OSPF路由協(xié)議分析

OSPF協(xié)議OSPF內(nèi)容結(jié)構(gòu)OSPF工作原理網(wǎng)絡(luò)類型基本配置鄰接過程系統(tǒng)概述鄰居表拓?fù)浔砺酚杀砀鱾€(gè)狀態(tài)鄰接條件報(bào)文類型網(wǎng)絡(luò)類型/DR/BDR基本配置舉例IGP/RouterID/Area/COST/鄰居/鄰接OSPF概述-基本特點(diǎn)OSPF(OpenShortestPathFirst開放式最短路徑優(yōu)先)是一個(gè)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議,用于在單一自治系統(tǒng)內(nèi)決策路由協(xié)議號(hào)為89，管理距離為110(rip使用UDP協(xié)議的520端口)支持區(qū)域劃分（area),能夠適合大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)是鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，路由變化收斂速度快組播發(fā)送報(bào)文(224.0.0.5/224.0.0.6)IPHeaderProtocolNumberFrameHeaderCRCPacketPayloadFramePayload89-OSPFOSPF概述-IGPOSPF內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議:

用于在單一自治系統(tǒng)(AS)內(nèi)決策路由自治系統(tǒng)（(Autonomous

System):執(zhí)行統(tǒng)一路由策略的一組網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的組合AS1AS2例如：RIPOSPF等例如：BGP外部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議（EGP）

用來連接不同的AS內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議（IGP）OSPF概述-Area區(qū)域號(hào)是一個(gè)32bit的整數(shù)區(qū)域0保留為骨干區(qū)非骨干區(qū)一定要連接到骨干區(qū)ASArea0Area1Area2骨干區(qū)域邊界路由器了解Area0和Area2的鏈路信息OSPF概述-RouterIDRouterID

一個(gè)32-bit的無符號(hào)整數(shù)，是一臺(tái)路由器的唯一標(biāo)識(shí)，在整個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)唯一RouterID選舉首先，路由器選取它所有Loopback接口上數(shù)值最小的IP地址;如果沒有Loopback接口，就在所有物理端口中選取一個(gè)數(shù)值最小的IP地址;OSPF概述-度量值OSPF是基于路由器每一個(gè)接口指定的代價(jià)（cost）決定最短路徑計(jì)算公式:COST=108/BW（1~65535，用16位無符號(hào)整數(shù)表示）一條路由的代價(jià)：是指沿著到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)的路由路徑上所有出站接口的代價(jià)之和!100M128KABCC學(xué)習(xí)到的10網(wǎng)段的Cost是多少？108/100M＝1108/128K＝781Cost值為1＋1＋781＝78310100MOSPF概述-鄰居和鄰接鄰居(Neighbor):物理概念:同一個(gè)網(wǎng)段上運(yùn)行OSPF的路由器可以成為鄰居.標(biāo)志:TWO-WAY狀態(tài)鄰接(Adjacency):

