Ce tutoriel explique la formule de calcul métrique OSPF et l’algorithme SPF étape par étape en détail avec des exemples. Apprenez comment l’algorithme SPF (Shortest Path First) calcule le coût cumulatif de la route pour construire l’arbre du plus court chemin (SPT) et comment la formule de calcul de la métrique OSPF peut être manipulée en changeant la valeur de la bande passante de référence.
Algorithme du plus court chemin (SPF)
Comme nous le savons lors de l’initialisation ou en raison de tout changement dans les informations de routage, un routeur OSPF génère un LSA. Ce LSA (Link State Advertisement) contient la collection de tous les états de liaison sur ce routeur. Le routeur propage ce LSA dans le réseau. Chaque routeur qui reçoit ce LSA en stocke une copie dans sa base de données LSA puis inonde ce LSA aux autres routeurs.
Après la mise à jour de la base de données, le routeur sélectionne une seule meilleure route pour chaque destination parmi toutes les routes disponibles. Le routeur utilise l’algorithme SPF pour sélectionner la meilleure route.
Comme les autres algorithmes de routage, SPF utilise également une composante métrique appelée coût pour sélectionner la meilleure route pour la table de routage.
Ce tutoriel est la dernière partie de notre article « Le protocole de routage OSPF expliqué avec des exemples ». Vous pouvez lire les autres parties de cet article ici.
La terminologie fondamentale d’OSPF expliquée
Ce tutoriel est la première partie de cet article. Dans cette partie, nous avons expliqué la terminologie de base de l’OSPF comme Feature , Avantage et Désavantage, Système autonome, concept de zone, ABR, IR, Lien, État ,LSA et LSDB avec exemple.
OSPF Condition et exigence de voisinage
Ce tutoriel est la deuxième partie de cet article. Le voisinage OSPF est construit entre deux routeurs seulement si la valeur de configuration de l’ID de zone, de l’authentification, de l’intervalle Hello et Dead, de la zone Stub et du MTU correspondent. Cette partie explique ces paramètres et l’adjacence OSPF en détail avec des exemples.
OSPF Neighbor States Explained with Example
Ce tutoriel est la troisième partie de cet article. Le processus d’adjacence OSPF passe par les sept états ; OSPF State down, OSPF State Init, OSPF State two ways, OSPF State Exstart, OSPF State Exchange, OSPF State Loading et OSPF State full. Cette partie explique ces états avec le processus de sélection DR BDR en détail avec des exemples.
Guide de configuration OSPF étape par étape
Ce tutoriel est la quatrième partie de cet article. La partie configuration d’OSPF comprend l’ID du processus, l’ID de la zone et le masque joker qui rendent sa configuration un peu plus difficile. Cette partie explique ces paramètres en détail avec des exemples.
OSPF Metric cost
Logiquement un paquet fera face à plus de surcharge en traversant une liaison série 56Kbps qu’en traversant une liaison Ethernet 100Mbps. Respectivement, il prendra moins de temps en traversant un lien à bande passante plus élevée qu’un lien à bande passante plus faible. OSPF utilise cette logique pour calculer le coût. Le coût est l’inverse de la proportion de la bande passante. Une bande passante plus large a un coût plus faible. Une bande passante inférieure a un coût plus élevé.
OSPF utilise la formule suivante pour calculer le coût
Coût = Bande passante de référence / Bande passante de l’interface en bps.
La bande passante de référence a été définie comme une valeur arbitraire dans la documentation OSPF (RFC 2338). Les vendeurs doivent utiliser leur propre largeur de bande de référence. Cisco utilise une bande passante de 100Mbps (108) comme bande passante de référence. Avec cette bande passante, notre équation serait
Coût = 108/bande passante de l’interface en bps
Points clés
- Le coût est une valeur entière positive.
- Toute valeur décimale serait arrondie à l’entier positif le plus proche.
- Toute valeur inférieure à 1 serait considérée comme 1.
Maintenant que nous connaissons l’équation, faisons quelques calculs et déterminons le coût par défaut de certaines interfaces essentielles.
