OSPF協(xié)議原理PPT課件

1、1本課程由淺入深的講解OSPF協(xié)議基本概念，OSPF路由計(jì)算過(guò)程，各種類(lèi)型的LSA，以及如何合理規(guī)劃設(shè)計(jì)OSPF網(wǎng)絡(luò)。學(xué)完本課程，無(wú)論您是新手，還是資深專(zhuān)家，都能從中獲益匪淺。第1頁(yè)/共69頁(yè)2學(xué)習(xí)指南 本課程全套資料包括培訓(xùn)膠片、配套原理教材、多媒體課件、試題、演練案例和教師教學(xué)指導(dǎo)書(shū)，合理有效利用上述資料您將會(huì)取得良好的學(xué)習(xí)效果。第2頁(yè)/共69頁(yè)3參考資料 VRP 3.30 操作手冊(cè)、命令手冊(cè) RFC1583, RFC1587, RFC2178, RFC2328, RFC2370 TCP/IP協(xié)議卷第3頁(yè)/共69頁(yè)4目標(biāo) 學(xué)習(xí)完此課程，您將會(huì)： 掌握OSPF協(xié)議的基本概念 掌握OSPF協(xié)議

2、的基本原理 設(shè)計(jì)規(guī)劃OSPF網(wǎng)絡(luò)第4頁(yè)/共69頁(yè)5第2章 OSPF網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型第3章 OSPF路由計(jì)算過(guò)程第4章 LSA鏈路狀態(tài)通告第5章 設(shè)計(jì)規(guī)劃OSPF網(wǎng)絡(luò)第5頁(yè)/共69頁(yè)6OSPF協(xié)議概述 OSPF（Open Shortest Path First) 屬于IGP（內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議） 基于鏈路狀態(tài)算法的路由協(xié)議 由IETF開(kāi)發(fā) 目前為版本2 相關(guān)協(xié)議：RFC1583, RFC2178, RFC2328第6頁(yè)/共69頁(yè)7OSPF協(xié)議基本特征 無(wú)路由自環(huán) 可適應(yīng)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò) 路由變化收斂速度快 支持區(qū)域劃分 支持等值路由 支持驗(yàn)證 支持路由分級(jí)管理 支持以組播地址發(fā)送協(xié)議報(bào)文第7頁(yè)/共69頁(yè)8OSPF協(xié)

3、議相關(guān)術(shù)語(yǔ) Router ID OSPF域中路由器的唯一標(biāo)識(shí) Area 區(qū)域 Cost 花費(fèi)值 ABR、ASBR 區(qū)域邊界路由器、自治系統(tǒng)邊界路由器 LSA 鏈路狀態(tài)通告 Link Type 鏈路類(lèi)型，包括廣播，非廣播，點(diǎn)到點(diǎn)，點(diǎn)到多點(diǎn) DR和BDR 指定路由器和備份指定路由器 區(qū)域類(lèi)型 骨干區(qū)域，STUB區(qū)域，TRANSIT區(qū)域 Virtual-Link 虛連接第8頁(yè)/共69頁(yè)9OSPF Router ID Router ID 一個(gè)32-bit的無(wú)符號(hào)整數(shù)，是一臺(tái)路由器的唯一標(biāo)識(shí)，在整個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)唯一 Router ID OSPF 是基于IP的，其協(xié)議號(hào)是89OSPF HeaderProto

4、col #89OSPF Packet第9頁(yè)/共69頁(yè)10OSPF協(xié)議區(qū)域 OSPF使用Area實(shí)現(xiàn)了分層-兩層模式 區(qū)域號(hào)是一個(gè)32bit的整數(shù) 定義為IP address格式 也可以用一個(gè)十進(jìn)制整數(shù)表示 區(qū)域保留為骨干區(qū) 非骨干區(qū)一定要連接到骨干區(qū)第10頁(yè)/共69頁(yè)11OSPF協(xié)議Cost值 Cost應(yīng)用于每一個(gè)啟動(dòng)了OSPF的鏈路 16-bit正數(shù)，范圍165,535 Cost值越小鏈路越優(yōu) 該值表示的是出接口Cost值 路由選取是依靠整個(gè)鏈路Cost值的總和第11頁(yè)/共69頁(yè)12OSPF協(xié)議Cost值(續(xù)) 計(jì)算方法 108 /bandwidth 56-kbps serial link

