OSPF協(xié)議原理與配置詳解PPT課件

1、概念n OSPF ：Open Shortest Path First，開放最短路徑優(yōu)先n 由IETF(Internet Engineering Task Force)組織開發(fā)n OSPF是鏈路狀態(tài)協(xié)議，采用SPF算法n OSPF是IGP(Interior Gateway Protocol)協(xié)議，用于在自治系統(tǒng) (Autonomous System，AS)內(nèi)發(fā)現(xiàn)和計(jì)算路由n在IP網(wǎng)絡(luò)上，它通過收集和傳遞自治系統(tǒng)的鏈路狀態(tài)來動態(tài)地發(fā)現(xiàn)并傳播路由n 相關(guān)RFC文檔 : RFC2328， RFC1583，RFC2178第1頁/共65頁鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議-OSPF 基本思想 每個路由器有責(zé)任和鄰機(jī)會話

2、，并獲悉它們的名字。 每個路由器構(gòu)建一個稱為“鏈路狀態(tài)廣播（LSA）”的包，該包列出了鄰機(jī)的名字和到達(dá)這些鄰機(jī)的費(fèi)用。 LSA被傳送到所有的別的路由器，每個路由器存儲了來自其他路由器的最新的LSA。 每個路由器現(xiàn)在有了完整的拓?fù)鋱D，計(jì)算出到每個目的地的路由。第2頁/共65頁第3頁/共65頁OSPF協(xié)議概述（1） OSPF是Open Shortest Path First的縮寫。是IETF組織開發(fā)的一個基于鏈路狀態(tài)的自治系統(tǒng)內(nèi)部路由協(xié)議。 適應(yīng)范圍：OSPF支持各種規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，最多可支持幾百臺路由器。 快速收斂：如果網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化，OSPF立即發(fā)送更新報(bào)文，使這一變化在自治系統(tǒng)中同步。這

3、是衡量路由協(xié)議好壞的重要指標(biāo)。 無自環(huán)：由于OSPF通過收集到的鏈路狀態(tài)用最短路徑樹算法計(jì)算路由，故從算法本身保證了不會生成自環(huán)路由。但是在引入外部路由時不能保證沒有路由環(huán)路。第4頁/共65頁OSPF協(xié)議概述（2） 子網(wǎng)掩碼：由于OSPF在描述路由時攜帶網(wǎng)段的掩碼信息，所以O(shè)SPF協(xié)議不受自然掩碼的限制，對VLSM提供很好的支持。 區(qū)域劃分：OSPF協(xié)議允許自治系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)被劃分成區(qū)域來管理，區(qū)域間傳送的路由信息被進(jìn)一步抽象，從而減少了占用網(wǎng)絡(luò)的帶寬。 等值路由：OSPF支持到同一目的地址的多條等值路由。在RIP中也有。第5頁/共65頁OSPF協(xié)議概述（3） 路由分級：OSPF使用4類不同的路由

4、，按優(yōu)先順序分別是:區(qū)域內(nèi)路由、區(qū)域間路由、第一類外部路由、第二類外部路由。 支持驗(yàn)證：它支持基于接口的報(bào)文驗(yàn)證以保證路由計(jì)算的安全性。 組播發(fā)送：OSPF在有組播發(fā)送能力的鏈路層上以組播地址發(fā)送協(xié)議報(bào)文，即達(dá)到了廣播的作用，又最大程度的減少了對其他網(wǎng)絡(luò)段設(shè)備的干擾。（）第6頁/共65頁OSPF和RIP的比較（1） 向本自治系統(tǒng)中所有路由器發(fā)送信息。這里使用的方法是洪泛法（flooding），這樣，最終整個區(qū)域中所有的路由器都得到了這個信息的一個副本。而RIP協(xié)議是僅僅向自己相鄰的幾個路由器發(fā)送信息。 發(fā)送的信息就是與本路由器相鄰的所有路由器的鏈路狀態(tài)，這是路由器所知道的部分信息。鏈路狀態(tài)就是

