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1、华誉维诚ITO联通项目网络技术培训第二讲：OSPF路由协议 Part 1/2主讲：白麟 CCIE,目录,一、OSPF协议概诉与特点二、OSPF协议的几个基本概念三、OSPF路由计算过程四、OSPF的五种协议报文五、LSA链路状态通告六、OSPF区域划分七、设计规划OSPF网络,OSPF协议概述与特点,OSPF（Open Shortest Path First)开放系统最短路径优先属于IGP（内部网关协议）属于链路状态路由协议由IETF开发目前为版本2相关协议：RFC1583,RFC2178,RFC2328,1、OSPF协议概诉,OSPF协议概述与特点,适应范围：支持各种规模的网络，最多可支持数
2、百台路由器。快速收敛：在网络的拓扑结构发生变化后立即发送更新报文，使这一变化在自治系统中同步。无自环：由于OSPF根据收集到的链路状态用最短路径算法计算路由，从算法本身保证了不会生成自环路由。区域划分：允许自治系统的网络被划分成区域来管理，区域间传送的路由信息被进一步抽象，从而减少占用网络带宽。,2、OSPF协议的特点,OSPF协议概述与特点,等值路由：支持到同一目的地址的多条等值路由。路由分级：使用四类不同的路由，按优先顺序一次是：区域内路由、区域间路由、第一类外部路由、第二类外部路由。支持验证：支持给予接口的报文验证以保证路由计算的安全性。组播发送：支持组播地址。,2、OSPF协议的特点,
3、目录,一、OSPF协议概诉与特点二、OSPF协议的几个基本概念三、OSPF路由计算过程四、OSPF的五种协议报文五、LSA链路状态通告六、OSPF区域划分七、设计规划OSPF网络,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,OSPF相关协议术语,Router-id,OSPF协议相关术
4、语,Router-id概念 OSPF 协议使用一个被称为Router ID 的32 位无符号整数来唯一标识一台路由器。基于这个目的，每一台运行OSPF 的路由器都需要一个Router ID。,OSPF协议相关术语,Router-id的选择(1)首先选取最大的loopback 接口地址(2)如果没有配置loopback 接口，那么就选取最大的物理接口地址(3)可以通过命令强制改变Router ID(4)如果一台路由器的 Router ID 在运行中改变，则必须重启OSPF 协议或重启路由器才能使新的 Router ID 生效,OSPF协议相关术语,Area区域,OSPF协议相关术语,Area区域
5、 OSPF 引入区域的概念是为了隔离和区分自治系统内的各部分，并由此减少路由器必须维护的整个自治系统的信息量，可以针对不同区域的拓扑特点采用不同的策略，也就意味着减少了路由器间传输和维护的OSPF 路由表的额外信息。,OSPF协议相关术语,AREA的两层模式以及特点骨干区域：骨干区域是一个与区域边界路由器相连接的区域，通常一个区域到另一个区域只能经过骨干区域。非骨干区域：指的是区域边界路由器所连接的区域。特点：非骨干区域必须与骨干区域互联。骨干区域保存所有区域的路由信息。非骨干区域保存了本地的路由信息。,OSPF协议相关术语,Cost值的概念,OSPF协议相关术语,Cost值的概念 在 OSP
6、F 路由协议中，最短路径树的树干长度，即OSPF 路由器至每一个目的地路由器的距离，称为OSPF 的Cost。Cost 值应用于每一个启动了OSPF的链路，它是一个16 bit 的正数，范围是165535。Cost 值越小，说明路径越好。OSPF 选择路径是依靠整个链路Cost 值的总和。,OSPF协议相关术语,ABR&ASBR的概念,OSPF协议相关术语,ABR&ASBR的概念 ABR 区域边界路由器（Area Border Router）：连接多个OSPF 区域的路由器。ASBR 自治系统边界路由器(Autonomous System Border Router)：一个OSPF 路由器，但
7、它连接到另一个AS，或者在同一个AS 的网络区域中，但运行不同于OSPF 的IGP。,OSPF协议相关术语,LSA概念 LSA描述的是链路状态信息。LSA 头中的链路类型、链路状态ID 和通告路由器的Router ID 是一个LSA 的唯一标识。LS type，链路类型。每种类型的LSA 都有唯一的通告格式。Link State ID，这个字段标识被描述的网络环境的一部分，Link State ID 的内容取决于LSA 的类型，即不同类型的LSA 其Link State ID 也是不同的。Advertising Router，指始发此LSA 的路由器的Router ID。,目录,一、OSPF协
8、议概诉与特点二、OSPF协议的几个基本概念三、OSPF路由计算过程四、OSPF的五种协议报文五、LSA链路状态通告六、OSPF区域划分七、设计规划OSPF网络,OSPF路由计算过程,OSPF协议的基本思路如下：在自治系统中每一台运行OSPF 的路由器收集各自的接口/邻接信息称为链路状态，通过Flooding 算法在整个系统广播自己的链路状态，使得在整个系统内部维护一个同步的链路状态数据库，根据这一数据库，路由器计算出以自己为根，其它网络节点为叶的一根最短的路径树，从而计算出自己到达系统内部可达的最佳路由。OSPF 是一类InteriorGateway Protocol(内部网关协议IGP)，它