邏輯概念:鄰居路由器彼此完全交換LSA從而達(dá)到LSDB一致的狀態(tài).標(biāo)志:FULL狀態(tài)階段思考題1.OSPF位于TCP/IP協(xié)議棧中的哪一層?2.OSPF為什么要引入?yún)^(qū)域的概念?3.OSPF形成鄰接一定要先成為鄰居嗎?階段進(jìn)程OSPF工作原理網(wǎng)絡(luò)類型基本配置鄰接過程系統(tǒng)概述鄰居表拓?fù)浔砺酚杀鞩GP/RouterID/Area/COST/鄰居/鄰接OSPF工作原理鄰居列表列出每臺(tái)路由器全部已經(jīng)建立的鄰居路由器鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)（LSDB）列出網(wǎng)絡(luò)中其他路由器的信息，由此顯示了全網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渎酚杀砹谐鐾ㄟ^SPF算法計(jì)算出的到達(dá)每個(gè)相連網(wǎng)絡(luò)的最佳路徑ABCDEF以A為例，A的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中保存著OSPF網(wǎng)絡(luò)的所有鏈路信息A以自己為中心，計(jì)算到達(dá)每個(gè)路由器最近的鏈路1111111.51.5生成一個(gè)最短路徑樹根據(jù)最短路徑樹，生成路由表鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)最短路徑樹Djkstra算法建立鄰接關(guān)系路由表學(xué)習(xí)鏈路狀態(tài)信息鏈路狀態(tài)信息InterfacesLink（鏈路）:對(duì)應(yīng)路由器的接口Linkstate:描述路由器的接口與它鄰居工作狀態(tài)的信息：接口的IP地址和掩碼，接口連接的網(wǎng)絡(luò)類型鏈路的度量(cost)等全部鏈路狀態(tài)信息組成一個(gè)鏈路狀態(tài)庫(kù)。鏈路狀態(tài)協(xié)議的工作過程各路由器發(fā)送自己的LSA，其中描述了自己的鏈路狀態(tài)信息。各路由器最終收到所有路由器的LSA，把它放在LSA數(shù)據(jù)庫(kù)中，生成LSDB（數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)際上就是全網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，它在全網(wǎng)范圍內(nèi)是一致的，這稱為鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的同步）再將LSDB轉(zhuǎn)為一張帶權(quán)有向圖，即是對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞恼鎸?shí)反應(yīng)（顯然，4臺(tái)路由器得到的是一張完全相同的圖）。各路由器以自己為根節(jié)點(diǎn)計(jì)算到達(dá)每點(diǎn)的最短路徑，即形成最小生成樹（依據(jù)是鏈路的代價(jià)）。各路由器按照自己的最小生成樹得出路由條目并安裝到路由表中。鏈路狀態(tài)協(xié)議的工作過程階段進(jìn)程OSPF工作原理網(wǎng)絡(luò)類型基本配置鄰接過程系統(tǒng)概述鄰居表拓?fù)浔砺酚杀砀鱾€(gè)狀態(tài)鄰居條件報(bào)文類型IGP/RouterID/Area/COST/鄰居/鄰接OSPF數(shù)據(jù)包類型OSPF數(shù)據(jù)包類型Hello報(bào)文發(fā)現(xiàn)及維持鄰居關(guān)系，選舉DR，BDRDD報(bào)文本地LSDB的摘要LSR報(bào)文向?qū)Χ苏?qǐng)求本端沒有或?qū)Χ说母碌腖SALSU報(bào)文向?qū)Ψ桨l(fā)送其需要的LSALSAck報(bào)文收到LSU之后，進(jìn)行確認(rèn)OSPF協(xié)議數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)OSPF鄰接建立過程(一)

172.16.5.1/24E0172.16.5.2/24E1ABDownStateHelloDownState

–OSPF已啟動(dòng)并且發(fā)送了Hello包，但沒有收到對(duì)端的Hello包。172.16.5.1/24E0172.16.5.2/24E1RouterBNeighborsList172.16.5.1/24,intE1IamrouterID172.16.5.1andIseenoone.DownStateInitStateABHelloOSPF的Hello數(shù)據(jù)包的目的地址通常為

224.0.0.5，其中包含RouterID信息InitState

–收到了Hello包，但其中不包含該路由器的RouterIDOSPF鄰接建立過程(一)

172.16.5.1/24E0IamrouterID172.16.5.2,andIsee172.16.5.1.172.16.5.2/24E1RouterBNeighborsList172.16.5.1/24,intE1IamrouterID172.16.5.1andIseenoone.DownStateInitStateABHelloOSPF鄰接建立過程(一)

172.16.5.1/24E0IamrouterID172.16.5.2,andIsee172.16.5.1.RouterANeighborsList172.16.5.2/24,intE0172.16.5.2/24E1RouterBNeighborsList172.16.5.1/24,intE1IamrouterID172.16.5.1andIseenoone.DownStateInitStateTwo-WayStateABHelloTwo-wayState–

收到Hello包，而且包含有自己路由器的RouterID。OSPF鄰接建立過程(一)

