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1、第11章 开放式最短路径优先OSPF,要求：1掌握OSPF的特点；2掌握OSPF区域划分的思想；3 掌握OSPF路由汇总的方法；4 掌握OSPF路由计算的方法；5 掌握OSPF各种报文的功能。,11.1 回顾SPF思想 通过交换链路状态，让AS中的每个路由器都有一张该AS的网络拓扑结构图。节点：路由器；边：网络。使用Dijkstra算法求最短路径，计算该路由器到其它目的站的最短路径，然后更新路由表。（1）优点 每个路由器使用相同的原始数据。适合大规模的AS。,（2）步骤 检查直接相邻的路由器状态：周期性发测试报文，并按“n中取k”原则进行状态检查。路由器周期性广播它的各个链路状态。所有参与SP
2、F的路由器负责转发收到的链路状态。收到链路状态的路由器更新自己的网络拓扑图，并计算最短路径。,11.2 OSPF的发展（1）1989.10，OSPF1（RFC1131）（2）1998.4，OSPF2（RFC2328）（3）1999.12，OSPF3（RFC2740，用于IPv6）,11.3 OSPF的特点（1）基于SPF，适用于大规模网络，最多可支持数千个路由器（2）支持VLSM和CIDR（3）具有较强的健壮性和可扩展性（4）不产生路由循环（5）收敛速度快（6）提供服务类型路由和负载均衡功能（8）提供安全性,11.4 OSPF中的区域（Area）思想：减少参与链路状态交换的路由器群组规模 方法
3、：多区域技术（1）区域划分：把网络分成较小的块或区域，且只要求同一区域的路由器交换链路状态 每个区域都有一个编号，每个AS都必须有Area 0，称为骨干区域（2）若干概念内部路由器：所有接口都在同一区域 如RT1，RT2，RT5，RT6，RT8，RT9，RT12区域边界路由器（ABR）:接口属于不同的区域 如RT3，RT4，RT7，RT10，RT11骨干路由器:所有的ABR和骨干区域中的内部路由器AS边界路由器（ASBR）：与其它AS相连 如RT5，RT7,Area 0,Area 1,Area 2,Area 3,Virtual Link,ABR,ABR,ABR,ABR,ABR,ASBR,ASB
4、R,RT5,RT7,同一区域内的路由器交换所有的信息，而对同一 AS中其它区域的路由器隐藏它的详细拓扑结构 骨干区域可能不连续，但可通过定义虚链路实现 互通，如RT10与RT11 骨干区域在区域之间分发路由信息，非骨干区域 不能进行直接的路由信息交互 规定区域内路由器个数200，但最好50 路由汇总采用CIDR技术,（3）说明,11.5 OSPF-2报文 首部格式,报文类型 HELLO:发现和维护邻居（测试可达性）数据库描述:初始化网络拓扑数据库 链路状态请求:请求邻站传送链路状态信息 链路状态更新:（对请求的响应）广播链路状态 链路状态确认:对更新报文的确认,源路由器所在区域,0：不鉴别1：
5、口令鉴别OSPF-2支持MD5，还可扩充,扩散协议,交换协议,1.HELLO报文作用：发现和维护邻居，检测链路是否可用 选举指定路由器和后备指定路由器 建立邻接关系（双向连通性）,（1）发现和维护邻居a.路由器R定期在所有接口上广播Hello报文b.相邻路由器S收到后，判断R是否在自己的相邻路由器列表中 若没有，则加入，并建立单向关系（S知道，但R还不知道）c.S定期向所有接口广播Hello报文，包含了自己知道的所有邻居d.R发现自己是S的邻居，则双向关系建立e.如果在一段时间内没有收到某个邻居的广播，则邻居关系解除,（2）报文格式 HELLO间隔(10s):组播间隔 路由器死亡间隔(Hell
6、o的4倍)：40s内未收到某邻居的Hello报文，邻居关系解除 邻站IP地址:发送方最近收到Hello报文的所有邻站,优先级:选举指定路由器和后备指定路由器 通常优先级高的当选(相同时选IP地址比较大的)且一经当选，不轻易更换,建立邻居关系的条件(1)位于相同的区域(2)通过安全认证(3)相同的Hello和死亡间隔,相当于RIP的30s更新定时器,相当于RIP的180s路由超时定时器,指定路由器（DR）在一个连接有多个路由器的网络上，指定其中一个路由器负责向外发送该网络中所有链路状态信息,后备指定路由器:DR的接班人（防止DR失效）,拓扑图中，抽象成,若R1为DR，则只有R1对外发一个网络LS
7、A，通告该处链路状态,2.数据库描述报文：交换协议 作用：相邻路由器建立连通性后交换信息来初始化网络拓扑数据库（数据库同步）（该数据库称LSDB：Link State DataBase，存放各种LSA）,若干个LSA首部,数据库序号：描述报文可能有多个，需编序,序号、I、M结合，作用类似分片控制,Ms位的作用（Master-Slave，主从位）,交换过程第一步：交换双方确定主从关系 先提出的一方发送一个没有链路描述的请求报文，将自己置为主方 收到请求的一方发送一个相同格式的“确认”报文，将自己置为从方,Ms位的作用（Master-Slave，主从位）,交换过程第一步：交换双方确定主从关系 先提
