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1、OSPF协议原理,ISSUE 1.0,1,本课程由浅入深的讲解OSPF协议基本概念，OSPF路由计算过程，各种类型的LSA，以及如何合理规划设计OSPF网络。学完本课程，无论您是新手，还是资深专家，都能从中获益匪浅。,2,学习指南,本课程全套资料包括培训胶片、配套原理教材、多媒体课件、试题、演练案例和教师教学指导书，合理有效利用上述资料您将会取得良好的学习效果。,3,参考资料,VRP 3.30 操作手册、命令手册RFC1583,RFC1587,RFC2178,RFC2328,RFC2370TCP/IP协议卷,4,目标,学习完此课程，您将会：掌握OSPF协议的基本概念掌握OSPF协议的基本原理设
2、计规划OSPF网络,5,什么是路由？,路由是指导IP报文发送的路径信息。,（N,R1,M）,R1,目标网络N,其它网络,6,路由的来源（Protocol）,链路层协议发现的路由开销小，配置简单，无需人工维护。只能发现本接口所属网段的路由。手工配置静态路由无开销，配置简单，需人工维护，适合简单拓朴结构的网络。动态路由协议发现的路由开销大，配置复杂，无需人工维护，适合复杂拓朴结构的网络。,7,路由协议的基本原理,动态路由协议是做什么的计算路由的计算本地路由器到网络中其它网段的路由如何做到这一点每台路由器将自己已知的路由相关信息发给相邻的路由器，由于大家都这样做，最终每台路由器都会收到网络中所有的路
3、由信息然后运行某种算法，计算出最终的路由来（实际上需要计算的是该条路由的下一跳和花费）,8,内部路由协议（）,自治系统,自治系统,外部路由协议（）,、,9,按寻径算法划分,距离矢量算法RIPBGP链路状态算法OSPFIS-IS,10,第1章 OSPF协议基本概念第2章 OSPF网络类型第3章 OSPF路由计算过程第4章 LSA链路状态通告第5章 设计规划OSPF网络,11,OSPF协议概述,OSPF（Open Shortest Path First)属于IGP（内部网关协议）基于链路状态算法的路由协议由IETF开发目前为版本2相关协议：RFC1583,RFC2178,RFC2328,12,OS
4、PF协议基本特征,无路由自环可适应大规模网络路由变化收敛速度快支持区域划分支持等值路由支持验证支持路由分级管理支持以组播地址发送协议报文,13,OSPF的应用场合,网络的规模网络中的路由器在10台以上；中等或大规模的网络网络的拓扑结构网络的拓扑结构为网状，并且任意两台路由器之间都互通的需求其它特殊的需求要求路由变化时能够快速收敛，要求路由协议自身的网络开销尽量降低对路由器自身的要求运行OSPF协议时对路由器的CPU的处理能力及内存的大小都有一定的要求，性能很低的路由器不推荐使用OSPF协议,14,OSPF协议相关术语,Router ID OSPF域中路由器的唯一标识Area 区域Cost 花费
5、值ABR、ASBR 区域边界路由器、自治系统边界路由器LSA 链路状态通告Link Type 链路类型，包括广播，非广播，点到点，点到多点DR和BDR 指定路由器和非指定路由器区域类型 骨干区域，STUB区域，TRANSIT区域Virtual-Link 虚连接,15,OSPF Router ID,Router ID一个32-bit的无符号整数，是一台路由器的唯一标识，在整个自治系统内唯一Router IDOSPF 是基于IP的，其协议号是89,16,OSPF协议区域,OSPF使用Area实现了分层-两层模式区域号是一个32bit的整数 定义为IP address格式也可以用一个十进制整数表示(
6、ie.Area 0.0.0.0,or Area 0)区域0.0.0.0保留为骨干区非骨干区一定要连接到骨干区,17,路由的花费（Metric）,路由的花费标示出了到达这条路由所指的目的地址的代价，通常以下因素会影响到路由的花费值。线路延迟、带宽、线路占有率、线路可信度、跳数、最大传输单元静态路由的花费值为0。不同的动态路由协议会选择以上的一种或几种因素来计算花费值。该花费值只在同一种路由协议内有比较意义。不同的路由协议之间的路由花费值没有可比性，也不存在换算关系。,18,OSPF协议Cost值,Cost应用于每一个启动了OSPF的链路16-bit正数，范围165,535Cost值越小链路越优该