9、处理在一个自治系统中的路由表信息。,OSPF路由计算过程,OSPF数据包结构,目录,一、OSPF协议概诉与特点二、OSPF协议的几个基本概念三、OSPF路由计算过程四、OSPF的五种协议报文五、LSA链路状态通告六、OSPF区域划分七、设计规划OSPF网络,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,OSPF五种类型报文,Hello packet 包介绍：最常用的一种报文，周期性的发送给本路由器的邻居，使用的组播地址。
10、维持邻居之间的连接。HELLO报文内容 Router-ID Area-ID Authentication Hello-Interval Dead-interval Subnet mask-仅仅是在广播网络里面 Priority DR&BDR Optional,OSPF五种协议报文,Hell0数据包的五大功能 1：Hello报文用来发现邻居路由器 2：通过Hello报文携带的参数来协商是否能够成为邻居；3：Hello报文的参数协商通过后，邻居处于2-way状态；4：Hello报文定期发送，探测邻居是否存在，充当 keepalive的角色 5：Hello报文用来选举DR和BDR，在广播型网络和NB
11、MA网络中！,OSPF五种协议报文,DD报文（Database Description Packet）链路状态信息报文，指的是LSA的头部信息，用于交换LSA（链路状态信息）的摘要信息，用于确定双方那些LSA是自己有的，那些是没有的。DD报文功能如下：1.确定发送DD报文的主从关系（保证数据包有序发送，类似TCP三次握手，用于差错控制）2.相互发送DD报文告诉对方自己拥有的路由信息。3.通过DD报文确定哪些LSA是自己没有的。哪些是自己有的。,27,OSPF五种协议报文,两台路由器互相交换过 DD 报文之后，知道对端的路由器有哪些LSA 是本地的LSDB 所缺少的或是对端更新的LSA，这时需要
12、发送LSR 报文向对方请求所需的LSA。内容包括所需要的LSA 的摘要。,LSR 报文（Link State Request Packet）,OSPF五种协议报文,用来向对端路由器发送所需要的 LSA，内容是多条LSA（全部内容）的集合。,LSU 报文（Link State Update Packet）：,OSPF五种协议报文,由于没有使用可靠的 TCP 协议，但是OSPF 包又要求可靠的传输，所以就有了LSAck 包。它用来对接收到的LSU 报文进行确认。内容是需要确认的LSA的HEAD（一个报文可对多个LSA 进行确认）。DD 报文、LSR 报文、LSU 报文发出后，在没有得到应有的对方相
13、应的LSR、LSU、LSAck 报文时，会重发。,LSAck 报文（Link State Acknowledgment Packet）,目录,一、OSPF协议概诉与特点二、OSPF协议的几个基本概念三、OSPF路由计算过程四、OSPF的五种协议报文五、LSA链路状态通告六、OSPF区域划分七、设计规划OSPF网络,OSPF协议数据库交换过程,Init,Loading,OSPF邻居状态机,Init：本状态表示已经收到了邻居的HELLO报文，但是该报文中列出的邻居中没有包含我的Router ID（对方并没有收到我发的HELLO报文）。2-Way：本状态表示双方互相收到了对端发送的HELLO报文，建
14、立了邻居关系。在广播和NBMA类型的网络中，两个接口状态是DROther的路由器之间将停留在此状态。其他情况状态机继续转入高级将状态。ExStart：在此状态下，路由器和它的邻居之间通过互相交换DD报文（该报文并不包含实际的内容，只包含一些标志位）来决定发送时的主/从关系。建立主/从关系主要是为了保证在后续的DD报文交换中能够有序的发送。,OSPF邻居状态机,Exchange：路由器将本地的LSDB用DD报文来描述，并发给邻居Loading：路由器发送LSR报文向邻居请求对 方的DBD报文,用来请求最新的LSA通告。Full FULL:在这一状态下邻居路由器之间将建立 完全邻接关系(双方LSA
15、同步）,OSPF路由协议的三张表,1：邻居表（hello)邻居路由之间当收到对方收来的hell0包，并且发现对方的hello包中有自己的ROUTED-ID。即双方形成TWO-WAY状态。形成邻居表链路状态数据库（LSA）当双方相互交换LSA信息后，同步链路状态数据库，最终形成了一张全网的LSA.路由表 每一个路由器作为根（ROOT）来计算其到每一个目的地路由器的距离，每一个路由器根据一个统一的数据库会计算出路由域的拓扑结构图，该结构图类似于一棵树，在SPF算法中，被称为最短路径树。在OSPF路由协议中，最短路径树的树干长度，即OSPF路由器至每一个目的地路由器的距离，称为OSPF的Cost，其
16、算法为：Cost=100106/链路带宽.,LSA链路状态通告,LSA分类,LSA链路状态通告,Router LSA,最基本的 LSA 类型，所有运行OSPF 的路由器都会生成这种LSA。主要描述本路由器运行OSPF 的接口的连接状况，花费等信息。对于ABR，它会为每个区域生成一条Router LSA。这种类型的LSA 传递的范围是它所属的整个区域。,LSA链路状态通告,Network类LSA,本类型的 LSA 由DR 生成。对于广播和NBMA 类型的网络，为了减少该网段中路由器之间交换报文的次数而提出了DR 的概念。一个网段中有了DR 之后不仅发送报文的方式有所改变，链路状态的描述也发生了变
