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Le troisième protocole de routage interne, basé sur l'algorithme du plus court chemin, s'appelle OSPF (Open Shortest Path First). Relativement plus difficile à mettre en oeuvre que RIPng, il est beaucoup plus efficace dans les détections et la suppression des boucles dans les phases transitoires. Ce protocole est basé sur plusieurs sous-protocoles, dont un qui permet une inondation fiable du réseau. Les routeurs possèdent alors chacun une copie des configurations de tous les routeurs présents sur le réseau, et peuvent calculer simultanément le plus court chemin pour aller vers l'ensemble des destinations.

Pour réduire la durée des calculs et surtout pour éviter un recalcul complet des routes à chaque changement de configuration, OSPF offre la possibilité de découper le réseau en aires. Une aire principale appelée backbone relie toutes les autres aires. Les réseaux trouvés dans une aire donnée sont envoyés aux autres aires par les routeurs qui sont en frontière d'aire.

OSPF a été adapté à IPv6 (RFC 2740) ; la version est passée de 2 à 3. La plupart des algorithmes implementés dans OSPFv2 ont été réutilisés en OSPFv3 ; bien évidemment, certains changements ont été nécessaires en vue de l'adaptation aux fonctionnalités d'IPv6.

En IPv6, la notion IPv4 de sous-réseau est remplaçée par celle de lien. Un lien correspond à un ensemble de machines directement connectées au niveau de la couche liaison. Une aire correspond à un ensemble de réseaux interconnectés. La notion de portée (lien, aire, ...) utilise le mécanisme de portée d'IPv6.

OSPF a opéré à une modification du format des champs adresses en vue d'accepter les nouvelles adresses IPv6. Afin de rendre le coeur d'OSPF indépendant du protocole réseau et de le restreindre au transport d'informations sur la topologie, les informations d'adressage ont été retirées des formats des paquets et des LSA (Link State Advertisements) sauf pour les LSUA (Link State Update Packets) qui utilisent un champ "LSA payload" contenant une adresse IPv6. Les LSA contiennent uniquement des informations sur la topologie du réseau, les routeurs voisins étant identifiés par un numéro de routeur (Router_ID). En liaison étroite avec ce champ d'identification, un champ diffusion a été ajouté afin de déterminer la portée des paquets. Ce champ peut prendre trois valeurs correspondant à une diffusion sur le lien-local, dans l'aire ou dans le domaine de routage.

Un lien peut supporter plusieurs instances du protocole OSPFv3, ce qui permet de l'utiliser plus facilement sur des liens partagés entre plusieurs domaines de routage. OSPFv3 utilise des adresses lien-local pour l'échange sur les liens. Le mécanisme de sécurité de OSPFv2 a été remplacé par les mécanismes d'authentification et de confidentialité d'IPsec.

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