5、= 1785 Ethernet = 10 64-kbps serial link = 1562 T1 (1.544-Mbps serial link) = 64 用戶(hù)調(diào)節(jié)鏈路Cost的方法： ospf cost value第12頁(yè)/共69頁(yè)13ABR & ASBRInternalInternalInternalArea 10Area 11Area 12RIP/RIPV2 WorldABRABRABRABRASBRArea 0BackboneLANLANPing向外部路由的報(bào)文軌跡外部路由信息傳播軌跡第13頁(yè)/共69頁(yè)14問(wèn)題 什么是Router ID ？有什么作用？修改Router I

6、D之后是否會(huì)立即生效? 為什么要?jiǎng)澐謪^(qū)域？怎樣合理劃分區(qū)域？為什么其他區(qū)域必須和骨干區(qū)域相連? Cost值有什么作用？第14頁(yè)/共69頁(yè)15第1章 OSPF協(xié)議基本概念第3章 OSPF路由計(jì)算過(guò)程第4章 LSA鏈路狀態(tài)通告第5章 設(shè)計(jì)規(guī)劃OSPF網(wǎng)絡(luò)第15頁(yè)/共69頁(yè)16OSPF協(xié)議支持的網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型 鏈路類(lèi)型：廣播，非廣播，點(diǎn)到點(diǎn)，點(diǎn)到多點(diǎn)PTPBROADCASTNBMAFR/X.25HUBPTMPFR/X.25第16頁(yè)/共69頁(yè)17OSPF鄰居關(guān)系太多 對(duì)于多點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)，即NBMA和broadcast，如果網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有上百臺(tái)路由器，那將形成多少鄰接關(guān)系：兩兩互相形成，即100*（100-1），這些

7、鄰接關(guān)系要定期的交換LSDB,這樣耗費(fèi)的系統(tǒng)資源更是不計(jì)其數(shù)。BROADCASTNBMAHUBFR/X.25第17頁(yè)/共69頁(yè)18DR和BDRM= n(n-1)/2 = 28M= (n-2)2+1 = 13DRBDR第18頁(yè)/共69頁(yè)19問(wèn)題 LSA描述的網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型主要有哪些？ 為什么要選舉DR和BDR？它們有什么作用？第19頁(yè)/共69頁(yè)20第1章 OSPF協(xié)議基本概念第2章 OSPF網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型第4章 LSA鏈路狀態(tài)通告第5章 設(shè)計(jì)規(guī)劃OSPF網(wǎng)絡(luò)第20頁(yè)/共69頁(yè)21OSPF報(bào)文頭Version #TypePacket lengthRouter IDArea IDChecksumAuTypeAu

8、thenticationAuthenticationOSPF報(bào)文頭格式：第21頁(yè)/共69頁(yè)22OSPF的五種協(xié)議報(bào)文 Hello報(bào)文 發(fā)現(xiàn)及維持鄰居關(guān)系，選舉DR，BDR DD報(bào)文 本地LSDB的摘要 LSR報(bào)文 向?qū)Χ苏?qǐng)求本端沒(méi)有或?qū)Χ说母碌腖SA LSU報(bào)文 向?qū)Ψ桨l(fā)送其需要的LSA LSAck報(bào)文 收到LSU之后，進(jìn)行確認(rèn)第22頁(yè)/共69頁(yè)23鄰接關(guān)系的形成與維持 通過(guò)HELLO報(bào)文形成鄰居關(guān)系 鄰居建立后，還需要通過(guò)HELLO報(bào)文進(jìn)行鄰居關(guān)系的維持，有兩個(gè)定時(shí)器來(lái)進(jìn)行這項(xiàng)工作： HELLO TIME：缺省為10秒（對(duì)于NBMA網(wǎng)絡(luò)為30秒） DEAD TIME：缺省為4倍的HELLO

