網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析（TCPIP）：第11章 開(kāi)放式最短路徑優(yōu)先OSPF

第11章開(kāi)放式最短路徑優(yōu)先OSPF要求：1

掌握OSPF的特點(diǎn)；2

掌握OSPF區(qū)域劃分的思想；3掌握OSPF路由匯總的方法；4掌握OSPF路由計(jì)算的方法；5掌握OSPF各種報(bào)文的功能。1OSPF是一個(gè)鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，每個(gè)OSPF路由器維護(hù)一個(gè)鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)LSD；每個(gè)OSPF路由器使用Dijkstra算法求最短路徑，計(jì)算該路由器到其它目的站的最短路徑，然后更新數(shù)據(jù)庫(kù)；OSPF支持無(wú)類域內(nèi)路由CIDR；OSPF概述2無(wú)路由環(huán)路；收斂速度快；使用IP組播收發(fā)協(xié)議數(shù)據(jù)；提供服務(wù)類型路由，支持優(yōu)先級(jí)；支持協(xié)議報(bào)文的安全認(rèn)證:口令和MD5；支持負(fù)載均衡，若存在代價(jià)相同的多條路徑，則均分通信量；適用于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)，最多可支持?jǐn)?shù)千臺(tái)路由器；OSPF特性3簡(jiǎn)要步驟

①鏈路狀態(tài)路由協(xié)議只在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化后產(chǎn)生路由更新，創(chuàng)建LSA；②通過(guò)組播將LSA傳遞給所有鄰居，鄰居收到后更新自己的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)LSD，再轉(zhuǎn)發(fā)；③根據(jù)LSD，計(jì)算最短路徑，更新路由表。采用這種泛洪方式，保證每個(gè)路由表在更新路由表之前已更新了自己的LSD。4OSPF中的區(qū)域劃分思想：減少參與鏈路狀態(tài)交換的路由器群組規(guī)模方法：多區(qū)域技術(shù)（1）區(qū)域劃分：把網(wǎng)絡(luò)分成較小的塊或區(qū)域，且只要求同一區(qū)域的路由器交換鏈路狀態(tài)

1）每個(gè)區(qū)域都有一個(gè)編號(hào)，每個(gè)AS都必須有Area0，稱為骨干區(qū)域；所有非骨干區(qū)域均與骨干區(qū)域相連；

2）區(qū)域內(nèi)路由器互相通告鏈路狀態(tài)，維護(hù)本區(qū)域內(nèi)LSD；3）一個(gè)AS內(nèi)，各區(qū)域間僅交換經(jīng)匯總的路由信息；4）路由維護(hù)高效，隱藏區(qū)域內(nèi)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。OSPF思想5（2）若干概念1）內(nèi)部路由器（IR）：所有接口都在同一區(qū)域如RT1，RT2，RT5，RT6，RT8，RT9，RT12

2）區(qū)域邊界路由器（ABR）:接口屬于不同的區(qū)域如RT3，RT4，RT7，RT10，RT11

3）骨干路由器（BR）:所有的ABR和骨干區(qū)域中的內(nèi)部路由器4）AS邊界路由器（ASBR）：與其它AS相連如RT5，RT7OSPF思想6N3N9N6RT1RT2RT3RT4RT5RT6RT10RT7RT11RT8RT9RT12（）（）（）（）（）（）H1（）N10N7N8N11N2N1N4N12N15N12N13N141111233111111422310SLIP3888886686775IbIa629Area0Area1Area2Area3VirtualLinkABRABRABRABRABRASBRASBRRT5RT77（3）說(shuō)明同一區(qū)域內(nèi)的路由器交換所有的信息，而對(duì)同一

AS中其它區(qū)域的路由器隱藏它的詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；骨干區(qū)域可能不連續(xù)，若新區(qū)域無(wú)法直接連到骨干區(qū)域，則可通過(guò)定義虛鏈路實(shí)現(xiàn)互通，如RT10與RT11；

骨干區(qū)域在區(qū)域之間分發(fā)路由信息，非骨干區(qū)域不能進(jìn)行直接的路由信息交互；規(guī)定區(qū)域內(nèi)路由器個(gè)數(shù)≤200，但最好≤50；