5、說明本路由器都和哪些路由器相鄰，以及該鏈路的“度量”。OSPF將這個“度量”用來表示費(fèi)用、距離、時延、帶寬等等。而RIP協(xié)議發(fā)送的信息是：“到所有網(wǎng)絡(luò)的距離和下一跳路由器”。第7頁/共65頁OSPF和RIP的比較（2） 只有當(dāng)鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時，路由器才用洪泛法向所有路由器發(fā)送此信息。而RIP不管網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆袩o發(fā)生變化，路由器之間都要定期交換路由器表的信息。第8頁/共65頁基本的OSPF協(xié)議 Router ID：一個32bit的無符號整數(shù)，是一臺路由器的唯一標(biāo)識，在整個自治系統(tǒng)內(nèi)惟一。一般是手工配置。 有些廠家路由器支持自動從當(dāng)前所有接口的IP地址自動選舉一個IP地址作為ROUTER ID. O

6、SPF報(bào)文直接封裝在IP報(bào)文中傳輸。IP頭部中協(xié)議號為89。 。第9頁/共65頁n 指定路由器DR (Designated Router)n 備份指定路由器BDR (Backup Designated Router)l 在一個廣播型多路訪問環(huán)境中的路由器必須選舉一個DR和BDR來代表這個網(wǎng)絡(luò)l 作用：減少在局域網(wǎng)上的OSPF的流量l 選舉：DB/BDR的選舉是根據(jù)路由器優(yōu)先級，優(yōu)先級高者為DR，次高者為BDR。如果Priority值相同，Router-id值大者成為DRDR/BDR第10頁/共65頁DR和BDR選舉的原因 在廣播和NBMA 類型的網(wǎng)絡(luò)上，任意兩臺路由器之間都需要傳遞路由信息（f

7、lood），如果網(wǎng)絡(luò)中有 N 臺路由器，則需要建立N *（N-1）/2 個鄰接關(guān)系。任何一臺路由器的路由變化，都需要在網(wǎng)段中進(jìn)行N*（N-1）/2 次的傳遞。這是沒有必要的，也浪費(fèi)了寶貴的帶寬資源。為了解決這個問題，OSPF 協(xié)議指定一臺路由器DR（Designated Router）來負(fù)責(zé)傳遞信息。所有的路由器都只將路由信息發(fā)送給DR，再由DR 將路由信息發(fā)送給本網(wǎng)段內(nèi)的其他路由器。兩臺不是DR 的路由器（DROther）之間不再建立鄰接關(guān)系，也不再交換任何路由信息。這樣在同一網(wǎng)段內(nèi)的路由器之間只需建立N 個鄰接關(guān)系，每次路由變化只需進(jìn)行2N 次的傳遞即可。第11頁/共65頁n優(yōu)先級攜帶在H

8、ello 包中進(jìn)行傳遞的n其余每個DRother都會和DR，BDR建立鄰接關(guān)系， DRother之間建立鄰居關(guān)系P=1P=0P=1DR/BDR的選舉P=3P=2BDRHelloDRBDRDRotherDRotherDRother第12頁/共65頁 DR 的選舉過程如下： 登記選民本網(wǎng)段內(nèi)的運(yùn)行OSPF 的路由器； 登記候選人本網(wǎng)段內(nèi)的Priority0 的OSPF 路由器；Priority 是接口上的參數(shù)，可以配置，缺省值是1； 競選演說一部分Priority0 的OSPF 路由器認(rèn)為自己是DR； 投票在所有自稱是DR 的路由器中選priority 值最大的當(dāng)選，若兩臺路由器的priority

9、值相等，則選Router ID 最大的當(dāng)選。選票就是HELLO 報(bào)文，每臺路由器將自己選出的DR 寫入HELLO 中，發(fā)給網(wǎng)段上的每臺路由器；第13頁/共65頁 說明： 由于網(wǎng)段中的每臺路由器都只和DR 建立鄰接關(guān)系。如果DR 頻繁的更迭，則每次都要重新引起本網(wǎng)段內(nèi)的所有路由器與新的DR 建立鄰接關(guān)系。 這樣會導(dǎo)致在短時間內(nèi)網(wǎng)段中有大量的OSPF 協(xié)議報(bào)文在傳輸，降低網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬。所以協(xié)議中規(guī)定應(yīng)該盡量的減少DR 的變化。 具體的處理方法是，每一臺新加入的路由器并不急于參加選舉，而是先考察一下本網(wǎng)段中是否已有DR 存在。如果目前網(wǎng)段中已經(jīng)存在DR，即使本路由器的priority 比現(xiàn)有的DR

