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1、实验四OSPF协议实验,2006.5,实验内容,实验原理IP路由及静态路由OSPF路由协议原理对OSPF邻居建立及报文交换过程的分析LSA及LSDB结构分析SPF的具体计算过程分析设计实验,实验原理,IP路由及静态路由OSPF路由协议原理OSPF路由协议概述OSPF链路状态描述指定路由器（DR）和备份DR的选举OSPF邻居状态机区域划分LSA的分类路由的计算,IP路由,路由表,Quidwaydis ip routing-tableRouting Tables:Destination/Mask proto pref Metric Nexthop Interface.,静态路由和动态路由,静态路由
2、由网络管理员在路由器上手工添加路由信息以实现路由目的动态路由根据网络结构或流量的变化，路由协议会自动调整路由信息以实现路由缺省路由Internet上 大约99.99%的路由器上都存在一条缺省路由!缺省路由并不一定都是手工配置的静态路由，有时也可以由动态路由协议产生。,路由协议,按寻径算法划分矢量距离协议RIP,BGP链路状态协议OSPF，IS-IS按自治系统范围划分内部网关协议RIP，OSPF，IS-IS外部网关协议EGP，BGP,静态路由配置,E0,Quidway B,Quidway A,在路由器 Quidway A上配置：QuidwayAip,缺省路由配置,E0,Quidway B,Qui
3、dway A,在路由器 Quidway B上配置：QuidwayBip,Internet,OSPF路由协议原理,OSPF路由协议概述OSPF链路状态描述指定路由器（DR）和备份DR的选举OSPF邻居状态机区域划分LSA的分类路由的计算,OSPF协议概述,链路状态算法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验证支持路由分级管理支持以组播地址发送协议报文,OSPF路由协议概述,动态路由协议的几个要素报文（或者叫消息）:格式邻居的自动发现和维护机制一套算法，根据搜集的信息计算最终结果基本思路每个路由器生成自己周边的链路状态信息（包含生成者）相邻路由器转发获得的链路状态信息，但不改
4、变其生成者每个路由器关于整个网络都有一个完整而准确的链路状态数据库，用最短路径优先算法计算路由,区域内路由计算过程,OSPF相关概念,Router ID一个32-bit的无符号整数，它是一台路由器的唯一标识，在整个自治系统内唯一通常要求人为指定，如果没有人为指定，则先选择路由器回送接口(Loopback)中最高IP地址为路由器ID，然后再选择将接口中最高的IP地址分配给路由器ID。协议号OSPF 是基于IP的，其协议号是89,IP header:(89)ospf packet,OSPF路由协议原理,OSPF路由协议概述OSPF链路状态描述指定路由器（DR）和备份DR的选举OSPF邻居状态机区域
5、划分LSA的分类路由的计算,网络类型,OSPF协议根据链路层媒体不同分为以下四种网络类型:Stub:只连接了一台路由器Broadcast/NBMAPoint-to-PointPoint-to-Multipoint,FR/X.25,Ethernet,Ethernet,PPP,Stub,NBMA和点到多点都是指非广播多点可达的网络，但NBMA必须满足全联通，即任意两点直连。,LSA描述网络拓扑结构,STUB网络的链路状态描述,对PPP的链路状态描述,对本接口网段地址的描述,对路由器RTB的描述,对FrameRelay的链路状态描述,对X.25的链路状态描述,LSA的头结构,OSPF路由协议原理,O
6、SPF路由协议概述OSPF链路状态描述指定路由器（DR）和备份DR的选举OSPF邻居状态机区域划分LSA的分类路由的计算,网络类型描述,FR/X.25,Ethernet,X.25,PPP,NBMA 和点到多点,NBMA:全连接,点到多点:部分连接,全连通非广播多点可达网络选举DR，减少路由信息传递次数。Frame-Relay、X.25网络缺省是全连通单播发送协议报文，手工配置邻居。,非全连通不选举DRFrame-Relay、X.25网络缺省不是全连通可以选择单播或组播发送协议报文。,接口分类,接口分类 接口状态根据接口的不同类型可划分为:(DR、BDR、DROther、point-to-poi
