OSPF動(dòng)態(tài)路由協(xié)議課件

OSPF動(dòng)態(tài)路由協(xié)議6.1OSPF概述6.1.1OSPF特點(diǎn)OSPF無(wú)路由自環(huán)問(wèn)題。OSPF支持變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼VLSM。OSPF支持區(qū)域劃分、適應(yīng)大規(guī)模網(wǎng)路。OSPF支持等值路徑負(fù)載分擔(dān)（Cisco定義最大6條）。OSPF支持驗(yàn)證，防止對(duì)路由器、路由協(xié)議的攻擊行為6.1.1OSPF特點(diǎn)（續(xù)）OSPF路由變化時(shí)收斂速度快，可適應(yīng)大規(guī)模網(wǎng)路。OSPF並不週期性地廣播路由表，因此節(jié)省了寶貴的帶寬資源。OSPF被直接封裝於IP協(xié)議之上（使用協(xié)議號(hào)89），它靠自身的傳輸機(jī)制保證可靠性。OSPF數(shù)據(jù)包的TTL值被設(shè)為1，即OSPF數(shù)據(jù)包只能被傳送到一跳範(fàn)圍之內(nèi)的鄰居路由器。OSPF以組播地址發(fā)送協(xié)議報(bào)文（對(duì)所有DR/BDR路由器的組播地址：224.0.0.6；對(duì)所有的SPF路由器的組播地址：224.0.0.5）。6.1.2OSPF協(xié)議的基本術(shù)語(yǔ)1．路由器ID—RouterID2．鄰居（Neighbors）3．鄰接（Adjacency）4．指定路由器（DesignativeRouter，DR）5．備份指定路由器（BackupDesignativeRouter，BDR）6．DROTHER7．OSPF鏈路狀態(tài)資料庫(kù)6.2OSPF數(shù)據(jù)包類(lèi)型6.2.1OSPF數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)1．OSPF數(shù)據(jù)包類(lèi)型表6-2-1OSPF數(shù)據(jù)包類(lèi)型2．OSPF數(shù)據(jù)包頭部結(jié)構(gòu)圖6-2-1OSPF數(shù)據(jù)包頭部結(jié)構(gòu)6.2.25種類(lèi)型的OSPF數(shù)據(jù)包1．Hello數(shù)據(jù)包Hello數(shù)據(jù)包是編號(hào)為1的OSPF數(shù)據(jù)包。運(yùn)行OSPF協(xié)議的路由器每隔一定的時(shí)間發(fā)送一次Hello數(shù)據(jù)包，用以發(fā)現(xiàn)、保持鄰居（Neighbors）關(guān)係並可以選舉DR/BDR。2．鏈路狀態(tài)資料庫(kù)描述數(shù)據(jù)包鏈路狀態(tài)資料庫(kù)描述數(shù)據(jù)包（DataBaseDescription，DBD）是編號(hào)為2的OSPF數(shù)據(jù)包。該數(shù)據(jù)包在鏈路狀態(tài)資料庫(kù)交換期間產(chǎn)生。它的主要作用有三個(gè)：選舉交換鏈路狀態(tài)資料庫(kù)過(guò)程中的主/從關(guān)係。確定交換鏈路狀態(tài)資料庫(kù)過(guò)程中的初始序列號(hào)。交換所有的LSA數(shù)據(jù)包頭部。3．鏈路狀態(tài)請(qǐng)求數(shù)據(jù)包鏈路狀態(tài)請(qǐng)求數(shù)據(jù)包（LSA-REQ）是編號(hào)為3的OSPF數(shù)據(jù)包。該數(shù)據(jù)包用於請(qǐng)求在DBD交換過(guò)程發(fā)現(xiàn)的本路由器中沒(méi)有的或已過(guò)時(shí)的LSA包細(xì)節(jié)。4．鏈路狀態(tài)更新數(shù)據(jù)包鏈路狀態(tài)更新數(shù)據(jù)包（LSA-Update）是編號(hào)為4的OSPF數(shù)據(jù)包。