité la plus élevée parmi les interfaces qui participent à l’élection. En cas d’ex-aequo, c’est le routeur qui dispose de l’ID OSPF le plus élevé qui remporte l’élection. La manière dont se construit le Router ID OSPF relève d’une autre procédure.

1. DR et BDR

1.1. Topologies OSPF

Une relation de voisinage est nécessaire pour que les routeurs OSPF partagent des informations de routage. Un routeur va tenter de devenir adjacent (contigu) avec au minimum un autre routeur d’un réseau IP auquel il est connecté. Certains routeurs (leurs interfaces) essaient de devenir adjacents avec tous ses voisins dans un même réseau. Tout ceci est déterminé par le type de réseau auxquels ils sont connectés (multi-accès ou point à point).

Lorsqu’une adjacence est formée entre deux voisins, les informations à état de lien sont alors échangées.

1.2. Interfaces OSPF

Les interfaces OSPF reconnaissent automatiquement deux types de réseaux :

  • “Broadcast multi-accès”, comme Ethernet
  • “Point-to-point”

Contrairement aux réseaux NBMA (Non Broadcast Multiacces) et Circuits à la demande, il n’y a pas besoin de les configurer explicitement.

TopologieCaractéristiquesÉlection DR
Broadcast MultiaccesEthernet, FDDI, Token RingOui
NBMA (Non Broadcast MA)Frame Relay, X.25, SMDSOui
Point-to-PointPPP, HDLCNon
Circuit à la demandeConfiguré par un administrateurNon

1.3. Relations OSPF sur Ethernet

Dans un réseau multi-accès, beaucoup de routeurs peuvent être connectés sur une même facilité de couche 2.

Si chaque routeur doit établir une adjacence complète (Full Adjacency) avec tous les autres routeurs et échanger des informations d’état de lien avec chaque voisin, ceux-ci pourraient subir des surcharges en calcul.

Selon la formule consacrée, pour noeuds (routeurs), adjacences seront formées.

S’il y a 5 routeurs, 10 relations d’adjacence seront nécessaires et 10 états de lien envoyés.

S’il y a 10 routeurs qui partagent un réseau Ethernet, 45 adjacences seront nécessaires.

1.4. Notion de DR

La solution à cette surcharge est l’organisation de l’élection d’un routeur désigné (designated router, DR). Ce routeur devient adjacent à tous les autres routeurs dans un segment de Broadcast. Tous les autres routeurs sur le même segment envoient leurs informations d’état de lien au DR. Le DR agit comme porte-parole pour le segment.

En utilisant les exemples chiffrés exposés ci-avant, seulement 5 et 10 ensembles de link-state seront envoyés.

Le DR se chargera de renvoyer les informations d’état de lien à tous les autres routeurs du segment avec l’adresse Multicast 224.0.0.5 ou FF02::5.

1.5. Notion de BDR

Malgré tout le bénéfice en efficacité de cette procédure d’élection, il y a un désavantage : le DR sera un point unique de rupture. Un second routeur est aussi élu comme routeur désigné de sauvegarde (backup designated routeur, BDR).

Pour être sûr que les DR et BDR voient l’état de lien de tous les routeurs sur le segment, l’adresse Multicast 224.0.0.6 ou FF02::6 sont utilisées pour TOUS les routeurs désignés (DR et BDR).

Les autres routeurs qui ne sont ni DR ni BDR sont appelés DROTHER (DRO) et s’arrêtent à l’état Two-Way, sans échange d’informations de routage.

1.6. Réseaux point à point

Sur un réseau point à point, seuls deux points existent. Il n’y a pas d’élection de DR ou BDR. Chaque routeur devient entièrement adjacent avec l’autre.

2. Élection DR-BDR

L’élection d’un DR et d’un BDR ne concerne que les réseaux Multi-accès comme Ethernet (MA) ou Frame-Relay (NBMA, Non Broadcast). En fait, ce statut concerne surtout une interface d’un routeur puisque c’est elle qui identifie le type de réseau concerné. Voici le rappel du processus électoral.

2.1. Processus électoral

Au moment de l’initialisation d’une interface OSPF :

  • Élection d’un BDR
  • et puis, en l’absence d’un DR, le BDR quitte son statut pour devenir DR.

En cas de perte du DR :

  • le BDR quitte son statut pour devenir DR.

En cas de perte du BDR :

  • élection d’un BDR

2.2. Critère électoral

Le premier critère électoral est la priorité la plus élevée sur les interfaces du réseau partagé (MA). Une valeur de 0 le disqualifie pour l’élection. Une valeur de 255 le qualifie automatiquement.