10、 還高，也不會再聲稱自己是DR 了。而是承認(rèn)現(xiàn)有的DR。第14頁/共65頁BDR 快速響應(yīng)： 如果DR 由于某種故障而失效，這時必須重新選舉DR，并與之同步。這需要較長的時間，在這段時間內(nèi)，路由計(jì)算是不正確的。為了能夠縮短這個過程，OSPF提出了BDR（Backup Designated Router）的概念。 BDR 實(shí)際上是對DR 的一個備份，在選舉DR 的同時也選舉出BDR，BDR 也和本網(wǎng)段內(nèi)的所有路由器建立鄰接關(guān)系并交換路由信息。當(dāng)DR 失效后，BDR 會立即成為DR，由于不需要重新選舉，并且鄰接關(guān)系事先已建立，所以這個過程是非常短暫的。 當(dāng)然這時還需要重新選舉出一個新的BDR，雖然

11、一樣需要較長的時間，但并不會影響路由計(jì)算。第15頁/共65頁 注意： 網(wǎng)段中的DR 并不一定是priority 最大的路由器；同理，BDR 也并不一定就是priority 第二大的路由器。 DR 是指某個網(wǎng)段中概念，是針對路由器的接口而言的。某臺路由器在一個接口上可能是DR，在另一個接口上可能是BDR，或者是DROther。 只有在廣播和NBMA 類型的接口上才會選舉DR，在point-to-point 和point-to-muiltipoint 類型的接口上不需要選舉。 兩臺DROther 路由器之間不進(jìn)行路由信息的交換，但仍舊互相發(fā)送HELLO報(bào)文。第16頁/共65頁OSPF網(wǎng)絡(luò)類型 OS

12、PF區(qū)域是由不同類型的網(wǎng)絡(luò)鏈路組成的，明白這一點(diǎn)很重要，因?yàn)猷徑有袨殡S網(wǎng)絡(luò)類型而異，而要確保OSPF在某些類型的網(wǎng)絡(luò)上正確運(yùn)行，必須對其進(jìn)行合適的配置。 OSPF根據(jù)物理鏈路類型定義了不同的網(wǎng)絡(luò)類型。在每種網(wǎng)絡(luò)中，OSPF的運(yùn)行方式各不相同，其中包括如何建立鄰接關(guān)系以及所需的配置。第17頁/共65頁網(wǎng)絡(luò)類型 OSPF協(xié)議計(jì)算路由是以本路由器周邊網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的。每臺路由器將自己周邊的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涿枋龀鰜?，傳遞給其他所有的路由器。 OSPF將不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涑橄鬄橐韵滤姆N類型 該接口所連的網(wǎng)段中只有本路由器自己。（stub networks) 該接口通過點(diǎn)到點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)與一臺路由器相連。(point

13、-to-point) 該接口通過廣播或NBMA的網(wǎng)絡(luò)與多臺路由器相連。（broadcast or NBMA networks) 該接口通過點(diǎn)到多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)與多臺路由器相連。（point-to-multipoint)第18頁/共65頁網(wǎng)絡(luò)類型 OSPF 協(xié)議根據(jù)鏈路層封裝協(xié)議不同分為以下四種網(wǎng)絡(luò)類型： Point-to-Point：點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)鏈路層協(xié)議是PPP，HDLC，LAPB 時，OSPF 缺省認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)類型是Point-to-Point。在這種類型網(wǎng)絡(luò)中， 以組播地址（）發(fā)送協(xié)議報(bào)文，不需要選舉DR，BDR。 Broadcast：廣播網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)鏈路層協(xié)議是Ethernet 時，OSPF 缺省

