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1、单区域OSPF,技术培训中心,课程目标,(1)掌握OSPF路由协议的基本原理(2)掌握OSPF各种网络类型的特性(3)掌握OSPF邻居关系建立过程(4)掌握OSPF链路状态更新和计算(5)掌握OSPF单区域配置,本章内容,一、OSPF概述二、OSPF基本原理三、OSPF知识点四、单区域OSPF基本配置,课程议题,一、OSPF概述,1、OSPF概述,(1)OSPF（Open Shortest Path First，开放最短路径优先）是一种链路状态路由协议，无路由循环（全局拓扑），属于IGP。RFC 2328，“开放”意味着非私有的，对公众开放的。(2)OSPF的报文封装OSPF协议包直接封装于I
2、P，协议号89。三个版本 v1、v2（ipv4）v3（ipv6）OSPF协议包目标IP为组播地址 所有OSPF路由器224.0.0.5；OSPF DR BDR224.0.0.6(3)OSPF路由的度量值：用更合理的接口带宽来衡量路径开销。到目标网络的路径（数据出口）开销和。路径开销参考带宽（10的八次方）/链路带宽（出接口带宽 bit）(4)OSPF路由协议的管理距离：110,那么OSPF协议是怎样形成路由表的呢?,OSPF路由表的生成,网络 Cost 出口10.1.1.0 11 S210.1.5.0 11 S110.1.5.0 25 S010.1.6.0 12 S110.1.6.0 21 S
3、0,A,C,B,10.1.1.1,10.1.2.1,10.1.3.1,10.1.5.1,10.1.4.1,10.1.6.1,Cost=5,S0,S1,S2,Cost=6,Cost=20,Cost=10,10.1.1.0 S2 10 10.1.5.0 S1 11 10.1.6.0 S1 12,NETWORK,interface,metric,D,终端E,Cost=1,Cost=1,OSPF的三张表及全局路由表,邻居表（neighbor table）：OSPF用邻居机制来发现和维持路由的存在，邻居表存储了双向通信的邻居关系OSPF路由器列表的信息。拓扑表（topology table）：OSPF用
4、LSA（link state Advertisement 链路状态通告）来描述网络拓扑信息，然后OSPF路由器用拓扑数据库来存储网络的这些LSA。OSPF路由表（routing table）：对链路状态数据库进行SPF（Dijkstra）计算，而得出的OSPF路由表全局路由表路由器的全局路由表，用于数据包转发；OSPF把计算出来的路由，安装到全局路由表。,OSPF的邻居表,相邻两台路由器运行OSPF协议两台路由器直接连接在同一自治系统Hello/Dead时间一致区域ID一致认证密码一致网络类型一致,OSPF的拓扑表,通过邻居提供的链路和接口信息构建拓扑关系数据库利用SPF算法计算最佳路径,相邻
5、两台路由器运行OSPF协议两台路由器直接连接在同一自治系统Hello/Dead时间一致区域ID一致认证密码一致网络类型一致,OSPF的路由表,把最佳路由信息放入OSPF路由转发表中,通过邻居提供的链路和接口信息构建拓扑关系数据库利用SPF算法计算最佳路径,相邻两台路由器运行OSPF协议两台路由器直接连接在同一自治系统Hello/Dead时间一致区域ID一致认证密码一致网络类型一致,OSPF常用术语,(1)OSPF AS（Autonomous System）：运行OSPF协议的路由域(2)Area：一个OSPF区域内的所有路由器都拥有相同的链路状态数据库。(3)Router ID：用于标识OSP
6、F路由器的ID，全网唯一性；可手动配置，也可动态选举（有Loopback接口时，选择最高的Loopback IP地址；否则，选择最高的物理接口的IP地址）。(4)接口：路由器上，启动了OSPF的接口。(5)邻居：在同一链路上，参数一致的路由器才能形成邻居。(6)进程：OSPF路由协议进程，进程号只在本路由器内起作用，OSPF协议包中并不携带进程号。,课程议题,二、OSPF基本原理,工作原理口诀五种包、三个阶段,IP协议号为89,1、OSPF五种报文的作用,(1)Hello：建立和维护OSPF邻居关系。(2)DBD：链路状态数据库描述信息（描述LSDB中LSA头部列表），OSPF邻居第一次建立时