Le second critère intervient lorsque des routeurs sont ex aequo. Lorsque les priorités sont identiques pour le choix d’un BDR, c’est le routeur qui a la plus haute ID OSPF qui remporte l’élection. En effet, le Router ID OSPF doit être unique dans une topologie OSPF.

Le choix de l’ID OSPF pour un routeur est une autre procédure indépendante de celle de l’élection DR-BDR !

2.3. Choix de l’ID OSPF

L’ID OSPF d’un routeur se décide au démarrage de OSPF sur un routeur.

On peut le configurer administrativement en OSPFv2 et de manière obligatoire en OSPFv3.

En l’absence de configuration manuelle (OSPFv2), le champ de 32 bits “Router ID OSPF” sera rempli par l’adresse IP la plus élevée parmi toutes les interfaces du routeur avec une préférence absolue pour l’adresse IP la plus élevée des interfaces de Loopback sur un routeur Cisco.

En OSPFv3 en Cisco IOS, il nécessaire de fixer manuellement le “Router ID” car le protocole IPv4 qui sert à construire cet identifiant n’est une évidence.

2.4. Processus détaillé

OSPF sélectionne un routeur au hasard et examine sa liste de voisins. Nous appelons ce routeur le routeur RX. Cette liste de routeurs voisins comprend tous les routeurs qui ont commencé une communication bidirectionnelle entre eux (ceux qui sont entrés en Two-Way), c’est-à-dire ceux qui ont atteint la communication la plus avancée avec leurs voisins sans former une adjacence complète.

Le routeur RX retire de sa liste tous les routeurs qui sont inéligibles à devenir DR, en l’occurrence les routeurs qui une priorité sur leur interface à 0. Tous les autres routeurs sont concernés par la prochaine étape.

Le BDR est choisi le premier parmi les routeurs qui a la plus haute priorité. Si plus d’un routeur a la même priorité, ils doivent être départagés. Les valeurs des priorités peuvent être définies manuellement (sur l’interface) ou sont attribuées par défaut (valeur de 1). En cas de meilleure priorité ex aequo parmi les interfaces des routeurs qui participent au processus électoral, c’est celui qui aura la plus haute ID OSPF qui remportera le rôle BDR. S’il y a déjà un DR, alors le routeur reste inéligible à ce moment.

Si aucun autre routeur ne se déclare lui-même pour devenir DR, alors l’actuel BDR devient DR.

Si le routeur RX est maintenant le nouveau DR, alors les précédentes étapes sont répétées pour obtenir un BDR et ensuite on passe à la dernière étape. Dans notre exemple, si le routeur RX est le DR, il ne participe pas à l’élection du nouveau BDR. C’est ainsi que l’on évite qu’un routeur se déclare lui-même DR et BDR.

À la suite de ces calculs, les routeurs placent leurs interfaces dans un état (DR, BDR, DROTHER) en conséquence.

Le DR commence alors à envoyer des paquets Hello pour construire les adjacences nécessaires.

3. Topologie d’étude

Dans cette topologie,

  • R1 devient DRO
  • R2 devient BDR
  • R3 devient DR
Election DR BDR

3.1. Table de voisinage

R1#show ip ospf neighbor
Neighbor ID     Pri   State           Dead Time   Address         Interface
2.2.2.2           1   FULL/BDR        00:00:37    192.168.1.2     GigabitEthernet0/0
3.3.3.3           1   FULL/DR         00:00:31    192.168.1.3     GigabitEthernet0/0
R2#show ip ospf neighbor
Neighbor ID     Pri   State           Dead Time   Address         Interface
1.1.1.1           1   FULL/DROTHER    00:00:30    192.168.1.1     GigabitEthernet0/0
3.3.3.3           1   FULL/DR         00:00:37    192.168.1.3     GigabitEthernet0/0
R3#show ip ospf neighbor
Neighbor ID     Pri   State           Dead Time   Address         Interface
1.1.1.1           1   FULL/DROTHER    00:00:39    192.168.1.1     GigabitEthernet0/0
2.2.2.2           1   FULL/BDR        00:00:31    192.168.1.2     GigabitEthernet0/0

3.2. Election DR/BDR

R3#debug ip ospf adj
OSPF adjacency debugging is on
R3#clear ip ospf process
Reset ALL OSPF processes? [no]: yes
*Oct 24 20:11:59.006: OSPF-1 ADJ   Gi0/0: Elect BDR 2.2.2.2
*Oct 24 20:11:59.006: OSPF-1 ADJ   Gi0/0: Elect DR 1.1.1.1
*Oct 24 20:11:59.006: OSPF-1 ADJ   Gi0/0: DR: 1.1.1.1 (Id)
*Oct 24 20:11:59.008: OSPF-1 ADJ   Gi0/0:    BDR: 2.2.2.2 (Id)

