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1、OSPF原理和基本配置,ISSUE 1.0,日期：,杭州华三通信技术有限公司 版权所有，未经授权不得使用与传播,第一部分OSPF基本原理,OSPF是Open Shortest Path First（开放最短路径优先）的缩写。它是IETF组织开发的一个基于链路状态的内部网关协议，目前在互联网上大量的使用。本章主要介绍OSPF协议的工作原理，包括它的分层结构、网络类型、报文封装、邻居建立和维护等内容。,概述,协议概述分层结构网络类型报文和封装邻居建立和状态迁移LSDB更新,目录,RIP协议存在的问题,存在最大15跳的限制，不能适应大规模组网的需求周期性发送全部路由信息，占用大量的带宽资源路由收敛速
2、度慢以跳数作为度量值存在路由环路可能性,OSPF协议特点,没有路由跳数的限制使用组播更新变化的路由和网络信息路由收敛速度较快以开销（Cost）作为度量值采用的SPF算法可以有效的避免环路在互联网上大量使用，是运用最广泛的路由协议,邻居关系、LSDB和路由表,邻居表记录了建立了邻居关系的路由器LSDB中包含了所有的链路状态信息，并需要实时同步经过SPF算法计算出的路由存放在OSPF路由表中,生成OSPF路由,协议概述分层结构网络类型报文和封装邻居建立和状态迁移LSDB更新,目录,骨干区域与非骨干区域,骨干区域,非骨干区域,非骨干区域,骨干区域负责转发非骨干区域之间的路由,划分区域的优势,减少了区
3、域内LSDB中链路状态信息的数量，降低了运行OSPF协议对路由器性能的要求可以将相同功能性或者地理位置的路由器划分在一个区域内，以便于管理。隔离拓扑变化，减少路由震荡对整个自治系统的影响。,OSPF路由器类型,区域内路由器（Internal Router）区域边界路由器（ABR，Area Border Router）骨干路由器（Backbone Router）自治系统边界路由器（ASBR， Autonomous System Border Router ）,OSPF路由器类型示例,骨干区域,非骨干区域,非骨干区域,ABR,ASBR,Backbone Router,Internal Router
4、,Internal Router,RTA,RTB,RTC,RTD,RTE,RTF,RTG,协议概述分层结构网络类型报文和封装邻居建立和状态迁移LSDB更新,目录,Router ID,一台路由器如果要运行OSPF协议，则必须存在Router ID（RID）。RID是一个32比特无符号整数，可以在一个自治系统中唯一的标识一台路由器。RID可以手工配置，也可以自动生成。如果没有通过命令指定RID，将按照如下顺序自动生成一个RID：如果当前设备配置了Loopback接口，将选取所有Loopback接口上数值最大的IP地址作为RID；如果当前设备没有配置Loopback接口，将选取它所有已经配置IP地址
5、且链路有效的接口上数值最大的IP地址作为RID。,Router ID选取示例,Loopback 0：172.16.1.1/32,GE 0/0：192.168.1.1/24,GE 0/1：192.168.2.1/24,Router ID:172.16.1.1,GE 0/0：192.168.1.1/24,GE 0/1：192.168.2.1/24,GE 1/0：192.168.3.1/24,Router ID:192.168.2.1,RTA,RTB,OSPF网络类型,BroadcastNBMA（Non-Broadcast Multi-Access，非广播多点可达网络）P2MP（Point-to-M
6、ultiPoint，点到多点）P2P（Point-to-Point，点到点）,NBMA与P2MP,NBMA网络是指那些全连通的、非广播、多点可达网络。而P2MP网络，则并不需要一定是全连通的。NBMA是一种缺省的网络类型，而P2MP网络必须是由其它的网络强制更改的。NBMA网络采用单播发送报文，需要手工配置邻居。P2MP网络采用组播方式发送报文。,协议概述分层结构网络类型报文和封装邻居建立和状态迁移LSDB更新,目录,OSPF报文类型与封装,OSPF报文直接封装在IP报文中，协议号为89。,OSPF Packet,IP Header,链路层帧头,链路层帧尾,协议概述分层结构网络类型报文和封装邻
7、居建立和状态迁移LSDB更新,目录,建立邻居关系,RTB,RTA,Hello,Hello,RTB,RTA,启动OSPF,启动OSPF,发现邻居,维持邻居关系,RTB,RTA,Hello,邻居,RTB,RTA,Hello,邻居,邻居之间通过交换Hello报文，确认邻居是否工作正常如果在一定的时间间隔内，收不到邻居发来的Hello报文，就认为邻居已经失效，从邻居表中删除。,DR/BDR的选举,邻接关系 R =,n (n-1),邻接关系 R =,2 (n-2) + 1,RTA,RTB,RTD,RTE,RTA,RTB,RTC,RTD,RTE,DR,BDR,RTC,2,采用DR/BDR建立邻接关系，可以