OSPF鄰接條件

為鄰居路由器

數(shù)據(jù)庫(kù)同步階段：路由器之間通過交換數(shù)據(jù)庫(kù)描述報(bào)文DD、鏈路狀態(tài)請(qǐng)求和鏈路狀態(tài)更新報(bào)文，確保在鄰居路由器的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中包含有相同的數(shù)據(jù)庫(kù)信息，目的是使其中一臺(tái)路由器成為：主路由器（master）而使另一臺(tái)路由器成為從路由器，主路由器將控制數(shù)據(jù)庫(kù)描述報(bào)文的信息交換除非鄰居路由器之間Hello報(bào)文參數(shù)不匹配，一般情況下，在點(diǎn)到點(diǎn)鏈路類型的鄰居關(guān)系總可以形成鄰接關(guān)系；而在廣播型網(wǎng)絡(luò)和NBMA上，將需要選取DR和BDR路由器，所有路由器與DR和BDR建立鄰接關(guān)系，但其它路由器不存在鄰接關(guān)系OSPF鄰接建立過程(二)這是我的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的匯總信息。DBDafadjfjorqpoeru39547439070713ExchangeState這是我的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的匯總信息。DBDafadjfjorqpoeru39547439070713E0172.16.5.1DRE0172.16.5.3不,我將開發(fā)發(fā)起鏈路信息的交互，因?yàn)槲覔碛懈叩膔outerID.我將發(fā)起鏈路信息的交互，因?yàn)槲业膔outerID是172.16.5.1.Helloafadjfjorqpoeru39547439070713Helloafadjfjorqpoeru39547439070713ExstartStateDRDROSPF鄰接建立過程(三)FullState我需要172.16.6.0/24這個(gè)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò).給您172.16.6.0/24.我已收到,謝謝LSRafadjfjorqpoeru39547439070713LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713LSUafadjfjorqpoeru39547439070713LoadingStateE0172.16.5.1E0

172.16.5.3我已經(jīng)收到您的目錄,謝謝LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713DRDRLSAckafadjfjorqpoeru39547439070713OSPF鄰居條件Helloafadjfjorqpoeru39547439070713RouterIDHello/deadintervals*NeighborsArea-ID*RouterpriorityDRIPaddressBDRIPaddressAuthenticationpassword*Stubareaflag*帶*號(hào)的項(xiàng)目必須要一致HelloADECB階段思考題1.OSPF有多少個(gè)狀態(tài)機(jī)?2.OSPF有幾種報(bào)文?3.OSPF建立鄰居有哪些必要條件?階段進(jìn)程OSPF工作原理網(wǎng)絡(luò)類型基本配置鄰接過程系統(tǒng)概述鄰居表拓?fù)浔砺酚杀砀鱾€(gè)狀態(tài)鄰接條件報(bào)文類型網(wǎng)絡(luò)類型/DR/BDRIGP/RouterID/Area/COST/鄰居/鄰接OSPF網(wǎng)絡(luò)類型Point-to-PointNBMABroadcast

MultiaccessX.25

FrameRelayOSPF網(wǎng)絡(luò)類型路由器接口類型不同，在建立鄰接關(guān)系操作也不同網(wǎng)絡(luò)類型舉例廣播多路訪問BMA以太網(wǎng)非廣播多路訪問NBMA幀中繼、X.25點(diǎn)到點(diǎn)P2PPPP，HDLC點(diǎn)到多點(diǎn)P2MP多個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)鏈路的集合OSPF的DR與BDR(一)ACBDEABCED廣播網(wǎng)絡(luò)中建立鄰接關(guān)系構(gòu)成n(n一1)／2個(gè)鄰接關(guān)系如果直連的路由器互相都建立鄰接關(guān)系這種方法非常煩瑣！不可取！OSPF的DR與BDR(二)ACBDE(DR)ABCED(DR)構(gòu)成N-1個(gè)鄰接關(guān)系OSPF的DR與BDR(三)DRBDR通過Hello報(bào)文選擇DR(DesignatedRouter)和BDR（(BackupDesignatedRouter)來代表OSPF網(wǎng)段其他的路由器(DRothers)只和DR及BDR路由器之間形成鄰接關(guān)系OSPF的DR與BDR(四)P=1P=0P=1P=3P=2HelloDRBDR通過組播發(fā)送Hello報(bào)文具有最高OSPF優(yōu)先級(jí)的路由器會(huì)被選為DR（缺省為1，設(shè)置范圍是0至255，0表示不能被選為DR或BDR）。如果OSPF優(yōu)先級(jí)相同，則具有最高RouterID的路由器會(huì)被選為DRDR的工作過程(每個(gè)子網(wǎng)一個(gè)DR/BDR)BDRLSU---224.0.0.6（DR/BDR）LSU---224.0.0.5（其它路由器）DRotherP=1P=0P=1P=3P=2DRBDRHelloP=2P=1DR2LSULSU1x4LSULSU33LSUP=1DRotherDRotherP=1

