Chapitre 17. Routage Dynamique - OSPF et BGP

Si votre réseau commence à devenir vraiment gros ou si vous commencez à considérer Internet comme votre propre réseau, vous avez besoin d'outils qui routent dynamiquement vos données. Les sites sont souvent reliés entre eux par de multiples liens, et de nouveaux liens surgissent en permanence.

L'Internet utilise la plupart du temps les standards OSPF (RFC 2328) et BGP4 (RFC 1771). Linux supporte les deux, par le biais de gated et zebra.

Ce sujet est pour le moment hors du propos de ce document, mais laissez-nous vous diriger vers des travaux de référence :

Vue d'ensemble :

Cisco Systems Cisco Systems Designing large-scale IP Internetworks

Pour OSPF :

Moy, John T. "OSPF. The anatomy of an Internet routing protocol" Addison Wesley. Reading, MA. 1998.

Halabi a aussi écrit un très bon guide sur la conception du routage OSPF, mais il semble avoir été effacé du site Web de Cisco.

Pour BGP :

Halabi, Bassam "Internet routing architectures" Cisco Press (New Riders Publishing). Indianapolis, IN. 1997.

Il existe aussi

Cisco Systems

Using the Border Gateway Protocol for Interdomain Routing

Bien que les exemples soient spécifiques à Cisco, ils sont remarquablement semblables au langage de configuration de Zebra :-)

17.1. Configurer OSPF avec Zebra

Pedro Larroy Tovar

Contactez-moi si les informations qui suivent ne sont pas exactes ou si vous avez des suggestions. Zebra est un formidable logiciel de routage dynamique écrit par Kunihiro Ishiguro, Toshiaki Takada et Yasuhiro Ohara. Configurer OSPF avec zebra est simple et rapide mais, en pratique, il y a de nombreux paramètres dans le cas où vous auriez des besoins spécifiques. OSPF est l'abréviation de Open Shortest Path First et quelques une de ses fonctionnalités sont :

hiérarchique

Les réseaux sont regroupés par zones (areas), qui sont interconnectées par une zone épine dorsale qui sera appelée zone 0. Tout le trafic passe par la zone 0 et tous les routeurs de cette zone ont les informations de routage de toutes les autres zones.

convergence rapide

Les routes sont propagées très rapidement, comparé à RIP par exemple.

[Note] Note de publication

Avec le protocole OSPF, ce sont les états de liens ou Link States qui sont propagés, et non pas les routes. La quantité de données échangée entre routeurs OSPF est très inférieure à celle échangée entre routeurs RIP pour lequels la totalité de la table de routage est transmise périodiquement.

Tout changement d'un ou plusieurs états de liens provoque un recalcul de la topologie complète de l'aire OSPF. La rapidité de convergence d'OSPF est alors liée à l'algorithme de Dijkstra pour le calcul des routes. Si n est le nombre de sommets du graphe associé à la base de données topologique du domaine OSPF, la rapidité de convergence est d'un ordre qui varie de O(n) à O(n^2) en fonction du degré de maillage du réseau.

économie de bande passante

Utilise la multi-distribution à la place de la diffusion, ce qui évite de submerger les autres hôtes avec des informations de routage sans intérêt pour eux. La multi-distribution réduit ainsi le débit sur le réseau. De même, les routeurs internes (ceux dont toutes les interfaces sont situées dans la même zone) n'obtiennent pas d'informations sur les autres zones.

[Note] Note de publication

Les routeurs internes à une zone possèdent une entrée spécifique correspondant à chacun des réseaux d'une autre zone si l'on n'a pas synthétisé de super-réseau (fonction summary) au niveau des Area Border routers.

Les routeurs avec des interfaces dans plus d'une zone sont appelés Area Border Routers. Ils possèdent les informations de topologie sur les zones auxquelles ils sont connectés.

Utilisation intensive de CPU

OSPF est basé sur l'algorithme de Dijkstra Shortest Path First, qui est coûteux en temps de calcul comparé aux autres algorithmes de routage.