8、降低需要维护的邻接关系数量,DR/BDR的选举原则,首先比较Hello报文中携带的优先级优先级最高的被选举为DR，优先级次高的被选举为BDR优先级为0的不参与选举优先级一致的情况下，比较Router IDRouter ID越大越优先保持稳定原则当DR/BDR已经选举完毕，就算一台具有更高优先级的路由器变为有效，也不会替换该网段中已经选举的DR/BDR成为新的DR/BDR。,DR/BDR的选举示例一,RTD,RTB,RTC,RTA,RID：192.168.4.1,RID：192.168.3.1,RID：192.168.1.1,RID：192.168.2.1,BDR,DR,DRother,RTD,
9、RTB,RTC,RTA,RID：192.168.4.1,RID：192.168.3.1,RID：192.168.1.1,RID：192.168.2.1,DRother,RTE,RID：192.168.5.1,RTE后来加入网络，虽然它的Router ID比原有的DR和BDR都高，但是出于稳定性的考虑，只能成为DRother路由器。,BDR,DR,DR/BDR的选举示例二,RTD,RTB,RTC,RTA,RID：192.168.4.1,RID：192.168.3.1,RID：192.168.1.1,DR,DRother,RTE,BDR,RID：192.168.5.1,RTD,RTB,RTC,RT
10、A,RID：192.168.4.1,RID：192.168.3.1,RID：192.168.1.1,DRother,RTE,RID：192.168.5.1,BDR,RID：192.168.2.1,RID：192.168.2.1,当DR失效时，BDR立刻成为新的DRDRother路由器进行竞争，Router ID高的成为新的BDR,DR,邻接关系建立过程（1）,网络云,Router ID 1.1.1.1,Router ID 2.2.2.2,10.1.0.1/24,10.1.0.2/24,DOWN,DOWN,Neighbors seen=0,DR=0.0.0.0,Hello,邻居表,Neighbo
11、rs seen=RTA,DR=RTB,Hello,邻居表,RTA,RTB,Neighbors seen=RTB,DR=RTB,Hello,邻接关系建立过程（2）,网络云,Router ID 1.1.1.1,Router ID 2.2.2.2,10.1.0.1/24,10.1.0.2/24,2-way,2-way,RTA,RTB,MS=1,M=1,Seq=x,I=1,DD,MS=1,M=1,Seq=y,I=1,DD,MS=0,M=1,Seq=y,I=0,DD,MS=1,M=1,Seq=y+1,I=0,DD,MS=0,M=1,Seq=y+1,I=0,DD,邻接关系建立过程（3）,网络云,Route
12、r ID 1.1.1.1,Router ID 2.2.2.2,10.1.0.1/24,10.1.0.2/24,Exchange,Exchange,RTA,RTB,将收到的LSA摘要和本地的LSDB比较，发现在LSDB里缺少部分LSA,LS Request,LS Update,LSAck,OSPF的状态机,Down,Attempt,Init,2-way,ExStart,Loading,Full,Exchange,协议概述分层结构网络类型报文和封装邻居建立和状态迁移LSDB更新,目录,LSDB更新,在LSDB中查找此条LSA,收到一条LSA更新报文,比较收到的LSA与本地LSA,将LSA刷新，同时
13、将序列号更新,加入LSDB,忽略收到的LSA,未查到,本地的LSA序列号更大,查到LSA,收到的LSA序列号更大,广播和NBMA网络中LSDB更新,RTD,RTB,RTC,RTA,DR,BDR,RTD,RTB,RTC,RTA,DR,BDR,LSU,LSU,LSU,LSU,在广播和NBMA网络中，链路状态发生变化时，主要是通过DR路由器发送更新报文。,OSPF协议的特点和分层结构OSPF协议的5类协议报文和4类网络类型OSPF协议的邻居建立过程和DR/BDR的选举OSPF协议的LSDB更新,小结,第二部分配置和优化OSPF协议,掌握OSPF协议的配置在协议的学习过程中是非常重要的，可以巩固对于所
14、学知识的了解程度。本章介绍了OSPF协议的配置步骤，以及OSPF的维护调试命令，阐述了在不同类型的网络中对于OSPF协议参数的修改方法，并且对于默认路由的配置方法也进行了讲解。,概述,OSPF基本功能配置OSPF基本配置示例OSPF显示与调试优化OSPF网络,目录,配置OSPF基本功能,启动OSPF进程,Routerospf process-id,配置OSPF区域,Router-ospf-1area area-id,配置区域所包含的网段并在指定网段的接口上使能OSPF,Router-ospf-1-area-0.0.0.0network network-address wildcard-mask