9、 TIME第23頁(yè)/共69頁(yè)24OSPF的鄰居狀態(tài)機(jī)DownAttemptInit2-wayExStartExchangeLoadingFull第24頁(yè)/共69頁(yè)25鄰居關(guān)系形成后開(kāi)始相互交流 數(shù)據(jù)庫(kù)交換過(guò)程 主從協(xié)商 DD交換 LSA請(qǐng)求 LSA傳播 LSA應(yīng)答第25頁(yè)/共69頁(yè)26OSPF協(xié)議數(shù)據(jù)庫(kù)交換過(guò)程 RT1RT2DownDownHello( DR = 0.0.0.0,Neighbors Seen = 0)Hello( DR = RT2,Neighbors Seen = RT1)DD (Seq = x,I = 1, M = 1, MS = 1)DD (Seq = y,I = 1, M

10、 = 1, MS = 1)DD (Seq = y,I = 0, M = 1, MS = 0)DD (Seq = y+1,I = 0, M = 1, MS = 1)DD (Seq = y+1,I = 0, M = 1, MS = 0)DD (Seq = y+n,I = 0, M = 0, MS = 1)DD (Seq = y+n,I = 0, M = 0, MS = 0)LS RequestLS UpdateLS AckExStartExStartInitExchangeExchangeLoadingFullFull第26頁(yè)/共69頁(yè)27OSPF協(xié)議路由計(jì)算過(guò)程LSDBLSA of RTALSA

11、 of RTBLSA of RTCLSA of RTD(2)每臺(tái)路由器的LSDB(3)由鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)生成 帶權(quán)有向圖CABD1235CABD123CABD123CABD123CABD123(1)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(4)每臺(tái)路由器分別以自己為根節(jié)點(diǎn)計(jì)算最小生成樹(shù)RTARTBRTCRTD3215第27頁(yè)/共69頁(yè)28問(wèn)題 OSPF協(xié)議報(bào)文有哪些？ OSPF協(xié)議路由計(jì)算的過(guò)程是怎樣的？ OSPF域中有兩個(gè)相同的ID，會(huì)造成什么問(wèn)題? OSPF查找路由表的順序是怎樣的? OSPF中有哪些表?生成這些表的順序是怎樣的?第28頁(yè)/共69頁(yè)29第1章 OSPF協(xié)議基本概念第2章 OSPF網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型第3章 OSP

12、F路由計(jì)算過(guò)程第5章 設(shè)計(jì)規(guī)劃OSPF網(wǎng)絡(luò)第29頁(yè)/共69頁(yè)30LSA頭部LS ageOptionsLS TypeLink State IDAdvertising RouterLS sequence numberLS checksumlengthq所有LSA頭部都有20個(gè)字節(jié)，它包含了足夠的信息來(lái)唯一標(biāo)識(shí)一條LSA第30頁(yè)/共69頁(yè)31LSA分類(lèi)TypeLSA1Router-LSAs2Network-LSAs3Summary-LSAs4ASBR-summary-LSA 5AS-external-LSAs 6Multicast OSPF LSA 7Not-So-Stubby area(NSSA)

13、 8External-attributes-LSA 9-11Opaque LSA第31頁(yè)/共69頁(yè)32LSA進(jìn)一步闡述 以下圖為例，介紹各種LSAArea 0Area 2Area 3Area 4AS100AS200ASBRRT2RT3RT4RT5RT6RT8RT9OSPFRIPv210.1.1.0/2420.1.1.0/2430.1.1.0/2440.1.1.0/2450.1.1.0/2460.1.1.0/2470.1.1.0/2480.1.1.0/24BGPASBRNSSA第32頁(yè)/共69頁(yè)33Router LSA (Type 1)V | E | B# linksLink IDLink Da

14、taType# TOSMetircTOS0TOS MetricLink IDLink DataRouter LSA（不包括LSA頭部）Router LSA 報(bào)文格式：第33頁(yè)/共69頁(yè)34Router LSA of RT4 Link State DatabaseType : Router Type 1 LSA的Router ID的始發(fā)者Ls age : 1195Len : 36Seq# : 80000008Chksum : 0 x5d57Options : (DC) ABRLink count : 1 連接對(duì)象 取決于鏈路類(lèi)型 Type : Virtual 連接類(lèi)型 Metric : 1562