路由匯總采用CIDR技術(shù)；8（1）ABR隱藏區(qū)域內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)及ASBR經(jīng)過(guò)的中間路由器（2）采用CIDR合并多條路由，既減少通告量，又隱藏網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

路由匯總N1RT1RT2RT3ABR1ABR2553231359報(bào)文類型①HELLO:發(fā)現(xiàn)和維護(hù)鄰居（測(cè)試可達(dá)性），建立鄰接關(guān)系②數(shù)據(jù)庫(kù)描述:交換鏈路狀態(tài)，初始化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫(kù)③鏈路狀態(tài)請(qǐng)求:請(qǐng)求鄰站傳送鏈路狀態(tài)信息④鏈路狀態(tài)更新:（對(duì)請(qǐng)求的響應(yīng)）交換鏈路狀態(tài)⑤鏈路狀態(tài)確認(rèn):對(duì)更新報(bào)文的確認(rèn)OSPF報(bào)文100：不鑒別1：口令鑒別OSPF-2支持MD5，還可擴(kuò)充產(chǎn)生該報(bào)文的路由器ID1：HELLO…基于IP協(xié)議，24字節(jié)固定首部OSPF報(bào)文首部111.HELLO報(bào)文作用：①發(fā)現(xiàn)和維護(hù)鄰居，檢測(cè)鏈路是否可用

②選舉指定路由器和后備指定路由器

③建立鄰接關(guān)系（雙向連通性）OSPF報(bào)文12（1）發(fā)現(xiàn)和維護(hù)鄰居a.

路由器R定期在所有接口上廣播Hello報(bào)文b.

相鄰路由器S收到后，判斷R是否在自己的相鄰路由器列表中，若沒(méi)有，則加入，并建立單向關(guān)系（S知道，但R還不知道）c.S定期向所有接口廣播Hello報(bào)文，包含了自己知道的所有鄰居d.R發(fā)現(xiàn)自己是S的鄰居，則雙向關(guān)系建立e.

如果在一段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到某個(gè)鄰居的廣播，則鄰居關(guān)系解除OSPF報(bào)文13（2）報(bào)文格式①HELLO間隔(10s):組播間隔②路由器死亡間隔(Hello的4倍)：40s內(nèi)未收到某鄰居的Hello報(bào)文，鄰居關(guān)系解除③鄰站IP地址:發(fā)送方最近收到Hello報(bào)文的所有鄰站建立鄰居關(guān)系的條件(1)位于相同的區(qū)域(2)通過(guò)安全認(rèn)證(3)相同的Hello和死亡間隔網(wǎng)絡(luò)掩碼HELLO間隔選項(xiàng)優(yōu)先級(jí)指定路由器后備指定路由器鄰站1的IP地址鄰站2的IP地址……鄰站n的IP地址路由器死亡間隔類型為‘1’的OSPF首部相當(dāng)于RIP的30s更新定時(shí)器相當(dāng)于RIP的180s路由超時(shí)定時(shí)器14④優(yōu)先級(jí):

選舉指定路由器DR和后備指定路由器BDR通常優(yōu)先級(jí)高的當(dāng)選(相同時(shí)選IP地址比較大的)

且一經(jīng)當(dāng)選，不輕易更換15⑤指定路由器（DR）在一個(gè)連接有多個(gè)路由器的網(wǎng)絡(luò)上，指定其中一個(gè)路由器負(fù)責(zé)向外發(fā)送該網(wǎng)絡(luò)中所有鏈路狀態(tài)信息N1R1R2R3R4后備指定路由器:

DR的接班人（防止DR失效）R1R2R3R4N1拓?fù)鋱D中，抽象成若R1為DR，則只有R1對(duì)外發(fā)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)LSA，通告該處鏈路狀態(tài)162.數(shù)據(jù)庫(kù)描述報(bào)文：交換協(xié)議①作用：相鄰路由器建立連通性后交換信息來(lái)初始化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫(kù)（數(shù)據(jù)庫(kù)同步）數(shù)據(jù)庫(kù)序號(hào)接口MTUIMMs類型為‘2’的OSPF首部……選項(xiàng)00000LSA首部（20字節(jié)）若干個(gè)LSA首部②數(shù)據(jù)庫(kù)序號(hào)：描述報(bào)文可能有多個(gè)，需編序未完位：M=0，最后一個(gè)初始化位：I=1，第一個(gè)序號(hào)、I、M結(jié)合，作用類似分片控制17③Ms位的作用（Master-Slave，主從位）主從位：控制交換地位