7、才交换DBD，LSR。(3)LSR：链路状态请求。向OSPF邻居请求链路状态信息。(4)LSU：链路状态更新（包含一条或多条LSA）。(5)LSAck：对LSU中的lsa进行确认。,2、三个阶段,1、邻居发现阶段：通过Hello报文发现邻居。多路访问的环境中还有DR选举的问题。2、路由发现阶段：通过DBD互通有无数据库信息，并通过LSR、LSU进行LSA的交互同步。为了互通有无，并高效的进行交互彼此的LSA，所以不采用洪泛所有LSA信息，而是先通过DBD描述自己的数据库内容并进行比较，只去要自己没有的LSA内容。DBD是LSA头部摘要信息。比如两台路由器各自有1000条LSA，而90%内容是相
8、同的，采用DBD则效率会很高。OSPF跑在IP上，为了像TCP那样保证可靠的传输，所以DBD交互时有主从关系控制序号、确认、重传等问题。master控制序号的增加，对端通过相同的序号表示确认。3、路由选择阶段：LSDB同步后，进行路由计算，最佳路由信息进路由表。,OSPF运行过程邻居发现阶段,OSPF运行过程路由发现阶段,OSPF运行过程路由选择阶段,LSDB同步,Down,Attempt,Init,2-way,ExStart,Exchange,Loading,Full,尚未收到邻居的Hello,开始发送Hello给邻居,尝试发送Hello信息给邻居，但还没有收到任何信息（仅仅在NBMA模式有
9、效）,收到了来自邻居的hello，但邻居的Hello信息中没有本路由器的ID(这个状态表明邻居还没有收到来自本地发送的Hello),双向邻居关系建立（互相看到对方的Hello包中有自己的RID)，如果是多点访问网络，本阶段同时完成DR/BDR选举,DD报文交互的准备阶段（协商Master/Slave关系和DD报文的初始序列号）,DD报文交互阶段,通过LSR和LSU报文的交互获取尚未发现的详细的链路状态信息,路由器之间完成了数据库的同步,邻居状态机,OSPF路由器建立邻接关系的过程详细描述,(1)OSPF路由器接口up，发送Hello包，（NBMA模式时将进入Attempt状态）。(2)OSPF
10、路由器接口收到Hello包，进入Init状态；并将该Hello包的发送者的Router ID，添加到Hello包（自己将要从该接口发送出去的Hello包）的邻居列表中。(3)OSPF路由器接口收到邻居列表中含有自己Router ID的Hello包，进入Two-way状态，形成OSPF邻居关系，并把该路由器的Router ID添加到自己的OSPF邻居表中。(4)在进入Two-way状态后，广播、非广播网络类型的链路，在DR选举等待时间内进行DR选举。点对点没有这个过程。(5)在DR选举完成或跳过DR选举后，建立OSPF邻接关系，进入exstart（准启动）状态；并选举DBD交换主从路由器，以及由
11、主路由器定义DBD序列号，Router ID大的为主路由器。目的是为了解决DBD自身的可靠性。(6)主从路由器选举完成后，进入Exchange（交换）状态，交换DBD信息。(7)DBD交换完成后，进入Loading状态，对链路状态数据库和收到的DBD的LSA头部进行比较，发现自己数据库中没有的LSA就发送LSR，向邻居请求该LSA；邻居收到LSR后，回应LSU；收到邻居发来的LSU，存储这些LSA到自己的链路状态数据库，并发送LSAck确认。(8)LSA交换完成后，进入FULL状态，所有形成邻居的OSPF路由器都拥有相同链路状态数据库。(9)定期发送Hello包，维护邻居关系。,课程议题,三、
12、OSPF知识点,1、邻居影响邻居形成的原因,Hello/Dead Time Area-ID 认证stub存根标记接口子网掩码接口网络类型,验证合法Hello报文,Options可选项字段中的E-bit必须和接收端口的配置一致存根标记,DBD报文中的接口MTU问题,OSPF邻接路由器直接接口的MTU值的大小要相同,2、OSPF的网络类型,OSPF是一种接口敏感型的路由协议，根据数据链路层二层媒体不同分为四种网络类型：点到点(P2P)比如：PPP、HDLC链路广播网络(Broadcast)比如：以太网NBMA 比如：ATM、FR帧中继环境点到多点（P2MP）前3种OSPF接口可以自动识别，第4种网
13、络类型点对多点要人为配置的，数据链路层不会自动上报的。NBMA的网络类型需要静态指定邻居，其余网络类型邻居自动发现。广播网络和NBMA的网络上需要进行DR/BDR的选举。在P2P和Broadcast网络上，Hello报文以组播地址（224.0.0.5）进行发送，在P2MP、NBMA VL（VirtualLink）上 Hello报文以单播地址进行发送。网络类型影响邻居关系、毗邻关系的形成及路由计算。,3、DR/BDR/DR Other问题,Ethernet,10.1.1.1,10.1.1.2,10.1.1.4,10.1.1.5,RTA,BDR,DR,DR other,DR other,DR(De