14、認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)類型是Broadcast。在這種類型網(wǎng)絡(luò)中， 以組播地址（，）發(fā)送協(xié)議報(bào)文，需要選舉DR，BDR。第19頁/共65頁 NBMA：非廣播多路訪問網(wǎng)絡(luò)（Non-broadcast Multi-access）。當(dāng)鏈路層協(xié)議是Frame Relay、X.25 時，OSPF 缺省認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)類型是NBMA。在這種類型網(wǎng)絡(luò)中， 以單播地址發(fā)送協(xié)議報(bào)文，必須手工配置鄰居的IP 地址。 Point-to-Multipoint：點(diǎn)對多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。沒有一種鏈路層協(xié)議會被缺省的認(rèn)為是Point-to-Multipoint 類型，通常由NBMA的類型手工修改而來。如果NBMA 類型的網(wǎng)絡(luò)不是全連通的，則可以手工更改為

15、點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。 在這種類型網(wǎng)絡(luò)中，以組播地址（）發(fā)送協(xié)議報(bào)文，不用手工配置鄰居。第20頁/共65頁n 點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)(point-to-point) n 廣播網(wǎng)絡(luò)(broadcast ) 網(wǎng)絡(luò)類型鏈路層封裝PPP/HDLC協(xié)議鏈路層封裝Ethernet/FDDI/Token Ring第21頁/共65頁n NBMA網(wǎng)絡(luò)(Non-Broadcast Multi-Access) n 點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)(point-to-multipoint) 網(wǎng)絡(luò)類型第22頁/共65頁n鄰接關(guān)系：n鄰接關(guān)系在廣播或NBMA網(wǎng)絡(luò)的DR和非指定路由器之間形成n DRother與DR，BDR之間建立鄰接關(guān)系n鄰接：好朋友n鄰接需要

16、互通信息，需要同步信息nDRother之間為鄰居關(guān)系，之間不同步數(shù)據(jù)庫n鄰居：剛認(rèn)識n n 鄰居/鄰接第23頁/共65頁術(shù)語(1)n 自治系統(tǒng)AS (Autonomous System) 指共享同一路由選擇策略的一組路由器的集合在互聯(lián)網(wǎng)中，一個自治系統(tǒng)是一個有權(quán)自主地決定在本系統(tǒng)中應(yīng)采用何種路由協(xié)議的小型單位。這個網(wǎng)絡(luò)單位可以是一個簡單的網(wǎng)絡(luò)也可以是一個由一個或多個普通的網(wǎng)絡(luò)管理員來控制的網(wǎng)絡(luò)群體，它是一個單獨(dú)的可管理的網(wǎng)絡(luò)單元(如一所大學(xué)，一個企業(yè)或者一個公司個體)。路由器標(biāo)識 (Router ID) 由32位數(shù)組成，在AS內(nèi)唯一。這個Router ID 一般需要手工配置，一般將其配置為該路

17、由器的某個接口的IP地址。由于IP地址是唯一的，所以這樣就很容易保證Router ID 的唯一性。在沒有手工配置Router ID 的情況下，一些廠家的路由器支持自動從當(dāng)前所有接口的IP 地址自動選舉一個IP 地址作為Router ID。 第24頁/共65頁 區(qū)域標(biāo)識 (Area ID ) 由32bit數(shù)組成，在AS內(nèi)唯一標(biāo)識區(qū)域。如：Area 0 或者 一個區(qū)域是指一個路由器的集合，它有一個一樣的拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫， OSPF用區(qū)域把一個AS分成多個鏈路狀態(tài)域，因?yàn)橐粋€區(qū)域的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對另一個區(qū)域是不可見的，一個區(qū)域不會被擴(kuò)散，這個特征大大降低了一個 AS中的路由交通數(shù)量，區(qū)域被用來包含鏈路狀態(tài)的更新

18、并使管理者能建立分層網(wǎng)絡(luò)。第25頁/共65頁n 鏈路狀態(tài)通告(LSA) LSA用來描述路由器的本地狀態(tài)， LSA包括的信息有關(guān)于路由器接口的狀態(tài)和所形成的鄰接狀態(tài)n 鏈路狀態(tài)表(拓?fù)浔? Link State Database) 包含了網(wǎng)絡(luò)中所有路由器的鏈接狀態(tài)。它表示整個網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。同Area內(nèi)的所有路由器的鏈接狀態(tài)表，都是相同的n 路由表(Routing Table) 即轉(zhuǎn)發(fā)表，在鏈接狀態(tài)表的基礎(chǔ)之上，利用SPF算法計(jì)算而來術(shù)語(2)第26頁/共65頁OSPF協(xié)議報(bào)文(1)n OSPF報(bào)文格式：n OSPF 依靠IP包來承載OSPF信息n 使用的協(xié)議號： 89以字節(jié)表示的域長11244