15、第34頁(yè)/共69頁(yè)35Network LSA (Type 2)Network MaskAttached RouterNetwork LSA（不包括LSA頭部）Network LSA 報(bào)文格式：第35頁(yè)/共69頁(yè)36disp ospf lsdb network Link State DatabaseType : Net LSA類(lèi)型在該網(wǎng)段的接口地址的始發(fā)者Ls age : 166Len : 32Seq# : 80000003Chksum : 0 xfbc5Options : (DC) 連接到該網(wǎng)絡(luò)的路由器 第36頁(yè)/共69頁(yè)37Summary LSA (Type 3,4)Network Mask

16、0MetricTOSTOS metricSummary LSA（不包括LSA頭部）Summary LSA 報(bào)文格式：第37頁(yè)/共69頁(yè)38Type 3 Detailsdisplay ospf lsdb summaryLink State DatabaseType : SumNet LSA類(lèi)型被通告的網(wǎng)絡(luò)地址 始發(fā)此LSA的RouterLs age : 1382Len : 28Seq# : 80000004Chksum : 0 x439eOptions : (DC) (Non DN)網(wǎng)絡(luò)掩碼Tos 0 metric: 1562 花費(fèi)第38頁(yè)/共69頁(yè)39Type 4 Detailsdisp os

17、pf lsdb asbr Link State DatabaseType : SumASB LSA類(lèi)型通告路由器Ls age : 1498Len : 28Seq# : 80000002Chksum : 0 x7176Options : (DC)Tos 0 metric: 3125第39頁(yè)/共69頁(yè)40External LSA (Type 5)External LSA（不包括LSA頭部）Network MaskE0MetricForwarding addressExternal Route TagETOSTOS metricForwarding addressExternal Route Tag

18、AS-external-LSAs 報(bào)文格式：第40頁(yè)/共69頁(yè)41External Type 1R3R1R2Cost =10Cost =8To N1External Cost = 1External Cost = 2To N1Network Metric Next Hop N1 11 R1 N1 10 R2Selected Route第41頁(yè)/共69頁(yè)42External Type 2R3R1R2Cost =10Cost =8To N1External Cost = 1External Cost = 2To N1Network Metric Next Hop N1 1 R1 N1 2 R2Se

19、lected Route第42頁(yè)/共69頁(yè)43Type 5 Detailsdisp ospf lsdb ase Link State Database Type : ASE LSA類(lèi)型通告路由器Ls age : 789Len : 36Seq# : 80000002Chksum : 0 x756Options : (DC)掩碼 Tos 0 metric: 1 E type : 2 轉(zhuǎn)發(fā)地址 Tag: 1第43頁(yè)/共69頁(yè)44NSSA External LSA (Type 7) NSSA區(qū)域可以有選擇的引入外部路由 NSSA中的引入操作產(chǎn)生Type 7 LSA Type 7 LSA是由NSSA A

20、SBR產(chǎn)生的 Type 7 LSA只存在于NSSA 區(qū)域 Type 7 LSA在傳出NSSA區(qū)后，被轉(zhuǎn)換成TYPE 5 LSA，這是由NSSA ABR完成的 NSSA ABR會(huì)告訴OSPF域：我是一個(gè)ASBR第44頁(yè)/共69頁(yè)45Type 7 Detailsdisp ospf lsdb nssa Link State DatabaseType : NSSA LSA類(lèi)型Ls age : 1330Len : 36Seq# : 80000004Chksum : 0 xdcc8Options : (DC) Tos 0 metric: 1 E type : 2 Tag: 1第45頁(yè)/共69頁(yè)46初始狀態(tài)

21、的LSAq隨著鄰居關(guān)系向鄰接關(guān)系的過(guò)渡,這些ROUTER LSA會(huì)根據(jù)從對(duì)方學(xué)到的LSA信息，發(fā)生一些變化，比如生成NETWORK LSA或其他類(lèi)型的 LSA.q當(dāng)一個(gè)路由器的接口上啟動(dòng)了OSPF，那么就會(huì)生成一個(gè)且只生成一個(gè)LSA-Router LSA第46頁(yè)/共69頁(yè)47LSA交換之后接下來(lái)是？ 廣播和NBMA網(wǎng)絡(luò)中，DR產(chǎn)生NETWORK LSA，同時(shí)ROUTER LSA也發(fā)生了一些變化 PTP和PTMP網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生了POINT-TO-POINT類(lèi)型的ROUTER LSA 這些變化穩(wěn)定之后,鄰接關(guān)系形成 鄰接關(guān)系形成之后,開(kāi)始進(jìn)行路由計(jì)算,具體的計(jì)算過(guò)程參見(jiàn)我們將要介紹的第四部分第47頁(yè)/