7、nt),选举 DR,1 登记选民（所有OSPF路由器）登记候选人（Priority0）竞选（声称自己是DR）投票,原则：稳定压倒一切快速响应,网络类型描述,FR/X.25,Ethernet,Ethernet,PPP,OSPF路由协议原理,OSPF路由协议概述OSPF链路状态描述指定路由器（DR）和备份DR的选举OSPF邻居状态机区域划分LSA的分类路由的计算,OSPF的五种协议报文,Hello报文发现及维持邻居关系，选举DR，BDR。DD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的邻居
8、状态机,OSPF的邻居状态机,Down邻居状态机的初始状态，是指在过去的Dead-Interval时间内没有收到对方的Hello报文 Attempt 只适用于NBMA类型的接口，处于本状态时，定期向那些手工配置的邻居发送HELLO报文 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。其他情况状态机将继续转入高级状态。,OSPF的邻居状态机
9、,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。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LSU报文 Full 在此状态下，邻居路由器的LSDB中所有的LSA本路由器全都有了。即，本路由器和邻居建立了邻接（adjacency）状态,建立邻接关系的过程,OSPF路由协议原理,OSPF路由协议概述OSPF链路状态描述指定路由器（DR）和备份DR的选举OSPF邻居
10、状态机区域划分LSA的分类路由的计算,划分区域,Area0,Area1,Area3,划分区域,原因 1 网络规模扩大，导致单一区域的LSDB过于庞大。2 LSDB过于庞大，SPF算法运行的复杂度增加，CPU负担重 3 LSDB同步需要时间变长，网络动荡加剧，占用网络带宽解决问题 1 减少LSA数量。2 减少网络变换波及的范围。,划分区域,每个运行OSPF的接口/网段必须属于某个特定区域，并用区域号标识。区域号为一个从0开始32位整数。不同的区域通过ABR来传递路由信息(Type3LSA)。,路由器分类,路由器根据在自治系统中的不同角色划分为:IAR(Interal Area Router)区域
11、内路由器 所有接口属于一个区域，只生成一条LSA，只有一个LSDB。ABR(Area Border Router)区域边界路由器 同时属于两个以上区域，为所属的每个区域生成一条LSA和保存一个LSDB，根据需要能够生成第三、第四类LSA。ASBR(AS Boundery Router)自治系统边界路由器 引入其它路由协议的路由器。不一定在AS的边界。生成第五类LSA。BBR(BackBone Router)骨干路由器,RE,area1,area0,area2,路由器分类,OSPF路由协议原理,OSPF路由协议概述OSPF链路状态描述指定路由器（DR）和备份DR的选举OSPF邻居状态机区域划分L
12、SA的分类路由的计算,LSA 分类,Router-LSA 由每个路由器生成，描述了路由器的链路状态和花费，传递到整个区域Network-LSA，由DR生成，描述了本网段的链路状态，传递到整个区域Net-Summary-LSA，由ABR生成，描述了到区域内某一网段的路由，传递到相关区域Asbr-Summary-LSA，由ABR生成，描述了到ASBR的路由，传递到相关区域AS-External-LSA，由ASBR生成，描述了到AS外部的路由，传递到整个AS（STUB区域除外）,RE,area1,area0,area2,Router LSA:,Summary LSA:,Summary LSA:,3类