19、228可變的版本號類型數(shù)據(jù)包長度路由器ID區(qū)域ID校驗(yàn)和認(rèn)證類型認(rèn)證數(shù)據(jù)第27頁/共65頁OSPF單區(qū)域的問題當(dāng)一個巨型網(wǎng)絡(luò)中的路由器都運(yùn)行OSPF 路由協(xié)議時，就會遇到如下問題：1.路由器數(shù)量的增多會導(dǎo)致LSDB 非常龐大，這會占用大量的存儲空間。2.LSDB 的龐大會增加運(yùn)行SPF 算法的復(fù)雜度，導(dǎo)致路由器的CPU 負(fù)擔(dān)很重。3.由于LSDB 很大，兩臺路由器之間達(dá)到LSDB 同步會需要很長時間。4.網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增大之后，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化的概率也增大，網(wǎng)絡(luò)會經(jīng)常處于“動蕩”之中，為了同步這種變化，網(wǎng)絡(luò)中會有大量的OSPF 協(xié)議報(bào)文在傳遞，降低了網(wǎng)絡(luò)的帶寬利用率。更糟糕的是：每一次變化都會導(dǎo)致網(wǎng)

20、絡(luò)中所有的路由器重新進(jìn)行路由計(jì)算。第28頁/共65頁OSPF區(qū)域劃分區(qū)域解決方法：將自治系統(tǒng)劃分成不同的區(qū)域(Area)解決上述問題的關(guān)鍵主要有兩點(diǎn)：減少LSA 的數(shù)量和屏蔽網(wǎng)絡(luò)變化波及的范圍。l 每一個網(wǎng)段必須屬于一個區(qū)域，或者說每個運(yùn)行OSPF 協(xié)議的接口必須指明屬于某一個特定的區(qū)域，區(qū)域用區(qū)域號(Area ID)來標(biāo)識。l 不同的區(qū)域之間通過ABR（區(qū)域邊界路由器） 來傳遞路由信息Area 1Backbone Area 0ExternalASArea 2第29頁/共65頁 劃分區(qū)域后的好處： 由于劃分區(qū)域后ABR 是根據(jù)本區(qū)域內(nèi)的路由生成LSA，則可以根據(jù)IP 地址的規(guī)律先將這些路由進(jìn)行

21、聚合后再生成LSA，這樣做可以大大減少自治系統(tǒng)中LSA 的數(shù)量。 劃分區(qū)域之后，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓紫仍趨^(qū)域內(nèi)進(jìn)行同步，如果該變化影響到聚合之后的路由，則才會由ABR 將該變化通知到其他區(qū)域。大部分的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化都會被屏蔽在區(qū)域之內(nèi)了。第30頁/共65頁第31頁/共65頁OSPF區(qū)域類型(1)OSPF協(xié)議里把區(qū)域劃分為以下5種類型：n標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域 這個默認(rèn)的區(qū)域接收鏈路狀態(tài)更新、路由匯總和外部路由信息。n骨干區(qū)域(backbone area) 骨干區(qū)域是連接所有其他區(qū)域的中心點(diǎn)，區(qū)域號總是“0”。所有其他區(qū)域都連接到這個區(qū)域以交換路由信息。Area 0Area 1Area 2AS100注意：所有的區(qū)域

22、必須和骨干區(qū)域相連，而且骨干區(qū)域自身也必須是連通的。第32頁/共65頁n 末節(jié)區(qū)域和完全末節(jié)區(qū)域末節(jié)區(qū)域和完全末節(jié)區(qū)域特點(diǎn)：l 通常只能有一個出口l 區(qū)域內(nèi)不能有ASBRl 不能是Area 0(Backbone)l 不能使用虛連接(Virtual links)單一出口Area 2ExternalASX XOSPF區(qū)域類型(2)n 末節(jié)區(qū)域(stub area) 不接受任何自治系統(tǒng)外部路由的信息，比如非OSPF網(wǎng)絡(luò)的信息。使用缺省的路由連接AS外的網(wǎng)絡(luò)。末節(jié)區(qū)域不能包含ASBR。n 完全末節(jié)區(qū)域(totally stub area) 不接受任何AS外部的路由，及AS內(nèi)部的其他區(qū)域的匯總信息。使用