交換過(guò)程第一步：交換雙方確定主從關(guān)系先提出的一方發(fā)送一個(gè)沒(méi)有鏈路描述的請(qǐng)求報(bào)文，將自己置為主方收到請(qǐng)求的一方發(fā)送一個(gè)相同格式的“確認(rèn)”報(bào)文，將自己置為從方數(shù)據(jù)庫(kù)序號(hào)接口MTUIMMs類型為‘2’的OSPF首部選項(xiàng)00000若干個(gè)LSA首部……LSA首部（20字節(jié)）18數(shù)據(jù)庫(kù)序號(hào)接口MTUIMMs類型為‘2’的OSPF首部選項(xiàng)00000③Ms位的作用（Master-Slave，主從位）主從位：控制交換地位

交換過(guò)程第一步：交換雙方確定主從關(guān)系先提出的一方發(fā)送一個(gè)沒(méi)有鏈路描述的請(qǐng)求報(bào)文，將自己置為主方收到請(qǐng)求的一方發(fā)送一個(gè)相同格式的“確認(rèn)”報(bào)文，將自己置為從方先提出方發(fā)請(qǐng)求報(bào)文置自己為主方1數(shù)據(jù)庫(kù)序號(hào)接口MTUIMMs類型為‘2’的OSPF首部選項(xiàng)00000收到方發(fā)“確認(rèn)”報(bào)文置自己為從方019③Ms位的作用（Master-Slave，主從位）

交換過(guò)程第一步：交換雙方確定主從關(guān)系先提出的一方發(fā)送一個(gè)沒(méi)有鏈路描述的請(qǐng)求報(bào)文，將自己置為主方收到請(qǐng)求的一方發(fā)送一個(gè)相同格式的“確認(rèn)”報(bào)文，將自己置為從方問(wèn)題：若雙方同時(shí)請(qǐng)求，怎么辦？（Tie-Breaking算法：比較地址，大者為主）第二步：非對(duì)稱交換主路由器發(fā)送，從路由器“確認(rèn)”收到的報(bào)文，并附帶自己的數(shù)據(jù)庫(kù)描述記錄問(wèn)題：主發(fā)送完，但從未完，怎么辦？（主發(fā)送M位置0的空?qǐng)?bào)文并等待確認(rèn)）20④一條“LSA首部”描述一條鏈路◆鏈路類型共5種◆此處僅LSA首部，沒(méi)有任何鏈路狀態(tài)記錄的內(nèi)容，接收方需通過(guò)鏈路狀態(tài)請(qǐng)求報(bào)文去獲得數(shù)據(jù)庫(kù)序號(hào)接口MTUIMMs類型為‘2’的OSPF首部……選項(xiàng)00000LSA首部（20字節(jié)）鏈路狀態(tài)類型鏈路狀態(tài)ID通告路由器鏈路狀態(tài)序號(hào)鏈路狀態(tài)校驗(yàn)和鏈路狀態(tài)長(zhǎng)度選項(xiàng)鏈路狀態(tài)年齡213、鏈路狀態(tài)請(qǐng)求報(bào)文

對(duì)沒(méi)有鏈路狀態(tài)記錄內(nèi)容的鏈路或信息過(guò)時(shí)的鏈路，請(qǐng)求鄰站發(fā)送更新信息鏈路狀態(tài)類型鏈路狀態(tài)ID通告路由器類型為‘3’的OSPF首部……224、鏈路狀態(tài)更新報(bào)文

★定期(至少30分鐘)組播鏈路狀態(tài)記錄內(nèi)容，以“維護(hù)”網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫(kù)★對(duì)鏈路狀態(tài)請(qǐng)求的響應(yīng)LSA的個(gè)數(shù)……類型為‘4’的OSPF首部5、鏈路狀態(tài)確認(rèn)報(bào)文對(duì)鏈路狀態(tài)更新報(bào)文的確認(rèn)發(fā)回收到的LSA的首部來(lái)確認(rèn)