7、值表示的是出接口Cost值路由选取是依靠整个链路Cost值的总和,19,OSPF协议Cost值(续),计算方法108/bandwidth(bps)56-kbps serial link=1785Ethernet=10 64-kbps serial link=1562T1(1.544-Mbps serial link)=64 用户调节链路Cost的方法：ospf cost value（under interface view）,20,ABR&ASBR,21,问题,什么是Router ID？有什么作用？修改Router ID之后是否会立即生效?为什么要划分区域？怎样合理划分区域？为什么其他区域必须
8、和骨干区域相连?Cost值有什么作用？,22,第1章 OSPF协议基本概念第2章 OSPF网络类型第3章 OSPF路由计算过程第4章 LSA链路状态通告第5章 设计规划OSPF网络,23,OSPF协议支持的网络类型,链路类型：广播，非广播，点到点，点到多点,24,OSPF邻居关系太多,对于多点接入网络，即NBMA和broadcast，如果网络内有上百台路由器，那将形成多少邻接关系：两两互相形成，即100*（100-1），这些邻接关系要定期的交换LSDB,这样耗费的系统资源更是不计其数。,25,DR和BDR,26,显示路由表信息,Quidwaydisplay ip routingRouting
9、Tables:Destination/Mask proto pref Metric Nexthop Interface 0.0.0.0/0 Static 60 0 120.0.0.2 Serial0 8.0.0.0/8 RIP 100 3 120.0.0.2 Serial0 9.0.0.0/8 OSPF 10 50 20.0.0.2 Ethernet0 9.1.0.0/1 RIP 100 4 120.0.0.2 Serial0 11.0.0.0/8 Static 60 0 120.0.0.2 Serial0 20.0.0.0/8 Direct 0 0 20.0.0.1 Ethernet0 20
10、.0.0.1/32 Direct 0 0 127.0.0.1 LoopBack0.,27,问题,LSA描述的网络类型主要有哪些？为什么要选举DR和BDR？它们有什么作用？,28,第1章 OSPF协议基本概念第2章 OSPF网络类型第3章 OSPF路由计算过程第4章 LSA链路状态通告第5章 设计规划OSPF网络,29,OSPF报文头,OSPF报文头格式：,30,OSPF的五种协议报文,Hello报文发现及维持邻居关系，选举DR，BDRDD报文本地LSDB的摘要LSR报文向对端请求本端没有或对端的更新的LSALSU报文向对方发送其需要的LSALSAck报文收到LSU之后，进行确认,31,邻接关系
11、的形成与维持,通过HELLO报文形成邻接关系邻居建立后，还需要通过HELLO报文进行邻居关系的维持，有两个定时器来进行这项工作：HELLO TIME：缺省为10秒（对于NBMA网络为30秒）DEAD TIME：缺省为4倍的HELLO TIME,32,OSPF的邻居状态机,33,邻接关系形成后开始相互交流,数据库交换过程主从协商DD交换LSA请求LSA传播LSA应答,34,OSPF协议数据库交换过程,35,I=1 表示第一个DD报文MS=1，master M=1，不是最后一个DD报文问题：为什么一定要确定主从关系？,36,协议介绍,OSPF的状态机（一）,Quidway RM/7/RTDBG:O
12、SPF Process 1 Quidway RM/7/RTDBG:OSPF SENT 10.16.2.4(Ethernet1/0)-224.0.0.5 Hello Vers:2 Len:44 Quidway RM/7/RTDBG:OSPF SENT RouterID:10.16.10.4 Area:0.0.0.2 Checksum:0 xe888 Quidway RM/7/RTDBG:OSPF SENT Auth:Type:0 Key:00000000.00000000 Quidway RM/7/RTDBG:OSPF SENT Netmask:255.255.255.0 Hello Int:1
13、0 Options:Quidway RM/7/RTDBG:OSPF SENT Pri:1 DeadInt:40 DR:0.0.0.0 BDR:0.0.0.0,Quidway RM/7/RTDBG:OSPF Process 1 Quidway RM/7/RTDBG:OSPF RECV 10.16.2.3(Ethernet1/0)-224.0.0.5 Hello Vers:2 Len:48 Quidway RM/7/RTDBG:OSPF RECV RouterID:10.16.10.3 Area:0.0.0.2 Checksum:0 xc85e Quidway RM/7/RTDBG:OSPF RE