13、LSA的传播,RE,area1,area0,area2,5类ASE LSA:,5类ASE LSA:,5类ASE LSA:,5类LSA的传播,RE,area1,area0,area2,4类ASB LSA:,4类ASB LSA:,4类LSA的传播,RE,area1,area0,area2,5类ASE LSA:,5类ASE LSA:,5类ASE LSA:,4类ASB LSA:,4类ASB LSA:,AS外部路由的传播,OSPF路由协议原理,OSPF路由协议概述OSPF链路状态描述指定路由器（DR）和备份DR的选举OSPF邻居状态机区域划分LSA的分类路由的计算,路由计算过程,区域内路由计算过程区域间
14、路由计算过程 骨干区域和虚连接区域外路由计算过程 与自治系统外部通信,区域内路由计算过程,骨干区域和虚连接,Area 0,Area 12,Area 19,Virtual Link,RTA,RTB,Type3的LSA已不是链路状态信息，而是基于D-V算法的路由信息。如何消除自环？骨干区域：区域号为0.解决办法：所有区域同骨干区域相连，所有ABR将本区域内的路由信息封装成LSA后，统一发送给骨干区域，再由骨干区域将这些信息转发给其它区域。,区域间的路由计算,Type=3,Metric=120,Type=3,Metric=91,Area 0,Area 3,区域外路由计算过程,ASBR,Type=5,
15、Metric=10,Type=4,Metric=89,Area 0,Area 2,BGP,自治系统自治系统外：不一定是AS边界Type5LSA，Type4LSA,路由分级：区域内路由，区域间路由，自治系统外一类路由，自治系统外二类路由,何时需要运行OSPF协议,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,实验内
16、容,OSPF协议原理对OSPF邻居建立及报文交换过程的分析LSA及LSDB结构分析SPF的具体计算过程分析,邻居建立及报文交换过程,实验目的仔细分析OSPF的五种报文结构掌握OSPF邻居建立及报文交换过程实验环境Quidway 26 系列路由器2台，集线器HUB 1 台，PC机 4 台，标准网线6 根；VRP版本要求：VRP 3.3版本,实验组网图,邻居建立及报文交换过程,HUB,实验步骤,按照上面的组网连接各实验设备，并正确配置IP地址在每台计算机上运行Ethereal软件，开始捕获报文在两台路由器上都配置相应的OSPF协议命令观察截取的报文，分析邻居建立及报文交换的过程,邻居建立及报文交换
17、过程,LSA及LSDB结构分析,实验目的仔细分析OSPF中常见的五种LSA的结构；分析路由器上LSDB的结构实验环境Quidway 26 系列路由器 2 台，三层以太网交换机2 台，PC机 1 台，标准网线2 根,V35或V24 DTE/DCE 线缆 1 对；VRP版本要求：VRP 3.3版本,实验组网图,LSA及LSDB结构分析,实验步骤,LSA及LSDB结构分析,按照上面的组网图连接各实验设备，并正确配置IP地址和Router ID在R1，R2，S2上配置相应的OSPF协议命令察看各设备的LSA，分析各种LSA的报文格式、传输范围等,SPF的计算过程分析,实验目的了解OSPF协议在区域内部
18、计算SPF（最短路径树）的具体过程实验环境Quidway 26 系列路由器 2 台，三层以太网交换机2 台，PC机 4 台，标准网线3根，V35或V24 DTE/DCE 线缆 1 对；VRP版本要求：VRP VRP 3.3版本,实验组网图,SPF的计算过程分析,实验步骤,SPF的计算过程分析,每四人一组，每人负责配置一台设备。按照上面的组网图正确配置IP地址以及路由器的Router ID在四台网络设备上都配置相应的OSPF协议命令同时在接口上用“ospf cost“命令来配置相应的COST值分析SPF的计算过程,注意,路由器版本升级，启用新命令行;OSPF协议命令与交换机配置命令相同。7.1中数据报采用连接hub的方式抓取，用hub替换交换机。路由器没有 disp ospf lsa 改为 disp ospf lsdb disp ospf lsdb router disp ospf lsdb network disp ospf lsdb.,设计实验,设计实验1和设计实验2为必做设计实验3为选作,检查点,LSDB建立过程：hello（邻居建立、DR选举）DD（主从确立，主发从确认），Request，update，flooding，ack过程LSDB结构，LSA结构路由生成算法设计实验,讲解完毕,谢谢！,