該數(shù)據(jù)包用於將多個(gè)LSA泛洪，也用於對(duì)接收到的鏈路狀態(tài)更新進(jìn)行應(yīng)答。如果一個(gè)泛洪L(zhǎng)SA沒(méi)有被確認(rèn)，它將每隔一段時(shí)間（缺省是5秒）重傳一次。5．鏈路狀態(tài)確認(rèn)數(shù)據(jù)包鏈路狀態(tài)確認(rèn)數(shù)據(jù)包（LSA-Acknowledgement）是編號(hào)為5的OSPF數(shù)據(jù)包。該數(shù)據(jù)包用於對(duì)接收到的LSA進(jìn)行確認(rèn)。該數(shù)據(jù)包會(huì)以組播的形式發(fā)送。如果發(fā)送確認(rèn)的路由器的狀態(tài)是DR或者BDR，確認(rèn)數(shù)據(jù)包將被發(fā)送到OSPF路由器組播地址：224.0.0.5。如果發(fā)送確認(rèn)的路由器的狀態(tài)不是DR或者BDR，確認(rèn)將被發(fā)送到OSPF路由器組播地址：224.0.0.6。6.2.3LSA數(shù)據(jù)包1．鏈路狀態(tài)通告數(shù)據(jù)包（LSA）頭部格式表6-2-2LSA數(shù)據(jù)包類(lèi)型LSA頭圖6-2-6LSA頭部表6-2-3LSA類(lèi)型及對(duì)應(yīng)鏈路狀態(tài)ID2．路由器LSA路由器LSA主要包括以下內(nèi)容：該路由器是否是一個(gè)區(qū)域邊界路由器（ABR，見(jiàn)6.5節(jié)）。該路由器是否是一個(gè)自治系統(tǒng)邊界路由器（ASBR，見(jiàn)6.5節(jié)）。路由器鏈路的數(shù)量。鏈路類(lèi)型、鏈路數(shù)據(jù)、鏈路ID：不同鏈路類(lèi)型的這三個(gè)字段的內(nèi)容及含義不同。度量：指定鏈路的OSPF代價(jià)。表6-2-4不同類(lèi)型鏈路的對(duì)應(yīng)鏈路狀態(tài)ID和鏈路數(shù)據(jù)3．網(wǎng)路LSA網(wǎng)路LSA主要包括以下內(nèi)容：網(wǎng)路掩碼：與傳輸網(wǎng)相關(guān)的網(wǎng)路掩碼。接入（Attached）路由器：接入到傳輸網(wǎng)的所有路由器的路由器ID列表。6.3OSPF網(wǎng)路介質(zhì)分類(lèi)RFC將網(wǎng)路介質(zhì)類(lèi)型分為：NBMA和點(diǎn)到多點(diǎn)類(lèi)型。Cisco額外定義了三種網(wǎng)路介質(zhì)：點(diǎn)到點(diǎn)、廣播和點(diǎn)到多點(diǎn)非廣播。6.3.1點(diǎn)到點(diǎn)（PointtoPoint，PTP）在點(diǎn)到點(diǎn)類(lèi)型的介質(zhì)中，OSPF數(shù)據(jù)包以多播地址發(fā)送不選舉DR、BDROSPF路由器之間的hello數(shù)據(jù)包每10秒鐘發(fā)送一次，鄰居的死亡間隔時(shí)間為40秒圖6-3-1點(diǎn)到點(diǎn)鏈路6.3.2廣播網(wǎng)絡(luò)（Broadcast）需要選舉DR/BDR。OSPF路由器之間的hello數(shù)據(jù)包每10秒鐘發(fā)送一次，鄰居的死亡間隔時(shí)間為40秒。圖6-3-2廣播網(wǎng)絡(luò)6.3.3非廣播多路訪(fǎng)問(wèn)（NBMA）非廣播多路訪(fǎng)問(wèn)（Non-BroadcastMulti-Access，NBMA）類(lèi)型的介質(zhì)包括運(yùn)行幀中繼、X.25、ATM等協(xié)議的網(wǎng)路。對(duì)於NBMA網(wǎng)路，需要手工指定DR/BDR。之後，其運(yùn)行模式將同廣播網(wǎng)絡(luò)一樣。OSPF路由器之間的hello數(shù)據(jù)包每30秒鐘發(fā)送一次，鄰居的死亡間隔時(shí)間為120秒。