15、,Router ID的配置,配置设备的Router ID,Routerrouter id router-id,这种配置方法，所有协议的Router ID都被指定。,配置OSPF协议的Router ID,Routerospf process-id router-id router-id,这种配置方法，只配置OSPF协议使用的Router ID。,OSPF基本功能配置OSPF基本配置示例OSPF显示与调试优化OSPF网络,目录,OSPF单区域配置示例,RTA,RTB,10.0.0.1/24,10.0.0.2/24,Area0,RTA ospf 1 router-id 1.1.1.1RTA-ospf
16、-1 area 0RTA-ospf-1-area-0.0.0.0 network 10.0.0.0 0.0.0.255,RTB ospf 1 router-id 2.2.2.2RTB-ospf-1 area 0RTB-ospf-1-area-0.0.0.0 network 10.0.0.0 0.0.0.255,OSPF多区域配置示例,RTA,RTB,10.0.0.2/24,10.0.0.1/24,20.0.0.1/24,Area0,20.0.0.2/24,RTC,Area1,RTB ospf 1 router-id 2.2.2.2RTB-ospf-1 area 0RTB-ospf-1-area
17、-0.0.0.0 network 10.0.0.0 0.0.0.255RTB-ospf-1-area-0.0.0.0 quitRTB-ospf-1 area 1RTB-ospf-1-area-0.0.0.1 network 20.0.0.0 0.0.0.255,RTA ospf 1 router-id 1.1.1.1RTA-ospf-1 area 0RTA-ospf-1-area-0.0.0.0 network 10.0.0.0 0.0.0.255,RTC ospf 1 router-id 3.3.3.3RTC-ospf-1 area 1RTC-ospf-1-area-0.0.0.1 netw
18、ork 20.0.0.0 0.0.0.255,OSPF基本功能配置OSPF基本配置示例OSPF显示与调试优化OSPF网络,目录,显示OSPF邻居信息,邻居路由器的Router ID,1.1.1.1是10.0.0.0/24网段的BDR3.3.3.3是20.0.0.0/24网段的DR,该台路由器的Router ID,选举DR/BDR采用的优先级,Routerdisplay ospf peer OSPF Process 100 with Router ID 2.2.2.2 Neighbor Brief Information Area: 0.0.0.0 Router ID Address Pri D
19、ead-Time Interface State 1.1.1.1 10.0.0.1 1 35 GE0/0 Full/BDR Area: 0.0.0.1 3.3.3.3 20.0.0.1 1 35 GE0/0 Full/DR,显示OSPF接口信息,链路的OSPF网络类型,该台OSPF路由器在当前链路上的状态是BDR,Routerdisplay ospf interface OSPF Process 100 with Router ID 2.2.2.2 Neighbor Brief Information Area: 0.0.0.0 IP Address Type State Cost Pri D
20、R BDR 10.0.0.2 PTP P-2-P 1562 1 0.0.0.0 0.0.0.0 Area: 0.0.0.1 IP Address Type State Cost Pri DR BDR 20.0.0.2 Broadcast BDR 1 1 20.0.0.1 20.0.0.2,P2P链路上没有DR和BDR,显示OSPF路由信息,OSPF区域,路由发布者,Routerdisplay ospf routing OSPF Process 100 with Router ID 2.2.2.2 Routing Tables Routing for Network Destination Co