[Note] Note de publication

Les charges CPU et mémoire ne sont pas liées exclusivement à l'exécution de l'algorithme Dijkstra. Elles dépendent beaucoup de la gestion de la base de données des états de liens (Link States).

Ce n'est pas forcément mauvais, dans la mesure où le plus court chemin est calculé uniquement pour chaque zone. Donc, pour les réseaux de petite à moyenne taille, ce ne sera pas un problème ; vous ne vous en rendrez pas compte.

Information d'état de lien

OSPF prend en compte les caractéristiques spécifiques des réseaux et interfaces, telles que la bande passante, les défauts de liens et le coût monétaire.

Protocole ouvert et logiciel sous license GPL

OSPF est un protocole ouvert et Zebra est un logiciel sous license GPL, ce qui représente un avantage évident par rapport aux protocoles et logiciels propriétaires.

17.1.1. Prérequis

Noyau Linux :

Compilé avec CONFIG_NETLINK_DEV and CONFIG_IP_MULTICAST (Je ne sais pas si d'autres éléments sont également nécessaires).

Iproute
Zebra

Récupérez-le avec votre gestionnaire de paquet favori ou à partir de http://www.quagga.net.

17.1.2. Configurer Zebra

Prenons le réseau suivant comme exemple :

----------------------------------------------------
| 192.168.0.0/24                                   |
|                                                  |
|      Zone 0    100BaseTX Commuté                 |
|     Epine dorsale     Ethernet                   |
----------------------------------------------------
|           |                |              |
|           |                |              |
|eth1       |eth1            |eth0          |
|100BaseTX  |100BaseTX       |100BaseTX     |100BaseTX
|.1         |.2              |.253          |
---------   ------------   -----------      ----------------
|R Omega|   |R Atlantis|   |R Legolas|      |R Frodo       |
---------   ------------   -----------      ----------------
|eth0         |eth0             |             |          |
|             |                 |             |          |
|2MbDSL/ATM   |100BaseTX        |10BaseT      |10BaseT   |10BaseT
------------   ------------------------------------       -------------------------------
| Internet |   | 172.17.0.0/16        Zone 1      |       | 192.168.1.0/24 wlan  Zone 2 |
------------   |     Réseau etudiant (dortoir)    |       |   Sans fil de Barcelone     |
               ------------------------------------       -------------------------------

Ne soyez pas effrayé par ce diagramme, Zebra réalise la plus grande partie du travail automatiquement ; ce qui ne demandera aucun travail de saisie des routes avec Zebra. Il serait pénible de maintenir toutes ces routes à la main au quotidien. La chose la plus importante à maîtriser clairement, c'est la topologie du réseau. Faites particulièrement attention à la zone 0, puisque c'est la plus importante. Dans un premier temps, configurez Zebra en éditant zebra.conf et en l'adaptant à vos besoins :

hostname omega
password xxx 
enable password xxx
!
! Interface's description.
!
!interface lo
! description test of desc.
!
interface eth1
multicast
!
! Static default route
!
ip route 0.0.0.0/0 212.170.21.129
!
log file /var/log/zebra/zebra.log

Debian nécessite également l'édition de /etc/zebra/daemons pour qu'ils soient lancés au démarrage :

zebra=yes
ospfd=yes

Nous devons maintenant editer ospfd.conf si vous utilisez encore IPV4 ou ospf6d.conf si vous travaillez avec IPV6. Mon fichier ospfd.conf ressemble à ceci :

hostname omega
password xxx
enable password xxx
!
router ospf
  network 192.168.0.0/24 area 0
  network 172.17.0.0/16 area 1
!
! log stdout
log file /var/log/zebra/ospfd.log

Ceci indique à ospf la topologie de notre réseau.