（首部）

（內(nèi)容）LSA236、核心內(nèi)容：鏈路狀態(tài)通告LSA

（LinkStateAdvertisement）鏈路狀態(tài)類型鏈路狀態(tài)ID通告路由器鏈路狀態(tài)序號(hào)鏈路狀態(tài)校驗(yàn)和鏈路狀態(tài)長(zhǎng)度選項(xiàng)鏈路狀態(tài)年齡（1）首部：20字節(jié)①鏈路狀態(tài)序號(hào)：使得接收方可以判斷收到的對(duì)某條鏈路的描述是否是最新的(一條鏈路的狀態(tài)會(huì)變化，描述會(huì)多次出現(xiàn)，每次賦予不同序號(hào))②鏈路狀態(tài)年齡：該LSA產(chǎn)生后經(jīng)歷的秒數(shù)（MaxAge=3600s，此時(shí)刪除）鏈路狀態(tài)序號(hào)鏈路狀態(tài)年齡24鏈路狀態(tài)類型③鏈路狀態(tài)類型和鏈路狀態(tài)ID：指示LSA的格式與功能類型值鏈路鏈路狀態(tài)ID1路由器鏈路產(chǎn)生該LSA的路由器ID2網(wǎng)絡(luò)鏈路DR的網(wǎng)絡(luò)接口IP地址3Summary鏈路(到網(wǎng)絡(luò))目的網(wǎng)絡(luò)的IP地址4Summary鏈路(到ASBR)所描述的ASBR的路由器ID5AS外部鏈路目的網(wǎng)絡(luò)的IP地址(外部)25類型1：路由器鏈路

本區(qū)域內(nèi)如右圖所示的鏈路路由器R1通告它的所有接口狀態(tài)R1R2R3HHHHH類型2：網(wǎng)絡(luò)鏈路

本區(qū)域內(nèi)如左圖所示的多點(diǎn)接入網(wǎng)由指定路由器DR通告該組路由器N1R1R2R3R426類型3：Summary鏈路（到網(wǎng)絡(luò)）

ABR產(chǎn)生的所連區(qū)域內(nèi)到網(wǎng)絡(luò)的匯總鏈路，向骨干通告骨干區(qū)匯總后的到網(wǎng)絡(luò)的鏈路，向非骨干區(qū)域通告N1ABR1ABR255332匯總后N1ABR1ABR2513隱藏細(xì)節(jié)27類型4：Summary鏈路（到ASBR）

ABR產(chǎn)生的到ASBR的匯總鏈路（類似于類型3）類型5：外部鏈路

ASBR通告的到外部系統(tǒng)的鏈路

同一區(qū)域的路由器保持相同的LSD

包含三方面內(nèi)容：■本區(qū)路由器發(fā)出的類型1和類型2的LSA■發(fā)自本區(qū)ABR的屬于骨干區(qū)和其它區(qū)的類型3和類型4的LSA■發(fā)自ASBR的外部LSA（不改變）28④LSA格式示例……Link個(gè)數(shù)000000VEBLSA首部LinkID類型=1LinkDataTypeToS=0時(shí)的MetricToS個(gè)數(shù)ToS=xToS=x時(shí)的Metric0………如：路由器LSA格式R1R2R3HHHHH描述一個(gè)Link有多個(gè)服務(wù)類型ToS時(shí)，每個(gè)特殊的ToS一項(xiàng)（路由器的身份）V：VirtualLinkE：ASBRB：ABR29Link個(gè)數(shù)=3000000001（R1發(fā)出）LSA首部類型=1LinkID=203.19.2.2LinkData=203.19.2.1Type=11001013202.196.48.0/24設(shè)R1是ABR，R1的三個(gè)接口：左：203.19.2.1右：202.196.48.1下：198.22.5.1203.19.2.2/24LinkID=202.196.48.0LinkData=255.255.255.0Type=310LinkID=198.22.5.2LinkData=198.22.5.1Type=230R1R2R3HHHHH198.22.5.2/24（DR）30OSPF路由計(jì)算1、域內(nèi)路由計(jì)算運(yùn)行SPF算法2、域間路由計(jì)算①一個(gè)域內(nèi)的ABR（設(shè)為R1）首先產(chǎn)生匯總路由，通告給其它ABR②

ABR收到這個(gè)通告后，在本地路由表中生成新的路由條目，下一跳指向R1，之后把這些