23、缺省的路由發(fā)送數(shù)據(jù)包到外部網(wǎng)絡(luò)或是其他區(qū)域。不包含ASBR。第33頁/共65頁Type 5 LSA Type 7 LSARIParea 0NSSA area ASBRABRn 非完全末節(jié)區(qū)域(not-so-stubby area)l OSPF區(qū)域類型(3)第34頁/共65頁OSPF虛連接n 所有的區(qū)域必須和骨干區(qū)域相連，而且骨干區(qū)域自身也必須是連通的。 由于網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，有時無法滿足這個條件。為此，OSPF 提出了虛連接的概念 。n 虛連接是指在兩臺ABR 之間，穿過一個非骨干區(qū)域(轉(zhuǎn)換區(qū)域transit area)，建立的一條邏輯上的連接通道。Area 2Area 0(Backbone

24、)Area 3 Area 1Virtual LinkTransit Area第35頁/共65頁OSPF Router的類型 路由器根據(jù)在自治系統(tǒng)中的不同位置劃分為以下四種類型 ： IAR（Internal Area Router） ABR（Area Border Router） BBR （BackBone Router） ASBR（AS Boundary Router） 第36頁/共65頁 IAR（Internal Area Router）： 區(qū)域內(nèi)路由器，是指該路由器的所有接口都屬于同一個OSPF 區(qū)域。這種路由器只生成一條Router LSA，只保存一個LSDB。 ABR（Area Bor

25、der Router）： 區(qū)域邊界路由器，該路由器同時屬于兩個以上的區(qū)域（其中必須有一個是骨干區(qū)域，也就是區(qū)域0）。該路由器為每一個所屬的區(qū)域生成一條Router LSA，為每一個所屬的區(qū)域保存一個LSDB。并根據(jù)需要生成Network Summary LSA（Type= 3）和 ASBR Summary LSA（Type = 4）。第37頁/共65頁 BBR （BackBone Router）： 骨干路由器，是指該路由器屬于骨干區(qū)域（也就是0 區(qū)域）。由定義可知，所有的ABR 都是骨干路由器，所有的骨干區(qū)域內(nèi)部的IAR 也屬于BBR。 ASBR（AS Boundary Router）： 自治

26、系統(tǒng)邊界路由器，是指該路由器引入了其他路由協(xié)議（也包括靜態(tài)路由和接口的直接路由）發(fā)現(xiàn)的路由。需要注意的是ASBR 并不一定在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中位于自治系統(tǒng)的邊界。ASBR 生成AS External LSA（Type = 5）。第38頁/共65頁第39頁/共65頁LSA 的類型 LSA是OSPF路由器之間鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫交流信息的方式，路由器使用LSA構(gòu)造一個準(zhǔn)確，完整的網(wǎng)絡(luò)圖，并由此產(chǎn)生路由表中所使用的路由。 常見的六種LSA類型： Type 1: Router link entry：路由器LSA Type 2: Network link entry:網(wǎng)絡(luò)LSA Type 3 and 4: Summa

27、ry link entry：網(wǎng)絡(luò)匯總LSA Type 5: AS external link entry:AS外部LSA Type 7: NSSA external link entry:NSSA外部LSA第40頁/共65頁LSA Type(1)LSA TypeLSA名稱名稱LSA描述描述1Router-LSA每一個路由器都會生成。這種LSA描述某區(qū)域內(nèi)路由器端口鏈路狀態(tài)的集合。只在所描述的區(qū)域內(nèi)洪泛。2Network-LSA由DR生成，用于描述廣播型網(wǎng)絡(luò)和NBMA網(wǎng)絡(luò)。這種LSA包含了該網(wǎng)絡(luò)上所連接路由器的列表。只在該網(wǎng)絡(luò)所屬的區(qū)域內(nèi)洪泛。第41頁/共65頁LSA Type(2)LSA Ty