17、化。在DROther 和BDR 的Router LSA 中只描述到DR 的连接，而DR 则通过Network LSA 来描述本网段中所有已经同其建立了邻接关系的路由器。（分别列出它们Router ID）。同样，这种类型的 LSA 传递的范围是它所属的整个区域。,LSA链路状态通告,Network Summary LSA,本类型的 LSA 由ABR 生成。当ABR 完成它所属一个区域中的区域内路由计算之后，查询路由表，将本区域内的每一条OSPF 路由封装成 NetworkSummary LSA 发送到区域外。LSA 中描述了某条路由的目的地址、掩码、花费值等信息。这种类型的LSA 传递的范围是A
18、BR 中除了该LSA 生成区域之外的其他区域。,LSA链路状态通告,ASBR Summary LSA（Type=4）：本类型的 LSA 同样是由ABR 生成。内容主要是描述到达本区域内部的ASBR的路由。这种 LSA 与Type3 类型的LSA 内容基本一样，只是Type4 的LSA描述的目的地址是ASBR，是主机路由，所以掩码为。这种类型的LSA传递的范围与Type3 的LSA 相同,LSA链路状态通告,AS External LSA（Type=5）：本类型的 LSA 由ASBR 生成。主要描述了到自治系统外部路由的信息，LSA中包含某条路由的目的地址、掩码、花费值等信息。本类型的LSA 是
19、唯一一种与区域无关的LSA类型，它并不与某一个特定的区域相关。这种类型的 LSA传递的范围整个自治系统（STUB 区域除外）,NSSA 外部LSA(七类）,是指在非纯末梢区域内(not-so-stubby area)由ASBR发出的通告外部AS的LSA.仅仅在这个非纯末梢区域内泛洪.不能在整个自治系统内泛洪.NSSA网络中的ABR会将这个7类LSA转换为5类LSA告诉主干区域.,目录,一、OSPF协议概诉与特点二、OSPF协议的几个基本概念三、OSPF路由计算过程四、OSPF的五种协议报文五、LSA链路状态通告六、OSPF区域划分七、设计规划OSPF网络,OSPF区域划分,单区域OSPF,单区
20、域OSPF特点：每台路由器维护其它全网的LSA.占用大量存储空间大量的LSA增加SPF算法，增加大量CPU由于LSA很大，两台路由器同步LSA很慢当网络结构频繁发生变化的时候。频繁的同步LSA.降低网络带宽利用率,多区域OSPF,多区域OSPF特点：本区域的路由器只维护本区域的LSA划分区域后，ABR将本区域内的路由聚合后生成LSA.减小LSA数量。拓扑变化首先会在本区域内更新。LSA会在本区域内同步。,基本OSPF配置,单区域OSPF配置,多区域OSPF,目录,一、OSPF协议概诉与特点二、OSPF协议的几个基本概念三、OSPF路由计算过程四、OSPF的五种协议报文五、LSA链路状态通告六、
21、OSPF区域划分七、设计规划OSPF网络,Verifying OSPF Operation,Router#,show ip protocols,Router#,Verifies the configured IP routing protocol processes,parameters,and statistics,show ip route ospf process-id,Router#,Displays all OSPF routes learned by the router,show ip ospf interface type number,Router#,Displays the
22、 OSPF router ID,area ID,and adjacency information,Interpreting the OSPF Database,RouterA#show ip ospf database OSPF Router with ID(10.0.0.11)(Process ID 1)Router Link States(Area 0)Link ID ADV Router Age Seq#Checksum Link count10.0.0.11 548 0 x80000002 0 x00401A 110.0.0.12 549 0 x80000004 0 x003A1B
23、1100.100.100.100 548 0 x800002D7 0 x00EEA9 2 Summary Net Link States(Area 0)Link ID ADV Router Age Seq#Checksum10.1.0.0 10.0.0.11 654 0 x80000001,Verifying OSPF Operation(Cont.),查看OSPF邻居,Router#,show ip ospf neighbor type number neighbor-id detail,Displays information about the OSPF neighbors,includ
24、ing DR and BDR information on broadcast networks,实验1:单区域OSPF,单区域OSPF配置,1.所有路由器运行在 AREA 0中，2.用show ip ospf database 查看LSA3.用show ip route 查看路由表,实验2:多区域OSPF配置,多区域OSPF 配置,1.R1.的S1/1以及R2的S1/0运行在AREA 1中，R2的S1/1与R3的S1/0运行在AREA0,.R1的LO0宣告在AREA1,R2的LO0宣告在AREA0,R3的LO0宣告在AREA02.用show ip ospf database 查看LSA(1类，3类）3.用show ip route 查看路由表,实验要求,Q&A,Q&A,谢 谢！,