14、CV Auth:Type:0 Key:00000000.00000000 Quidway RM/7/RTDBG:OSPF RECV Netmask:255.255.255.0 Hello Int:10 Options:Quidway RM/7/RTDBG:OSPF RECV Pri:1 DeadInt:40 DR:10.16.2.3 BDR:0.0.0.0 Quidway RM/7/RTDBG:OSPF RECV Attached routers:10.16.10.4,37,协议介绍,OSPF的状态机,OSPF SENT 10.16.2.3(Ethernet0)-10.16.2.2 Datab
15、ase Description Vers:2 Len:32 OSPF SENT RouterID:10.16.10.3 Area:0.0.0.2 Checksum:0 xe373 OSPF SENT Auth:Type:0 Key:00000000.00000000 OSPF SENT Flags Options:seq:4044a OSPF RECV 10.16.2.2(Ethernet0)-10.16.2.3 Database Description Vers:2 Len:192 OSPF RECV RouterID:10.16.10.2 Area:0.0.0.2 Checksum:0 x
16、c817 OSPF RECV Auth:Type:0 Key:00000000.00000000 OSPF RECV Flags Options:seq:4044a OSPF RECV Router Id:10.16.10.1 AdvRtr:10.16.10.1 Age:1:50OSPF RECV Len:36 Seq#:80000006 Checksum:0 x782f OSPF RECV Options:()OSPF RECV Router Id:10.16.10.2 AdvRtr:10.16.10.2 Age:9 OSPF RECV Len:36 Seq#:8000000c Checks
17、um:0 x7044 OSPF RECV Options:()OSPF RECV Router Id:10.16.10.3 AdvRtr:10.16.10.3 Age:5:24OSPF RECV Len:48 Seq#:800000c1 Checksum:0 xea9b OSPF RECV Options:(),38,OSPF协议路由计算过程,(1)网络的拓扑结构,(4)每台路由器分别以自己为根节点计算最小生成树,39,问题,OSPF协议报文有哪些？OSPF协议路由计算的过程是怎样的？OSPF域中有两个相同的ID，会造成什么问题?OSPF查找路由表的顺序是怎样的?OSPF中有哪些表?生成这些表
18、的顺序是怎样的?,40,第1章 OSPF协议基本概念第2章 OSPF网络类型第3章 OSPF路由计算过程第4章 LSA链路状态通告第5章 设计规划OSPF网络,41,LSA头部,所有LSA头部都有20个字节，它包含了足够的信息来唯一标识一条LSA,42,LSA分类,43,LSA进一步阐述,以下图为例，介绍各种LSA,44,Router LSA(Type 1),Router LSA（不包括LSA头部）,Router LSA 报文格式：,45,Router LSA of RT4,RT4disp ospf lsdb router 4.4.4.4OSPF Process 1 with Router I
19、D 4.4.4.4 Link State Database Area:0.0.0.0Type:Router Type 1 LSALs id:4.4.4.4 OSPF的Router IDAdv rtr:4.4.4.4 LSA的始发者Ls age:1195Len:36Seq#:80000008Chksum:0 x5d57Options:(DC)ABRLink count:1 Link ID:3.3.3.3 连接对象 Data:40.1.1.1 取决于链路类型 Type:Virtual 连接类型 Metric:1562,46,Network LSA(Type 2),生成且只在Broadcast 和