8、出的一方发送一个没有链路描述的请求报文，将自己置为主方 收到请求的一方发送一个相同格式的“确认”报文，将自己置为从方,先提出方发请求报文置自己为主方,1,收到方发“确认”报文置自己为从方,0,Ms位的作用（Master-Slave，主从位）,交换过程第一步：交换双方确定主从关系 先提出的一方发送一个没有链路描述的请求报文，将自己置为主方 收到请求的一方发送一个相同格式的“确认”报文，将自己置为从方,问题：若双方同时请求，怎么办？（Tie-Breaking算法：比较地址，大者为主）第二步：非对称交换 主路由器发送，从路由器“确认”收到的报文，并附带自己的数据库描述记录思考：主发送完，但从未完，怎
9、么办？（主发送M位置0的空报文并等待确认）,一条“LSA首部”描述一条链路 链路类型共5种 此处仅LSA首部，没有任何链路状态记录的内容，接收方需通过链路状态请求报文去获得,3、链路状态请求报文 对没有链路状态记录内容的链路或信息过时的链路，请求邻站发送更新信息,4、链路状态更新报文（扩散协议）定期(至少30分钟)组播链路状态记录内容，以“维护”网络拓扑数据库 对链路状态请求的响应,LSA的个数,类型为3的OSPF首部,类型为4的OSPF首部,5、链路状态确认报文对链路状态更新报文的确认发回收到的LSA的首部来确认,6、核心内容：链路状态通告LSA（Link State Advertiseme
10、nt）,（1）首部：20字节,链路状态序号：使得接收方可以判断收到的对某条链路的描述是否是最新的(一条链路的状态会变化，描述会多次出现，每次赋予不同序号)链路状态年龄：该LSA产生后经历的秒数（MaxAge=3600s，此时删除）,链路状态序号,链路状态年龄,链路状态类型,链路状态类型和链路状态ID：指示LSA的格式与功能,链路状态ID,类型1：路由器链路 本区域内如右图所示的链路 路由器R1通告它的所有接口状态,类型2：网络链路 本区域内如左图所示的多点接入网 由指定路由器DR通告该组路由器,类型3：Summary链路（到网络）ABR产生的所连区域内到网络的汇总链路，向骨干通告 骨干区汇总后
11、的到网络的链路，向非骨干区域通告,汇总后,隐藏细节,类型4：Summary链路（到ASBR）ABR产生的到ASBR的汇总链路（类似于类型3）,类型5：外部链路 ASBR通告的到外部系统的链路,同一区域的路由器保持相同的LSDB 包含三方面内容：本区路由器发出的类型1和类型2的LSA 发自本区ABR的属于骨干区和其它区的类型3和类型4的LSA 发自ASBR的外部LSA（不改变）,Area 0,Area 1,Area 2,Area 3,Virtual Link,ABR,ABR,ABR,ABR,ABR,ASBR,ASBR,RT5,RT7,LSA格式示例,LSA首部,Link ID,类型=1,Link
12、 Data,如：路由器LSA格式,描述一个Link,有多个ToS时，每个特殊的ToS一项,（路由器的身份）V：Virtual LinkE：ASBRB：ABR,Type Description Link ID Link Data 1 Point to point link Neighbor Router ID Interface IP Address 2 Link to a transit network Interface address of DR Interface IP Address 3 Link to a stub network IP network number IP Addre
13、ss mask 4 Virtual link Neighbor Router ID Interface IP Address,10,1,3,设R1 是ABR，R1的三个接口：左：右：下：,（DR）,如：网络LSA格式,由网络掩码和LSA首部中的链路状态ID（DR的接口IP地址）可推出网络号,（DR）,DR发出的网络LSA,11.6 OSPF路由计算1、域内路由计算 运行SPF算法2、域间路由计算 一个域内的ABR（设为R1）首先产生汇总路由，通告给其它ABR ABR收到这个通告后，在本地路由表中生成新的路由条目，下一跳指向R1，之后把这些信息传递给其它IR3、AS外部路由计算 ASBR把其它A
14、S的路由扩散到末梢区域外的所有区域 路由器收到ASBR的通告后，把这些路由条目作为ASBR的叶子，添加到以自己为根的最小生成树中 依据最小生成树生成路由表,11.7 说明1、OSPF-2与OSPF-1相比 路由器地址统一改为路由器ID（为每个路由器唯一分配）鉴别支持MD5，可进一步扩充 报文中增加了选项字段，携带的信息量增加，控制能力增强2、OSPF-3与OSPF-2相比 原理同OSPF-2，用于IPv6 功能更强，通用性和扩展性更好 基本抛弃IP地址概念，侧重于说明拓扑结构 去掉了鉴别功能（由IPv6来保障）3、接口有限自动机 邻居有限自动机,与OSPF-3一致,便于正确实现,参阅RFC2740或张宏科等路由器原理与技术（国防工业版2003）,1、RIP简单（20多页），但限制多，只适用于小网 OSPF复杂（244页），但功能强大，适用于大网2、RIP基于UDP，OSPF基于IP3、其它IGP协议 向量距离类：Cisco的IGRP EIGRP(增强IGRP),11.8 关于IGP的说明,链路状态类：ISO的IS-IS协议,跳数可达255，度量是跳数、延迟、带宽、可靠性、负载的复合值,三种定时器时限：90s、270s、630s,结合了RIP、OSPF的优点和分布式更新算法DUAL。可与OSPF抗衡,