14、signated Router,指定路由器),多路访问网络的核心路由器，DR控制LSA的洪泛和数据库同步，BDR只是监听,链路状态更新（Flooding）,DROther（224.0.0.5）,DROther（224.0.0.5）,DROther（224.0.0.5）,DR（224.0.0.6）,BDR（224.0.0.6）,Update,Update,DR Other将更新的LSA只发送到DR和BDR,链路状态更新（Flooding）续,DROther（224.0.0.5）,DROther（224.0.0.5）,DROther（224.0.0.5）,DR（224.0.0.6）,BDR（224
15、.0.0.6）,Update,Update,Update,DR负责将更新的LSA转送到所有已建立相邻关系的邻居,一旦DR失效,将由BDR接管,BDR成为DR.,链路状态更新（Flooding）续,DROther（224.0.0.5）,DROther（224.0.0.5）,DROther（224.0.0.5）,DR（224.0.0.6）,BDR（224.0.0.6）,Update,Update,Update,Update,Update,所有的路由器负责将更新的LSA转发到其它的接口,DR的作用与注意事项,DR的作用：多路访问中为了减少邻接关系（N平方的问题）和LSA的洪泛，采用DR机制。BDR提
16、供了备份。DR选举比较顺序：（1）接口优先级数字越大越优先（优先级为0不能参与DR的选举）（2）router ID越大越好（3）稳定压倒一切（非抢占）通过控制接口优先级是控制DR选举的好办法。DR的选举是基于接口的，如果说某个路由器是DR，这种说法是错误的。,物理链路是点对点以太网互联接口模式下修改网络类型，加快网络收敛，避免DR选举,g2/3,g2/3,g2/4,g2/4,g1/17,g1/5,g2/1,g2/1,g2/2,g2/2,g1/6,g1/6,g0/1,g0/2,g1/1,g1/1,g0/1,g0/2,g2/1,g2/1,S8610-A,S8610-B,S5750-1#,S5750
17、-2#,S5750-3#,g1/5,ip ospf network point-to-point,S2126/50G堆叠,4、OSPF 开销COST,OSPF操控路径选择,OSPF链路的开销(1)自动计算：路径开销参考带宽（10的八次方）/出口带宽(2)接口带宽为接口逻辑带宽，可以使用bandwith命令调整，主要用于路由计算，而不是接口物理带宽，但一般情况：接口逻辑带宽接口物理带宽。手工修改开销的方法RT2(config)#int s1RT2(config-if)#ip ospf cost 1000该命令在收路由的入口，即数据的出口上改,OSPF操控路径选择,OSPF操控路径选择,5、被动接
18、口Passive interface,OSPF中被动接口的作用：为了防止网络中的其他设备动态的学习到设备的路由信息，可以将本设备的指定网络接口设为被动接口，通过使用passive-interface命令来禁止在此接口上发送OSPF 报文。从而还能节约带宽。Router(config)#router ospf 1Router(config-router)#passive-interface int vlan 10 如果校园网中的汇聚交换机上有几十个SVI接口怎么办呢？Router(config-router)#passive-interface defaultRouter(config-rout
19、er)#no passive-interface int giga1/1,课程议题,四、单区域OSPF基本配置,1、单区域OSPF基本配置思路,(1)启动OSPF进程 Router(config)#router OSPF 1(2)配置OSPF router id Router(config-router)#router-id X.X.X.X(3)发布直连接口及网络 Router(config-router)#network address wildcard-mask area area-id(4)优化配置改接口开销、网络类型、被动接口,OSPF单区域配置案例,Int vlan 800:192.