28、peLSA名稱名稱LSA描述描述3Network-Summary-LSA由區(qū)域邊界路由器(ABR)產(chǎn)生，描述到AS內(nèi)部本區(qū)域外部某一網(wǎng)段的路由信息，在該LSA所生成的區(qū)域內(nèi)洪泛。第42頁/共65頁LSA Type(3)LSA TypeLSA名稱名稱LSA描述描述4ASBR-Summary-LSA由區(qū)域邊界路由器(ABR)產(chǎn)生，描述到某一自治系統(tǒng)邊界路由器(ASBR)的路由信息，在該LSA所生成的區(qū)域內(nèi)洪泛。5AS-external-LSA由自治系統(tǒng)邊界路由器(ASBR)產(chǎn)生，描述到AS外部某一網(wǎng)段的路由信息，在整個AS內(nèi)部洪泛。第43頁/共65頁OSPF協(xié)議計(jì)算過程LSDBLSA of RTA

29、LSA of RTBLSA of RTCLSA of RTD(2)每臺路由器的LSDB(3)由鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫生成 帶權(quán)有向圖CABD346CABD234CABD234CABD234CABD234RTARTCRTD4326(1)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(4)每臺路由器分別以自己為根節(jié)點(diǎn)計(jì)算最小生成樹RTB2第44頁/共65頁 上圖中描述了通過 OSPF 協(xié)議計(jì)算路由的過程。由四臺路由器組成的網(wǎng)絡(luò)，連線旁邊的數(shù)字表示從一臺路由器到另一臺路由器所需要的花費(fèi)。為簡化問題，我們假定兩臺路由器相互之間發(fā)送報(bào)文所需花費(fèi)是相同的。 首先，每臺路由器都根據(jù)自己周圍的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)生成一條 LSA（鏈路狀態(tài)廣播），并通過相互

30、之間發(fā)送協(xié)議報(bào)文將這條 LSA 發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中其它的所有路由器。這樣每臺路由器都收到了其它路由器的 LSA，所有的 LSA 放在一起稱作 LSDB（鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫）。顯然，4 臺路由器的 LSDB 都是相同的。第45頁/共65頁 其次，由于一條 LSA 是對一臺路由器周圍網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的描述，那么 LSDB 則是對整個網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的描述。路由器很容易將 LSDB 轉(zhuǎn)換成一張帶權(quán)的有向圖，這張圖便是對整個網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的真實(shí)反映。顯然，4 臺路由器得到的是一張完全相同的圖。 最后，接下來每臺路由器在圖中以自己為根節(jié)點(diǎn)，使用SPF算法計(jì)算出一棵最短路徑樹，由這棵樹得到了到網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點(diǎn)的路由表。顯然，

31、4 臺路由器各自得到的路由表是不同的。 這樣每臺路由器都計(jì)算出了到其它路由器的路由。第46頁/共65頁 由上面的分析可知：OSPF協(xié)議計(jì)算出路由主要有以下三個主要步驟： 描述本路由器周邊的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并生成LSA。 將自己生成的LSA在自治系統(tǒng)中傳播。并同時收集所有的其他路由器生成的LSA。 根據(jù)收集的所有的LSA計(jì)算路由。第47頁/共65頁路由匯聚的作用減小路由表的大小將拓?fù)渥兓挠绊懴拗圃诒镜販p少 LSA的數(shù)量，節(jié)省 CPU 資源路由聚合只有在ABR上配置才會有效。路由匯聚第48頁/共65頁一條路由信息就可以代表多個子網(wǎng)一條路由信息就可以代表多個子網(wǎng)路由匯聚舉例Routing Table

32、 for BLSAs Sent to Router CArea 1Area 0ABRSummarizationABC第49頁/共65頁vHello：用于建立和維護(hù)鄰居關(guān)系，同時也發(fā)現(xiàn)鄰居nDDP: Database Description Packet：數(shù)據(jù)庫描述包，用于描述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容，為同步鄰居間數(shù)據(jù)庫信息nLSR: Link State Request：鏈路狀態(tài)請求包，向相鄰路由器請求其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的部分內(nèi)容nLSU: Link State Update：鏈路狀態(tài)更新包：對鏈路狀態(tài)請求數(shù)據(jù)包的回應(yīng)，包含具體的鏈路狀態(tài)信息。nLSAck: Link State Acknowled