Coût par défaut des interfaces essentielles.
| Type d’interface | bande passante | Calcul métrique | Coût |
| Lien Ethernet | 10Mbps | 100000000/10000000 = 10 | 10 |
| Lien FastEthernet | 100Mbps | 100000000/100000000 = 1 | 1 |
| Lien série | 1544Kbps(par défaut) | 100000000/1544000 = 64.76 | 64 |
Coût des lignes communes
| Ligne | Largeur de bande | Calcul métrique | Coût |
| Ligne de 56 Kbps | 56Kbps | 100000000/56000 = 1785.71 | 1785 |
| 64 Kbps ligne | 64Kbps | 100000000/64000 = 1562.5 | 1562 |
| 128 Kbps ligne | 128Kbps | 100000000/128000 = 781.25 | 781 |
| 512 Kbps ligne | 512 Kbps | 100000000/512000 = 195.31 | 195 |
| 1 Mbps line | 1Mbps | 100000000/1000000 = 100 | 100 |
| 10 Mbps line | 10Mbps | 100000000/10000000 = 10 | 10 |
| 100 Mbps ligne | 100Mbps | 100000000/100000000 = 1 | 1 |
| 1 Gbps ligne | 1Gbps | 100000000/100000000 0= 0.1 | 1 |
| 10 Gbps ligne | 10Gbps | 100000000/10000000000 = 0.01 | 1 |
SPT (Shortest Path Tree)
Le routeur OSPF construit un Shortest Path Tree. SPT est comme un arbre généalogique où le routeur est la racine et les réseaux de destination sont les feuilles. L’algorithme SPF calcule le coût de la branche entre les feuilles et la racine. La branche dont le coût est le plus faible sera utilisée pour atteindre la feuille. En langage technique, la route qui a la plus petite valeur de coût cumulé entre la source et la destination sera sélectionnée pour la table de routage.
Coût cumulé = Somme de tous les coûts des interfaces sortantes dans la route
Meilleure route pour la table de routage = Route qui a le coût cumulé le plus bas
Sommaire
- OSPF utilise l’arbre SPT pour calculer la meilleure route pour la table de routage.
- Un arbre SPT ne peut pas se développer au-delà de la zone. Donc, si un routeur a des interfaces dans plusieurs zones, il doit construire un arbre séparé pour chaque zone.
- L’algorithme SPF calcule toutes les routes possibles du routeur source au réseau de destination.
- Le coût cumulatif est la somme de tous les coûts des interfaces OSPF sortantes dans le chemin.
- Lorsqu’il calcule le coût cumulatif, OSPF ne considère que les interfaces sortantes dans le chemin. Il n’ajoute pas le coût des interfaces entrantes dans le coût cumulé.
- Si plusieurs routes existent, SPF compare les coûts cumulés. La route qui a le coût cumulé le plus bas sera choisie pour la table de routage.
Nous avons maintenant une compréhension de base de l’algorithme SPF. Dans la partie restante de ce tutoriel, nous apprendrons comment l’algorithme SPF sélectionne la meilleure route parmi les routes disponibles.
Créer un laboratoire de pratique comme illustré dans la figure suivante ou télécharger ce laboratoire de pratique pré-créé et charger dans le traceur de pratique.
Télécharger la topologie de pratique OSPF avec la configuration OSPF
Accéder à l’invite CLI de Router0.
Exécuter la commande show ip route ospf à partir du mode privilège pour visualiser toutes les routes apprises par le protocole OSPF.
Comme le montre la sortie, Router0 a six routes de OSPF dans la table de routage. Nous allons parcourir chaque route et découvrir pourquoi elle a été choisie comme la meilleure route pour la table de routage par OSPF.
Route 20.0.0.0
Nous avons trois routes pour obtenir le réseau 20.0.0.0/8. Calculons le coût cumulé de chaque route.
Via Route R0-R1-R2-R6
Via route R0 – R3 – R4 – R6
Via route R0 – R5 – R6
| Routeur | Sortir de l’interface | Bande passante | Calcul métrique | Coût |
| R0 | Fa0/1 | 100Mbps | 10000000000/100000000 = 1 | 1 |
| R5 | Fa0/0 | 100Mbps | 100000000/100000000 = 1 | 1 |
| R0 | Fa0/1 | 100Mbps | 100000000/100000000 = 1 | 1 |
| Coût cumulé de la route (1+ 1 + 1) =3 | ||||
Parmi ces routes, la route R0-R5-R6 a le coût cumulé le plus bas. Elle a donc été sélectionnée comme la meilleure route pour la table de routage.
Route 192.168.0.4
Via Route R0 – R1
Coût de série 0/0/0 de R0 (1562) + coût de série 0/0/1 de R1 (1562) = 3124 (coût cumulé)
Via Route R0 – R3 – R4 – R6 – R2
Via Route R0 – R5 – R6 – R2
Parmi ces routes, La route R0 – R5 – R6 – R2 a le coût le plus bas donc elle a été choisie pour la table de routage.
Route 192.168.0.8
Via Route R0 – R1
Coût de série 0/0/0 de R0 (1562) + coût de série 0/0/1 de R1 (1562) + coût de série 0/0/0 de R2 (1562) = 4686 (coût cumulé)
Via Route R0 – R3 – R4 – R6
Coût de série 0/0/1 de R0 (64) + coût de série 0/0/0 de R3 (64) + coût de série 0/0/1 de R4 (64). Coût série 0/0/1 de R4 (64) + Coût série 0/0/0 de R6 (64) = 256 (Coût cumulé)
Via Route R0 – R5 – R6
Coût FastEthernet 0/1 de Ro (1) + Coût FastEthernet 0/0 de R5 (1) + Coût série 0/0/0 de R6 (64) = 66 (Coût cumulé)
Parmi ces routes, La route R0 – R5 – R6 a le coût le plus bas donc elle a été choisie pour la table de routage.