21、st Type NextHop AdvRouter Area 20.0.0.0/24 1 Transit 20.0.0.2 3.3.3.3 0.0.0.1 10.0.0.0/24 1 Transit 10.0.0.2 2.2.2.2 0.0.0.0 10.0.1.1/32 1 Stub 10.0.0.1 1.1.1.1 0.0.0.0,显示IP路由表中的OSPF路由,OSPF协议优先级为10,OSPF路由,Routerdisplay ip routing-table Routing Tables: Public Destinations : 8 Routes : 8 Destination/M
22、ask Proto Pre Cost NextHop Interface 1.1.1.1/32 OSPF 10 1 10.0.0.1 GE0/0 2.2.2.2/32 Direct 0 0 127.0.0.1 InLoop0 3.3.3.3/32 OSPF 10 1 20.0.0.1 GE0/1 10.0.0.0/24 Direct 0 0 10.0.0.2 GE0/0 10.0.1.1/32 OSPF 10 1 10.0.0.1 GE0/0 20.0.0.0/24 Direct 0 0 20.0.0.2 GE0/1 127.0.0.0/8 Direct 0 0 127.0.0.1 InLoo
23、p0 127.0.0.1/32 Direct 0 0 127.0.0.1 InLoop0,其它OSPF信息显示,显示OSPF摘要信息display ospf brief显示OSPF统计信息display ospf cumulative显示OSPF的错误信息display ospf error显示OSPF的LSDB信息display ospf lsdb,Routerdisplay ospf brief,Routerdisplay ospf cumulative,Routerdisplay ospf error,Routerdisplay ospf lsdb, debugging ospf eve
24、nt OSPF 100: Nbr 10.0.0.2 Rcv HelloReceived State Down - Init. OSPF 100: Nbr 10.0.0.2 Rcv 2WayReceived State Init - 2Way. OSPF 100: Nbr 10.0.0.2 Rcv AdjOk? State 2Way - ExStart. OSPF 100: Nbr 10.0.0.2 Rcv NegotiationDone State ExStart - Exchange. OSPF 100: Nbr 10.0.0.2 Rcv ExchangeDone State Exchang
25、e - Loading. OSPF 100: Nbr 10.0.0.2 Rcv LoadingDone State Loading - Full.,OSPF事件调试命令,RTA,10.0.0.1/24,10.0.0.2/24,Area0,RTB,GE 0/0,GE 0/0,其它OSPF调试命令,OSPF链路状态通告调试信息debugging ospf lsaOSPF报文调试信息debugging ospf packetOSPF路由计算调试信息debugging ospf spfOSPF进程调试信息,debugging ospf lsa,debugging ospf packet,debuggi
26、ng ospf spf,debugging ospf INTEGER,OSPF基本功能配置OSPF基本配置示例OSPF显示与调试优化OSPF网络,目录,OSPF网络类型及选举优先级配置,配置OSPF接口的网络类型,Router-GigabitEthernet0/0 ospf network-type broadcast | nbma | p2mp | p2p ,配置NBMA网络的邻居,Router-ospf-1 peer ip-address dr-priority dr-priority ,配置OSPF接口的路由器优先级,Router-GigabitEthernet0/0 ospf dr-p
27、riority priority,NBMA网络类型配置示例,帧中继网络,RTA,RTB,RTC,DLCI=20,DLCI=30,DLCI=40,RTA-ospf-1 peer 10.0.1.2RTA-ospf-1 peer 10.0.1.3 RTA-ospf-1 area 0RTA-ospf-1-area-0.0.0.0 network 10.0.1.0 0.0.0.255,RTB-ospf-1 peer 10.0.1.1RTB-ospf-1 peer 10.0.1.3RTB-ospf-1 area 0RTB-ospf-1-area-0.0.0.0 network 10.0.1.0 0.0.0