33、ge：鏈路狀態(tài)確認(rèn)包，用于對鏈路狀態(tài)更新數(shù)據(jù)包的確認(rèn)。這種確認(rèn)使OSPF的擴(kuò)散過程更可靠。OSPF 報(bào)文類型OSPF 包括以下5種協(xié)議報(bào)文：第50頁/共65頁 HELLO 報(bào)文（Hello Packet）： 最常用的一種報(bào)文，周期性（發(fā)送Hello報(bào)文的間隔叫做hello-interval）的發(fā)送給本路由器的鄰居。 內(nèi)容包括一些定時器的數(shù)值，DR，BDR，以及自己已知的鄰居。HELLO報(bào)文中包含有Router ID、Hello/dead intervals（飽和/失效間隔）、Neighbors、Area-ID、Router priority、DR IP address、BDR IP addre

34、ss、Authentication password（認(rèn)證密碼）、Stub area flag（特殊區(qū)域標(biāo)識）等信息 其中Hello/dead intervals、Area-ID、Authentication password、Stub area flag必須一致，相鄰路由器才能建立鄰居關(guān)系。第51頁/共65頁DR/BDR選舉規(guī)則: 當(dāng)選舉當(dāng)選舉DR/BDR 的時候要比較的時候要比較hello 包中的優(yōu)先級包中的優(yōu)先級(priority),優(yōu)先優(yōu)先級最高的為級最高的為DR,次高的為次高的為BDR.默認(rèn)優(yōu)先級都為默認(rèn)優(yōu)先級都為1.在優(yōu)先級相同的情況下在優(yōu)先級相同的情況下就比較就比較RID,RID

35、 等級最高的為等級最高的為DR,次高的為次高的為BDR.當(dāng)你把優(yōu)先級設(shè)置為當(dāng)你把優(yōu)先級設(shè)置為0 以后以后,OSPF 路由器就不能成為路由器就不能成為DR/BDR,只能成為只能成為DROTHER DR/BDR選舉完成后選舉完成后,DRother只和只和DR/BDR形成鄰接關(guān)系形成鄰接關(guān)系.所有的路所有的路由器將組播由器將組播Hello包到地址以便它們能跟蹤其他鄰居的信息包到地址以便它們能跟蹤其他鄰居的信息,即即DR將洪泛將洪泛LSU到到224.0.0.5;DRother只組播只組播LSU到到AllDRouter地址地址224.0.0.6,只有只有DR/BDR監(jiān)聽這個地址監(jiān)聽這個地址 第52頁/共

36、65頁 DBD 報(bào)文（Database Description Packet）： 兩臺路由器進(jìn)行數(shù)據(jù)庫同步時，用DBD 報(bào)文來描述自己的LSDB（鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫） 內(nèi)容包括LSDB中每一條LSA 的摘要（摘要是指LSA 的HEAD，通過該HEAD 可以唯一標(biāo)識一條LSA）。這樣做是為了減少路由器之間傳遞信息的量，因?yàn)長SA 的HEAD 只占一條LSA 的整個數(shù)據(jù)量的一小部分，根據(jù)HEAD，對端路由器就可以判斷出是否已經(jīng)有了這條LSA。第53頁/共65頁 LSR 報(bào)文（Link State Request Packet） 兩臺路由器互相交換過DBD 報(bào)文之后，知道對端的路由器有哪些LSA 是本地的LSDB 所缺少的或是對端更新的LSA，這時需要發(fā)送LSR 報(bào)文向?qū)Ψ秸埱笏璧腖SA。 內(nèi)容包括所需要的LSA 的摘要。第54頁/共65頁 LSU 報(bào)文（Link State Update Packet）： 用來向?qū)Χ寺酚善靼l(fā)送所需要的LSA，內(nèi)容是多條LSA（全部內(nèi)容）的集合。第55頁/共65頁 LSAck 報(bào)文（Link State Acknowledgment Packet）： 用來對接收到的DBD,LSU 報(bào)文進(jìn)行確認(rèn)。內(nèi)容是需要確認(rèn)的LSA 的HEAD（一個報(bào)文可對多個LSA 進(jìn)行確認(rèn)）。第56頁/共65頁OSPF鄰居狀態(tài)機(jī)n Down、Two-