17.1.3. Exécuter Zebra

Nous devons maintenant démarrer Zebra soit à la main en tapant "zebra -d", soit avec un script comme "/etc/init.d/zebra start". En regardant attentivement les logs de ospdfd, on peut voir les éléments suivants :

2002/12/13 22:46:24 OSPF: interface 192.168.0.1 join AllSPFRouters Multicast group.
2002/12/13 22:46:34 OSPF: SMUX_CLOSE with reason: 5   
2002/12/13 22:46:44 OSPF: SMUX_CLOSE with reason: 5
2002/12/13 22:46:54 OSPF: SMUX_CLOSE with reason: 5   
2002/12/13 22:47:04 OSPF: SMUX_CLOSE with reason: 5   
2002/12/13 22:47:04 OSPF: DR-Election[1st]: Backup 192.168.0.1
2002/12/13 22:47:04 OSPF: DR-Election[1st]: DR     192.168.0.1
2002/12/13 22:47:04 OSPF: DR-Election[2nd]: Backup 0.0.0.0
2002/12/13 22:47:04 OSPF: DR-Election[2nd]: DR     192.168.0.1
2002/12/13 22:47:04 OSPF: interface 192.168.0.1 join AllDRouters Multicast group.
2002/12/13 22:47:06 OSPF: DR-Election[1st]: Backup 192.168.0.2
2002/12/13 22:47:06 OSPF: DR-Election[1st]: DR     192.168.0.1
2002/12/13 22:47:06 OSPF: Packet[DD]: Negotiation done (Slave).
2002/12/13 22:47:06 OSPF: nsm_change_status(): scheduling new router-LSA origination
2002/12/13 22:47:11 OSPF: ospf_intra_add_router: Start

Ignorez le message SMUX_CLOSE pour l'instant dans la mesure où il concerne SNMP. Nous pouvons voir que 192.168.0.1 est routeur désigné (Designated Router) et que 192.168.0.2 est le le routeur désigné de sauvegarde (Backup Designated Router).

Nous pouvons également interagir avec zebra et ospfd en exécutant :

$ telnet localhost zebra
$ telnet localhost ospfd

Voyons comment les routes se sont propagées en se connectant à zebra :

root@atlantis:~# telnet localhost zebra
Trying 127.0.0.1...
Connected to atlantis.
Escape character is '^]'.
 
Hello, this is zebra (version 0.92a).
Copyright 1996-2001 Kunihiro Ishiguro.

User Access Verification
 
Password: 
atlantis> show ip route
Codes: K - kernel route, C - connected, S - static, R - RIP, O - OSPF,
B - BGP, > - selected route, * - FIB route
 
K>* 0.0.0.0/0 via 192.168.0.1, eth1
C>* 127.0.0.0/8 is directly connected, lo
O   172.17.0.0/16 [110/10] is directly connected, eth0, 06:21:53
C>* 172.17.0.0/16 is directly connected, eth0
O   192.168.0.0/24 [110/10] is directly connected, eth1, 06:21:53
C>* 192.168.0.0/24 is directly connected, eth1
atlantis> show ip ospf border-routers
============ OSPF router routing table =============
R    192.168.0.253         [10] area: (0.0.0.0), ABR
via 192.168.0.253, eth1
[10] area: (0.0.0.1), ABR
via 172.17.0.2, eth0

ou directement avec iproute :

root@omega:~# ip route
212.170.21.128/26 dev eth0  proto kernel  scope link  src 212.170.21.172 
192.168.0.0/24 dev eth1  proto kernel  scope link  src 192.168.0.1 
172.17.0.0/16 via 192.168.0.2 dev eth1  proto zebra  metric 20 
default via 212.170.21.129 dev eth0  proto zebra 
root@omega:~#

Nous pouvons voir les routes Zebra, qui n'étaient pas présentes auparavant. Il est vraiment agréable de voir apparaître les routes quelques secondes après le lancement de zebra et ospfd. Vous pouvez vérifier la connectivité avec les autres hôtes en utilisant ping. Les routes zebra sont automatiques. Vous pouvez ajouter un autre routeur au réseau, configurez Zebra et voilà !

Astuce ; vous pouvez utiliser :

tcpdump -i eth1 ip[9] == 89

pour analyser les paquets OSPF. Le numéro du protocole OSPF est 89 et le champ du protocole est le 9ième octet de l'en-tête ip.

OSPF possède de nombreux paramètres, spécialement pour les grands réseaux. Dans de prochains développements du HOWTO, nous montrerons des méthodes de réglages fins d'OSPF.