20、1.1.1/24,Loopback1 11.1.1.1/24,Loopback1 153.1.1.1/24,A,B,Loopback0 10.1.1.1/24,Loopback0 152.1.1.1/24,要求:1.A和B被配置成单区域,区域号为0,网络类型指定为point-to-point;2.router-id用Loopback1的地址;3.更改AB链路间OSPF的开销值,配置COST为100,Int vlan 800:192.1.1.2/24,OSPF单区域配置(cont),interface vlan 800Ip address 192.1.1.1 255.255.255.0ip os
21、pf network point-to-pointip ospf cost 100!router ospf 64 router-id 11.1.1.1 network 192.1.1.0 0.0.0.255 area 0 network 11.1.1.0 0.0.0.255 area 0!,interface vlan 800Ip address 192.1.1.2 255.255.255.0ip ospf network point-to-pointip ospf cost 100!router ospf 64 router-id 153.1.1.1 network 152.1.1.0 0.
22、0.0.255 area 0 network 192.1.1.0 0.0.0.255 area 0 network 153.1.1.0 0.0.0.255 area 0!,Int vlan 800:192.1.1.1/24,Loopback1 11.1.1.1/24,Loopback1 153.1.1.1/24,A,B,Loopback0 10.1.1.1/24,Loopback0 152.1.1.1/24,OSPF Area0,Int vlan 800:192.1.1.2/24,Cost=100,单区域OSPF配置验证与查看 示例,RouterA#show ip routeC 10.1.1.
23、0/24 is directly connected,Loopback0C 11.1.1.0/24 is directly connected,Loopback1O 152.1.1.1/32 110,101 via 192.1.1.2(on int vlan 800)O 153.1.1.1/32 110,101 via 192.1.1.2(on int vlan 800)C 192.1.1.0/24 is directly connected,int v800RouterB#show ip routeO 11.1.1.1/32 110,101 via 192.1.1.1(on int vlan
24、 800)C 152.1.1.0/24 is directly connected,Loopback0C 153.1.1.0/24 is directly connected,Loopback1C 192.1.1.0/24 is directly connected,int v800,思考：RouterB上为什么没有10.1.1.1/24的路由呢？,2、查看OSPF相关信息,查看OSPF邻居表Router#show ip ospf neighbor显示路由表的信息Router#show ip route清除 IP路由表的信息Router#clear ip route 在控制台显示 OSPF的工作状态Router#debug ip ospf,查看OSPF邻居表,Router#show ip ospf neighbor OSPF process:1 AREA 0Neighbor ID Pri State DeadTime Neighbor Addr Interface2.2.2.2 1 FULL/DR 38 172.16.1.1 FastEthernet0/0,问题,OSPF包括哪些报文、作用是什么？影响OSPF邻居形成的原因有哪些？,谢 谢!,