28、.255,RTC-ospf-1 peer 10.0.1.1RTC-ospf-1 peer 10.0.1.2RTC-ospf-1 area 0RTC-ospf-1-area-0.0.0.0 network 10.0.1.0 0.0.0.255,10.0.1.1/24,10.0.1.2/24,10.0.1.3/24,P2MP网络类型配置示例,帧中继网络,RTA,10.0.1.1/24,RTB,RTC,10.0.1.2/24,10.0.1.3/24,DLCI=50,DLCI=20,DLCI=30,DLCI=40,RTA-Serial5/0 fr map ip 10.0.1.3 20 broadcas
29、t RTA-Serial5/0 fr map ip 10.0.1.2 50 broadcast RTA-Serial5/0 ospf network-type p2mpRTA-ospf-1 area 0RTA-ospf-1-area-0.0.0.0 network 10.0.1.0 0.0.0.255,RTB-Serial5/0 fr map ip 10.0.1.1 30 broadcast RTB-Serial5/0 ospf network-type p2mpRTB-ospf-1 area 0RTB-ospf-1-area-0.0.0.0 network 10.0.1.0 0.0.0.25
30、5,RTC-Serial5/0 fr map ip 10.0.1.1 40 broadcast RTC-Serial5/0 ospf network-type p2mpRTC-ospf-1 area 0RTC-ospf-1-area-0.0.0.0 network 10.0.1.0 0.0.0.255,配置OSPF接口开销,配置OSPF接口的开销值,Router-GigabitEthernet0/0 ospf cost value,缺省情况下，接口按照当前的波特率自动计算开销。,配置OSPF接口的参考带宽,Router-ospf-1 bandwidth-reference value,缺省情况
31、下，带宽参考值为100Mbps，因此百兆和千兆以太网的接口开销都被计算为1。,OSPF接口开销配置示例,RTC display ip routing-tableDestination/Mask Proto Pre Cost1.1.1.1/32 OSPF 10 101,RTA,RTB,G0/0,G0/0,G0/0,Area0,G0/1,RTC,Area1,RTC interface GigabitEthernet0/0RTC-GigabitEthernet0/0 ospf cost 100,1.1.1.1/32,配置OSPF报文定时器,配置OSPF的Hello定时器,Router- ospf-1
32、 ospf timer hello seconds,配置OSPF的邻居失效时间,Router-ospf-1 ospf timer dead seconds,RTBdisplay ospf peer OSPF Process 100 with Router ID 2.2.2.2 Neighbor Brief Information Area: 0.0.0.0 Router ID Address Pri Dead-Time Interface State 1.1.1.1 10.0.0.1 1 35 GE0/0 Full/BDR,邻居失效定时器,报文定时器默认值,配置OSPF引入缺省路由,defau
33、lt-route-advertise always | cost cost | type type | route-policy route-policy-name | summary cost cost ,在OSPF视图下使用此命令用于将默认路由引入到OSPF路由区域always：如果本机没有配置默认路由，使用此参数可产生一个描述默认路由的LSA发布出去cost：该默认路由的度量值type：该LSA的类型,配置OSPF引入缺省路由示例（1）,Area1,Area0,RTA,RTB,RTBdisplay ip routing-tableDestination/Mask Proto Pre Co
34、st 0.0.0.0/0 O_ASE 150 1,RTC,RTA-ospf-1 default-route-advertise RTA ip route-static 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.0.2,配置OSPF引入缺省路由示例（2）,RTA-ospf-1 default-route-advertise always,Area1,Area0,RTA,RTB,RTBdisplay ip routing-tableDestination/Mask Proto Pre Cost 0.0.0.0/0 O_ASE 150 1,RTC,OSPF协议单区域和多区域的基本配置OSPF协议的查看和调试命令调整OSPF协议相关参数以优化网络OSPF协议缺省路由的配置,小结,