22、共69頁(yè)48問(wèn)題 LSA主要包括哪些類(lèi)型？ Network-LSA 、Net-Summary-LSA、Asbr-Summary-LSA和AS-External-LSA主要區(qū)別是什么？第48頁(yè)/共69頁(yè)49第1章 OSPF協(xié)議基本概念第2章 OSPF網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型第3章 OSPF路由計(jì)算過(guò)程第4章 LSA鏈路狀態(tài)通告第49頁(yè)/共69頁(yè)50OSPF區(qū)域 OSPF的分層工具 一個(gè)區(qū)域生成一棵最小生成樹(shù)，相關(guān)信息只在這個(gè)區(qū)域內(nèi)傳播。 不同類(lèi)型的區(qū)域其路由信息的傳播方式不一樣 Backbone 骨干區(qū)域 Transit 區(qū)域 Stub 區(qū)域 完全Stub區(qū)域 NSSA區(qū)域第50頁(yè)/共69頁(yè)51Transit

23、區(qū)域 接收如下類(lèi)型的LSA： Summary LSA External LSA第51頁(yè)/共69頁(yè)52Transit 區(qū)域ABRs forward all LSAs from backbone第52頁(yè)/共69頁(yè)53Stub 區(qū)域 允許學(xué)習(xí)Summary LSAs 拒絕type 5 LSA Default LSA作為summary LSA注入到該區(qū)域，用以彌補(bǔ)學(xué)不到type 5 LSA的信息 需要在該區(qū)域的每一個(gè)路由器上都配置stub屬性 外部路由的振蕩不會(huì)波及stub區(qū)第53頁(yè)/共69頁(yè)54Stub 區(qū)域第54頁(yè)/共69頁(yè)55完全Stubby區(qū)域 拒絕具體的summary LSA 拒絕所有的ex

24、ternal LSA Default LSA注入到本區(qū)域，用來(lái)代表他所拒絕的路由信息 LSDB更小，路由信息更穩(wěn)定，路由數(shù)量更少第55頁(yè)/共69頁(yè)56完全Stubby區(qū)域第56頁(yè)/共69頁(yè)57NSSA區(qū)域 有stub區(qū)的優(yōu)點(diǎn)，但是允許路由引入 引入了新的LSA類(lèi)型：external LSA (type 7) Type 7 LSAs 泛洪到NSSA的整個(gè)區(qū)域 該區(qū)域沒(méi)有 Type 5 LSA Type 7 LSAs 被轉(zhuǎn)換成 Type 5 LSAs之后泛洪到骨干區(qū)域 可以在ABR處進(jìn)行路由過(guò)濾或者聚合第57頁(yè)/共69頁(yè)58NSSA區(qū)域第58頁(yè)/共69頁(yè)59虛鏈接 Virtual Link 首先：不推薦使用！即使用，一般也只用在冗余備份的情況下。 但是可以說(shuō)說(shuō)他是做什么用的 為ABR通向骨干區(qū)建立的一個(gè)隧道 變相的允許非骨干區(qū)不用物理連接到骨干區(qū) 當(dāng)然她還有另外一個(gè)重要的用途：修復(fù)不連續(xù)的骨干區(qū) 具體的看后面的例子. . 需要在每一個(gè)ABR的區(qū)域視圖下進(jìn)行如下配置： vlink-peer router-id 第59頁(yè)/共69頁(yè)60虛鏈接舉例Area 0Area 1Area 2Area 3物理鏈路失效虛鏈接RT1RT2RT3RT4RT5RT6RT7RT8RT9RT10RT11第60頁(yè)/共69頁(yè)61沒(méi)有聚合的情況 所有的LSA都傳播出去了