向DR/BDR發(fā)送的OSPF數(shù)據(jù)包的目的地址為224.0.0.6DR向其它路由器發(fā)送的OSPF數(shù)據(jù)包的目的地址為224.0.0.5DR/BDR是路由器接口的特性，而不是整個(gè)路由器特性Point-to-Point鏈接通常是采用PPP或HDLC封裝的串行接口

或幀中繼/ATM中的點(diǎn)到點(diǎn)子接口

不需要選舉DR/BDROSPF自動(dòng)探測(cè)這種接口類型OSPF數(shù)據(jù)包在這種網(wǎng)絡(luò)類型中使用目的IP地址224.0.0.5在NBMA拓?fù)渲羞x舉DR/BDROSPF將NBMA看做廣播型媒介。在全網(wǎng)狀拓?fù)渲幸x舉DR/BDR，但NBMA網(wǎng)絡(luò)并不總是全網(wǎng)狀的。是否選舉DR/BDR取決于NBMA的拓?fù)?，例如設(shè)置了點(diǎn)到點(diǎn)子接口的幀中繼網(wǎng)絡(luò)不選舉DR/BDR。更改路由器接口優(yōu)先級(jí)的命令：ipospfpriority[priority]決定DR和BDRX.25

FrameRelay發(fā)送Hello消息接口類型為點(diǎn)到點(diǎn)接口類型為點(diǎn)到多點(diǎn)接口類型為廣播接口類型為NBMA選擇DR和BDR發(fā)送DBD請(qǐng)求/發(fā)送LSU生成完整的LSDB形成鄰接關(guān)系OSPF的鄰接過程總結(jié)階段思考題1.OSPF有哪幾種網(wǎng)絡(luò)類型?2.DR/BDR有什么意義?3.在哪種網(wǎng)絡(luò)類型里會(huì)出現(xiàn)DR/BDR4.DR/BDR選舉規(guī)則是什么?階段進(jìn)程OSPF工作原理網(wǎng)絡(luò)類型基本配置鄰接過程系統(tǒng)概述鄰居表拓?fù)浔砺酚杀砀鱾€(gè)狀態(tài)鄰接條件報(bào)文類型網(wǎng)絡(luò)類型/DR/BDR基本配置舉例IGP/RouterID/Area/COST/鄰居/鄰接配置loopback接口地址Router(config)#interfaceloopback1Router(config-if)#ipaddressIP地址掩碼啟動(dòng)OSPF路由進(jìn)程Router(config)#routerospf進(jìn)程號(hào)

指定OSPF協(xié)議運(yùn)行的接口和所在的區(qū)域Router(config-router)#network網(wǎng)絡(luò)號(hào)反向掩碼area

區(qū)域號(hào)本路由器的進(jìn)程號(hào)，用于標(biāo)識(shí)同一路由器上的多個(gè)OSPF進(jìn)程可以是網(wǎng)絡(luò)地址、子網(wǎng)地址、接口地址指明網(wǎng)絡(luò)所屬區(qū)域，此處是0---骨干區(qū)域用于產(chǎn)生路由器的RouterID192.168.1.0/24子網(wǎng)掩碼：255.255.255.0反向掩碼：0.0.0.255子網(wǎng)掩碼為1的位，在反向掩碼中為0；子網(wǎng)掩碼為0的位，在反向掩碼中為1。例如：192.168.2.0/28的反向掩碼應(yīng)該是多少？反向掩碼：0.0.0.15配置命令(一)配置環(huán)回地址Router(config)#interfaceloopback0Router(config-if)#ipaddress172.16.17.5255.255.255.255如果配置新的環(huán)回接口地址時(shí)，OSPF進(jìn)程已經(jīng)啟動(dòng)，則該環(huán)回接口地址不參與RouterID的選舉，除非重新啟動(dòng)路由器或關(guān)掉OSPF進(jìn)程后重啟。配置命令(二)router-idip-address