Route 192.168.1.4
Via Route R0 – R1 – R2 – R6
Coût du Serial 0/0/0 de R0 (1562) + Serial 0/0/1 de R1 (1562) + Serial 0/0/0 de R2 (1562) + FastEthernet 0/0 de R6 (1) = 4687 (Coût cumulé)
Via R0 – R3 – R4 – R6
Coût du Serial 0/0/1 de R0 (64). Serial 0/0/1 cost (64) + Serial 0/0/0 cost (64) de R3 + Serial 0/0/1 cost (64) de R4 + FastEthernet 0/0 (1) de R6 = 193
Via R0 – R5
R0’s FastEthernet 0/1 cost (1) + FastEthernet 0/0 cost (1) de R5 = 2
Parmi ces routes, La route R0 – R5 a le coût le plus bas, elle a donc été sélectionnée comme la meilleure route.
Route 192.168.2.4
Via Route R0 – R1 – R2 – R6 – R4
Via Route R0 – R5 – R6 – R4
Coût du FastEthernet 0/1 de R0 (1) + coût du FastEthernet 0/0 de R5 (1) + coût du Serial 0/0/1 de R6 (64) + coût du Serial 0/0/1 de R6 (64) + coût du Serial 0/0/1 de R6 (64). 0/0/1 (64) + Serial 0/0/0 cost (64) de R4 = 130
Via Route R0 – R3
Le Serial 0/0/1 cost (64) de R0 + Serial 0/0/0 cost (64) de R3 = 128
Parmi ces routes, La route R0 – R3 a le coût le plus bas pour la destination 192.168.2.4.
Route 192.168.2.8
Via Route R0 – R3 – R4
Coût de série 0/0/1 de R0 (64) + coût de série 0/0/0 de R3 (64) + coût de série 0/0/1 de R4 (64) = 192
Via Route R0 – R1 – R2 – R6
Coût de série 0/0/0 de Ro (1562) + coût de série 0/0/1 de R1 (1562) + coût de série 0/0/0 de R2 (1562). Serial 0/0/0 cost (1562) + Serial 0/0/1 cost (64) de R6 = 4750
Via Route R0 – R5 – R6
R0’s FastEthernet 0/1 cost (1) + R5’s FastEthernet 0/0 cost (1) + R6’s Serial 0/0/1 cost (64) = 66
Route R0 – R5 – R6 a la plus petite valeur de coût.
Après avoir sélectionné la meilleure route pour chaque réseau OSPF de destination regarder aime la figure suivante.
Manipulation du coût de la route OSPF
Nous pouvons manipuler le coût de la route OSPF de deux façons.
- En modifiant la largeur de bande de l’interface
- En modifiant la valeur de la largeur de bande de référence
En modifiant la largeur de bande de l’interface
La commande Bandwidth du mode sous-interface est utilisée pour définir la largeur de bande de l’interface prise en charge.
Si la largeur de bande est définie par cette commande, OSPF l’utilisera. Si la largeur de bande n’est pas définie, il utilisera la largeur de bande par défaut de l’interface.
Lorsque nous activons une interface, le routeur lui attribue automatiquement une valeur de largeur de bande en fonction de son type. Par exemple, l’interface série a une valeur de bande passante par défaut de 1544k. Jusqu’à ce que nous changions cette valeur avec la commande bandwidth, elle sera utilisée là où elle est requise.
Laissez-moi clarifier une autre chose sur la bande passante. Changer la bande passante par défaut avec la commande bandwidth ne change pas la bande passante réelle de l’interface. Ni la bande passante par défaut, ni la bande passante définie par la commande bandwidth n’a quoi que ce soit à voir avec la bande passante réelle de la liaison de couche un.
Alors, à quoi sert cette commande ?
Cette commande n’est utilisée que pour influencer le protocole de routage qui utilise la bande passante dans le processus de sélection de route comme OSPF et EIGRP.
Nous avons déjà vu un exemple de cette méthode dans notre exemple. Nous avons changé la largeur de bande par défaut (1544Kbps) en largeur de bande personnalisée (64kbps) sur la série 0/0/0 de R0, la série 0/0/1 de R1 et la série 0/0/0 de R2. En raison de ce changement, R0 a pris un autre routeur pour le réseau 192.168.0.4.
Comprenons cela plus en détail.