20、NBMA 网络中生成包含所有连接到该网络上的Router只有DR（designated router）生成Network LSA和Router LSA一样，只在区域内传播，不再向外传播,Network LSA（不包括LSA头部）,Network LSA 报文格式：,47,Network LSA for 6.6.6.6,disp ospf lsdb network OSPF Process 1 with Router ID 6.6.6.6 Link State Database Area:0.0.0.4Type:Net LSA类型Ls id:60.1.1.2 DR在该网段的接口地址Adv rtr
21、:6.6.6.6 LSA的始发者Ls age:166Len:32Seq#:80000003Chksum:0 xfbc5Options:(DC)Net mask:255.255.255.0 Attached Router 6.6.6.6 连接到该网络的路由器 Attached Router 2.2.2.2,48,Summary LSA(Type 3,4),定义:目的地址在区域外但是仍然在OSPF域内在整个OSPF域内传播，产生该LSA的区域除外由ABR产生Type 4 LSA传播的是ASBR的信息,Summary LSA（不包括LSA头部）,Summary LSA 报文格式：,49,Type 3
22、 Details,display ospf lsdb summaryOSPF Process 1 with Router ID 2.2.2.2Link State DatabaseArea:0.0.0.0Type:SumNet LSA类型Ls id:40.1.1.0 被通告的网络地址 Adv rtr:4.4.4.4 始发此LSA的RouterLs age:1382Len:28Seq#:80000004Chksum:0 x439eOptions:(DC)(Non DN)Net mask:255.255.255.0 网络掩码Tos 0 metric:1562 花费,50,Type 4 Detail
23、s,disp ospf lsdb asbr OSPF Process 1 with Router ID 5.5.5.5 Link State Database Area:0.0.0.3Type:SumASB LSA类型Ls id:1.1.1.1 ASBR Router IDAdv rtr:4.4.4.4 通告路由器Ls age:1498Len:28Seq#:80000002Chksum:0 x7176Options:(DC)Tos 0 metric:3125,51,External LSA(Type 5),External LSA（不包括LSA头部）,AS-external-LSAs 报文格式
24、：,52,External Type 1,53,External Type 2,54,Type 5 Details,disp ospf lsdb ase OSPF Process 1 with Router ID 2.2.2.2 Link State DatabaseType:ASE LSA类型Ls id:80.0.0.0 Link State IDAdv rtr:1.1.1.1 通告路由器Ls age:789Len:36Seq#:80000002Chksum:0 x756Options:(DC)Net mask:255.0.0.0 掩码 Tos 0 metric:1 E type:2 For
25、warding Address:0.0.0.0 转发地址 Tag:1,55,NSSA External LSA(Type 7),NSSA区域可以有选择的引入外部路由NSSA中的引入操作产生Type 7 LSAType 7 LSA是由NSSA ASBR产生的Type 7 LSA只存在于NSSA 区域Type 7 LSA在传出NSSA区后，被转换成TYPE 5 LSA，这是由NSSA ABR完成的NSSA ABR会告诉OSPF域：我是一个ASBR,56,Type 7 Details,disp ospf lsdb nssa OSPF Process 1 with Router ID 2.2.2.2