3.3. Vérification DR BDR DRO

R3#show ip ospf interface g0/0
GigabitEthernet0/0 is up, line protocol is up
  Internet Address 192.168.1.3/24, Area 0, Attached via Network Statement
  Process ID 1, Router ID 3.3.3.3, Network Type BROADCAST, Cost: 1
  Topology-MTID    Cost    Disabled    Shutdown      Topology Name
        0           1         no          no            Base
  Transmit Delay is 1 sec, State DR, Priority 1
  Designated Router (ID) 3.3.3.3, Interface address 192.168.1.3
  Backup Designated router (ID) 2.2.2.2, Interface address 192.168.1.2
  Timer intervals configured, Hello 10, Dead 40, Wait 40, Retransmit 5
    oob-resync timeout 40
    Hello due in 00:00:07
...
  Neighbor Count is 2, Adjacent neighbor count is 2
    Adjacent with neighbor 1.1.1.1
    Adjacent with neighbor 2.2.2.2  (Backup Designated Router)
  Suppress hello for 0 neighbor(s)

4. Priorité OSPF

Le processus électoral du DR ou du BDR peut être truqué.

Le routeur avec la plus haute priorité par rapport à ses routeurs voisins gagnera l’élection DR.

Le second avec la plus haute priorité gagnera l’élection BDR.

Une fois que l’élection est terminée, les rôles sont déterminés jusqu’au moment où l’un est en panne, même si de nouveaux routeurs s’ajoutent au réseau avec une plus haute priorité.

Les paquets Hello informent les nouveaux venus de l’existence et de l’identification des DR et BDR.

Par défaut, tous les routeurs OSPF ont la même priorité d’une valeur de 1. Une priorité prendra une valeur de 8 bits, de 0 à 255.

Elle est assignée sur une interface, le cas échéant, manuellement.

Une priorité de 0 assurera un routeur qu’il ne gagnera pas une élection sur une interface alors qu’une priorité de 255 assurera sa victoire.

Le champ “Router ID” est utilisé pour départager des routeurs qui auraient éventuellement la même priorité. On a vu plus haut que ce champ prendra la valeur de l’adresse IPv4 la plus élevée sur le routeur, avec sur les IOS Cisco, une préférence absolue pour les interfaces de loopback.

4.2. Configuration de la priorité OSPF

Pour forcer à nouveau l’élection, on fixe la priorité OSPF à son maximum (255) :

R2(config)# interface G0/0
R2(config-if)# ip ospf priority 255
R2(config-if)# ipv6 ospf priority 255

4.3. Vérification

Après redémarrage du processus sur tous les routeurs :

R2#show ip ospf interface g0/0
GigabitEthernet0/0 is up, line protocol is up
  Internet Address 192.168.1.2/24, Area 0, Attached via Network Statement
  Process ID 1, Router ID 2.2.2.2, Network Type BROADCAST, Cost: 1
  Topology-MTID    Cost    Disabled    Shutdown      Topology Name
        0           1         no          no            Base
  Transmit Delay is 1 sec, State DR, Priority 255
  Designated Router (ID) 2.2.2.2, Interface address 192.168.1.2
  Backup Designated router (ID) 3.3.3.3, Interface address 192.168.1.3
  ...

5. Exercice : élections DR/BDR

Voici un exercice. Quels sont les réseaux concernés par une élection DR/BDR et quel est le rôle de chaque routeur en considérant que les priorités OSPF sont mises à leur valeur par défaut de 1 ?

Il y a trois réseaux concernés par une élection DR/BDR :

  • 192.168.0.0/24 : RA, RB et RC
  • 172.16.0.0/16 : RC, RF et RG
  • 10.0.0.0/8 : RC, RD et RE

Comme toutes les interfaces concernées de chaque routeur sont à la même priorité, c’est l’ID OSPF qui déterminera le DR et le BDR de chaque réseau.

5.1. Topologie OSPF

Topologie d'exercice sur l'élection DR BDR

5.2. Router ID

  • RA : 200.0.0.1
  • RB : 192.168.0.2
  • RC : 199.9.9.9
  • RD : 100.0.0.1
  • RE : 100.0.0.2
  • RF : 223.3.3.3
  • RG : 172.16.0.1

5.3. Rôles OSPF

Les routeurs peuvent avoir autant de rôles qu’il y a de réseaux concernés par une élection.

192.168.0.0/24 :

  • RA est DR,
  • RC est BDR
  • et RB est DROther

172.16.0.0/16 :

  • RC est BDR,
  • RF est DR
  • et RG est DROther

10.0.0.0/8 :

  • RC est DR,
  • RD est DROther
  • et RE est BDR

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