非廣播多路訪(fǎng)問(wèn)（NBMA）6.3.4點(diǎn)到多點(diǎn)（PTMP）點(diǎn)到多點(diǎn)（PointtoMulti-Point，PTMP）類(lèi)型的介質(zhì)包括運(yùn)行幀中繼、X.25、ATM等協(xié)議的網(wǎng)路。在點(diǎn)到多點(diǎn)介質(zhì)中，不選舉DR/BDR。OSPF路由器之間的hello數(shù)據(jù)包每30秒鐘發(fā)送一次，鄰居的死亡間隔時(shí)間為120秒。點(diǎn)到多點(diǎn)6.3.5點(diǎn)到多點(diǎn)—非廣播（P2MP-NonBroadcast）不選舉DR/BDR。需要使用命令neighbor手工指定近鄰。OSPF路由器之間的hello數(shù)據(jù)包每30秒鐘發(fā)送一次，鄰居的死亡間隔時(shí)間為120秒。表6-3-1介質(zhì)特性表6.4SPF過(guò)程6.4.1OSPF鄰居狀態(tài)機(jī)1．OSPF鄰接建立過(guò)程O(píng)SPF鄰接建立過(guò)程主要會(huì)經(jīng)過(guò)以下一些階段或狀態(tài)：關(guān)閉（Down）狀態(tài)：沒(méi)有發(fā)送hello數(shù)據(jù)包，也沒(méi)有收到hello數(shù)據(jù)包。嘗試（Attempt）狀態(tài)：不停地向?qū)Ψ桨l(fā)送hello數(shù)據(jù)包。初始（Init）狀態(tài)：收到了對(duì)方的hello數(shù)據(jù)包。但對(duì)方?jīng)]有收到自己的hello報(bào)文。雙向（Two-Way）狀態(tài)：雙方均收到了對(duì)方的hello數(shù)據(jù)包。啟動(dòng)（ExStart）狀態(tài)：發(fā)送DBD報(bào)文，選舉主/從設(shè)備、設(shè)定初始序列號(hào)。交換（Exchange）狀態(tài)：互相交換LSA報(bào)頭資訊。裝入（Loading）狀態(tài)：向?qū)Ψ秸?qǐng)求自己沒(méi)有的或過(guò)時(shí)的LSA資訊，並在收到對(duì)方的更新LSA後添加到自己的鏈路狀態(tài)資料庫(kù)中。完成（Full）狀態(tài)：雙方的鏈路狀態(tài)資料庫(kù)完全相同。圖6-4-1OSPF鄰接建立過(guò)程2．OSPF鄰居狀態(tài)機(jī)圖6-4-2OSPF鄰居狀態(tài)機(jī)6.4.2SPF計(jì)算OSPF協(xié)議的核心是SPF，即最短路徑優(yōu)先演算法。OSPF使用Dijkstra演算法來(lái)產(chǎn)生最短生成樹(shù)。OSPF協(xié)議中的SPF計(jì)算路由過(guò)程如下：各路由器發(fā)送自己的LSA，其中描述了自己的鏈路狀態(tài)資訊。各路由器匯總收到的所有LSA，生成LSDB。各路由器以自己為根節(jié)點(diǎn)計(jì)算出最小生成樹(shù)，依據(jù)是鏈路的代價(jià)。各路由器按照自己的最小生成樹(shù)得出路由條目並安裝到路由表中。圖6-4-3OSPF中路由表生成過(guò)程圖6-4-4RouterB和RouterC的最短生成樹(shù)圖6-4-5RouterD和RouterE的最短生成樹(shù)6.5OSPF區(qū)域圖6-5-1多區(qū)域OSPF多區(qū)域OSPF中路由器的名稱(chēng)及用途區(qū)域內(nèi)路由器（InterAreaRouter，IAR）：該路由器負(fù)責(zé)維護(hù)本區(qū)域內(nèi)部路由器之間的鏈路狀態(tài)資料庫(kù)。骨幹（主幹）路由器：可以是區(qū)域內(nèi)路由器，也可以是區(qū)域邊界路由器。區(qū)域邊界路由器（AreaBorderRouter，ABR）：該路由器擁有所連接的區(qū)域的所有鏈路狀態(tài)資料庫(kù)並負(fù)責(zé)在區(qū)域之間發(fā)送LSA更新消息。自治系統(tǒng)邊界路由器（Autonomous