26、Link State Database Area:0.0.0.4Type:NSSA LSA类型Ls id:0.0.0.0(为什么是全0）Adv rtr:2.2.2.2Ls age:1330Len:36Seq#:80000004Chksum:0 xdcc8Options:(DC)Net mask:0.0.0.0 Tos 0 metric:1 E type:2 Forwarding Address:0.0.0.0 Tag:1,57,协议介绍,NSSA区域的LSA泛洪,58,LSA交换之后接下来是？,广播和NBMA网络中，DR产生NETWORK LSA，同时ROUTER LSA也发生了一些变化PTP
27、和PTMP网络中产生了POINT-TO-POINT类型的ROUTER LSA这些变化稳定之后,邻接关系形成邻接关系形成之后,开始进行路由计算,具体的计算过程参见我们将要介绍的第四部分,59,初始状态的LSA,随着邻居关系向邻接关系的过渡,这些ROUTER LSA会根据从对方学到的LSA信息，发生一些变化，比如生成NETWORK LSA或其他类型的 LSA.,当一个路由器的接口上启动了OSPF，那么就会生成一个且只生成一个LSA-Router LSA,60,问题,LSA主要包括哪些类型？Network-LSA、Net-Summary-LSA、Asbr-Summary-LSA和AS-Externa
28、l-LSA主要区别是什么？,61,第1章 OSPF协议基本概念第2章 OSPF网络类型第3章 OSPF路由计算过程第4章 LSA链路状态通告第5章 设计规划OSPF网络,62,OSPF区域,OSPF的分层工具一个区域生成一棵最小生成树，相关信息只在这个区域内传播。不同类型的区域其路由信息的传播方式不一样Backbone 骨干区域Transit 区域Stub 区域完全Stub区域NSSA区域,63,Transit 区域,接收如下类型的LSA：Summary LSAExternal LSA,64,Transit 区域,65,Stub 区域,允许学习Summary LSAs拒绝type 5 LSAD
29、efault LSA作为summary LSA注入到该区域，用以弥补学不到type 5 LSA的信息需要在该区域的每一个路由器上都配置stub属性外部路由的振荡不会波及stub区,66,Stub 区域,67,完全Stubby区域,拒绝具体的summary LSA拒绝所有的external LSADefault LSA注入到本区域，用来代表他所拒绝的路由信息LSDB更小，路由信息更稳定，路由数量更少,68,完全Stubby区域,69,NSSA区域,有stub区的优点，但是允许路由引入引入了新的LSA类型：external LSA(type 7)Type 7 LSAs 泛洪到NSSA的整个区域该区
30、域没有 Type 5 LSAType 7 LSAs 被转换成 Type 5 LSAs之后泛洪到骨干区域可以在ABR处进行路由过滤或者聚合,70,NSSA区域,71,虚链接 Virtual Link,首先：不推荐使用！即使用，一般也只用在冗余备份的情况下。但是可以说说他是做什么用的为ABR通向骨干区建立的一个隧道变相的允许非骨干区不用物理连接到骨干区当然她还有另外一个重要的用途：修复不连续的骨干区具体的看后面的例子.需要在每一个ABR的区域视图下进行如下配置：vlink-peer router-id,72,虚链接举例,73,没有聚合的情况,所有的LSA都传播出去了区域内链路状态的变化同时引发其他
31、区域路由信息的变化,74,聚合后的情况,只有聚合后的LSA传播出去了链路状态的变化不会影响到区域外的路由信息,75,网内流量部署,建立流量分担组等值负载分担,76,外部路由引入,77,OSPF验证功能,很多人都忽略了这一点:Use authentication!使用验证功能的时候,建议使用MD5验证,方法如下:authentication-mode simple|md5 ospf authentication-mode md5 key_id key,78,衡量路由协议的一些性能指标,正确性能够正确找到最优的路由，且无自环。快收敛当网络的拓朴结构发生变化之后，能够迅速在自治系统中作相应的路由改变。低开销协议自身的开销（内存、CPU、网络带宽）最小。安全性协议自身不易受攻击，有安全机制。普适性适应各种拓朴结构和规模的网络。,79,现有路由协议的性能比较,综合性能,有路由环路问题,无路由环路问题,RIP1,RIP2,BGP,OSPF,IS-IS,80,问题,如何合理规划OSPF区域？路由聚合有什么好处？是在哪些设备上部署？在OSPF网络中，如何规划网络流量？路由引入时，哪些是需要注意的？,81,小结,OSPF协议常见术语LSA类型OSPF网络类型OSPF路由计算过程设计OSPF网络,小结,