后面可跟任意的32比特IP地址(點(diǎn)分十進(jìn)制形式)。如果執(zhí)行該命令時(shí)，OSPF進(jìn)程已經(jīng)啟動(dòng)，需要重新啟動(dòng)路由器或執(zhí)行下列命令后新的RouterID才生效:Router(config-router)#Router(config)#routerospf1Router(config-router)#router-id172.16.1.1Router#clearipospfprocessclearipospfprocess

Router#配置命令(三)OSPFrouter-id命令優(yōu)先級(jí)的設(shè)置范圍是0至255。設(shè)置為0意味著該接口所在的子網(wǎng)中此路由器不能被選為DR或BDR。缺省的接口優(yōu)先級(jí)是1

。配置命令(四)設(shè)置OSPF的優(yōu)先級(jí)Router(config-if)#

bandwidthkilobits

(例如64=64,000bps)問題：GigabitEthernet及更高速率=1配置命令(五)修改OSPF的度量值設(shè)置OSPF的計(jì)時(shí)器Rtr(config-if)#ipospfhello-interval

secondsRtr(config-if)#ipospfdead-interval

seconds如果網(wǎng)絡(luò)中有多個(gè)廠商的設(shè)備，可能需要調(diào)整這些間隔值。缺省情況下：在多路訪問和點(diǎn)到點(diǎn)鏈路上缺省Hello間隔為10秒，Dead間隔40秒在NBMA網(wǎng)絡(luò)中缺省Hello間隔為30秒，Dead間隔120秒。注意：為了交換信息，相鄰由器必須有相同的hello和dead間隔。配置命令(六)default-informationoriginate[always]

Router(config-router)#不帶always參數(shù)時(shí)，僅當(dāng)本路由器的路由表中含有缺省路由時(shí)才會(huì)向鄰居傳播0.0.0.0的缺省路由帶always參數(shù)時(shí)，無論本路由器的路由表中是否含有缺省路由都會(huì)向鄰居傳播0.0.0.0的缺省路由在OSPF域中傳播缺省路由配置命令(七)在OSPF域中配置缺省路由的實(shí)例CompanyXCiscoArouterospf20network10.0.0.00.255.255.255area0

default-informationoriginate

iproute0.0.0.00.0.0.0s0

S0PublicNetworkCompanyXPublicNetworkCiscoARBRoutingTable<Textomit>Gatewayoflastresortis10.1.0.2tonetwork0.0.0.010.0.0.0/16issubnetted,1subnetsC10.1.0.0isdirectlyconnected,Serial1O*E20.0.0.0/0[110/10]via10.1.0.2,00:02:23,Serial1RBS1S0在OSPF域中配置缺省路由的實(shí)例ZTE_GER08#showipospfneighborOSPFRouterwithID(10.21.100.110)(ProcessID110)Neighbor10.21.100.109Inthearea0.0.0.0viainterfacegei_2/110.21.100.49NeighborisBDRStateFULL,priority1,Cost1Queuecount:Retransmit0,DD0,LSReq0Deadtime:00:00:31Options:0x2InFullStatefor6d13h查看命令(1)查看鄰居表鄰居的RouterID鄰居為BDR已經(jīng)鄰接,優(yōu)先級(jí)為1,開銷為1形成鄰居剩余時(shí)間ZTE_GER08#showipospfdatabaseOSPFRouterwithID(10.21.100.110)(ProcessID110)RouterLinkStates(Area0.0.0.0)LinkIDADVRouterAgeSeq#ChecksumLinkcount10.21.100.10110.21.100.1011500x800002470x8f9f15NetLinkStates(Area0.0.0.0)LinkIDADVRouterAgeSeq#Checksum10.21.100.3010.21.100.1065360x80000e600x5e0aType-5ASExternalLinkStatesLinkIDADVRouterAgeSeq#ChecksumTag0.0.0.010.21.100.1106230x80001c900x75bd3

查看命令(2)查看鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)類型1的LSA類型3的LSA類型5的LSAZTE_GER08#showipospfinterfacegei_2/1OSPFRouterwithID(10.21.100.110)(ProcessID110)gei_2/1isupInternetAddress10.21.100.50255.255.255.252enableUpfor6d13hInthearea0.0.0.0DRCost1,Priority255,N