Coût actuel pour la destination 192.168.0.4 à partir de R0
Via Route R0 – R1
Coût de la série 0/0/0 de R0 (1562) + coût de la série 0/0/1 de R1 (1562) = 3124 (coût cumulé)
Via Route R0 – R5 – R6 – R2
Via Route R0 – R3 – R4 – R6 – R2
Parmi ces routes, La route R0 – R5 – R6 – R2 a le coût le plus bas donc elle a été choisie pour la table de routage.
Et bien… Quelle route aurait été sélectionnée, si nous avions utilisé la bande passante par défaut ?
Coût pour la destination 192.168.0.4 depuis R0 avec la bande passante par défaut.
Via Route R0 – R1
Coût de la série 0/0/0 de R0 (64) + coût de la série 0/0/1 de R1 (64) = 128 (coût cumulé)
Via Route R0 – R5 – R6 – R2
Via Route R0 – R3 – R4 – R6 – R2
Parmi ces routes, La route R0 – R1 a le coût le plus bas, elle sera donc sélectionnée dans la table de routage. Ainsi, en changeant la bande passante de l’interface, nous avons réellement influencé le processus de sélection des routes.
En changeant la valeur de la bande passante de référence
Comme je l’ai mentionné précédemment, par défaut, OSPF utilise une bande passante de 100Mbps comme bande passante de référence. La modification de cette valeur changerait également le coût de la route. Si nous utilisons 1000Mbps comme bande passante de référence, le coût de la liaison 100Mbps deviendrait 10. Cela semble très bien, surtout si nous avons des liens à bande passante plus élevée dans notre réseau. Par exemple, jetez un coup d’œil sur la figure suivante.
Quelle route prendra R2 pour obtenir le réseau de 10.0.0.0/8?
Route R2 – R3
Dans cette route, nous avons deux points de sortie. Les deux points ont une vitesse par défaut de 1oo Mbps.
Coût FastEthernet de R2 (100000000/100000000) = 1
Coût FastEthernet de R3 (100000000/100000000) = 1
Coût de cette route 1 + 1 = 2
Route R2 – R1 – R3
Dans cette route nous avons trois points de sortie. Deux points de sortie (R2 et R1) ont un lien de 1 Gbps.
Coût FastEthernet de R2 (100000000/1000000000) = .1 (Tout ce qui est inférieur à 1 serait considéré comme 1)
Coût FastEthernet de R3 (100000000/1000000000) = .1 (Tout ce qui est inférieur à 1 serait considéré comme 1)
Coût FastEthernet de R3 (100000000/100000000) = 1
Coût de cette route 1 + 1 + 1 = 3
Avec la bande passante de référence par défaut, R2 choisira la route R2 – R3, ce qui n’est pas bon.
Nous pouvons ajuster la bande passante de référence avec la commande auto-cost reference-bandwidth ref-band.
Nous devons ajuster la bande passante de référence sur tous les routeurs du réseau. Une bande passante de référence mal adaptée peut amener les routeurs à exécuter l’algorithme SPF en permanence, ce qui pourrait créer un grave problème de performance.
La bande passante de référence est attribuée en Mbps. La plage valide est de 1 à 4294967. La bande passante de référence par défaut est de 100Mbps.
Sadiquement, packet tracer ne comprend pas cette commande. Pour la pratique de cette commande, veuillez utiliser un autre logiciel de simulation qui supporte cette commande ou utiliser un routeur réel.
Changeons la largeur de bande de référence à 1000Mbps sur les trois routeurs en utilisant les commandes suivantes
Router# configure terminalEnter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.Router (config)#router ospf 1Router (config-router)#auto-cost reference-bandwidth 1000% OSPF: Reference bandwidth is changed. Please ensure reference bandwidth is consistent across all routers.Router (config-router)#exitRouter #
Coût de la route avec la nouvelle référence. bandwidth
{module in_art_slot_10}
Route R2 – R3
Coût FastEthernet de R2 (1000000000/100000000) = 10
Coût FastEthernet de R3 (1000000000/100000000). = 10
Coût de cette route 10 + 10 = 20
Route R2 – R1 – R3
Coût FastEthernet de R2 (1000000000/1000000000) = 1
Coût FastEthernet de R3 (1000000000/1000000000) = 1
R3 FastEthernet (1000000000/1000000000) = 1
Coût FastEthernet de R3 (1000000000/100000000) = 10
Coût de cette route 1 + 1 + 10 = 12
Dans ce cas, la route R2-R1-R3 sera sélectionné, qui est la route la plus courte pour la destination.
C’est tout pour cet article. J’espère que maintenant vous avez une meilleure compréhension du protocole de routage OSPF. Dans le prochain article, je vais expliquer la liste d’accès en détail avec des exemples.