OSPF路由協(xié)議分析

OSPF協(xié)議OSPF內(nèi)容結(jié)構(gòu)OSPF工作原理網(wǎng)絡(luò)類型基本配置鄰接過程系統(tǒng)概述鄰居表拓撲表路由表各個狀態(tài)鄰接條件報文類型網(wǎng)絡(luò)類型/DR/BDR基本配置舉例IGP/RouterID/Area/COST/鄰居/鄰接OSPF概述-基本特點OSPF(OpenShortestPathFirst開放式最短路徑優(yōu)先)是一個內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議,用于在單一自治系統(tǒng)內(nèi)決策路由協(xié)議號為89，管理距離為110(rip使用UDP協(xié)議的520端口)支持區(qū)域劃分（area),能夠適合大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)是鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，路由變化收斂速度快組播發(fā)送報文(224.0.0.5/224.0.0.6)IPHeaderProtocolNumberFrameHeaderCRCPacketPayloadFramePayload89-OSPFOSPF概述-IGPOSPF內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議:

用于在單一自治系統(tǒng)(AS)內(nèi)決策路由自治系統(tǒng)（(Autonomous

System):執(zhí)行統(tǒng)一路由策略的一組網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的組合AS1AS2例如：RIPOSPF等例如：BGP外部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議（EGP）

用來連接不同的AS內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議（IGP）OSPF概述-Area區(qū)域號是一個32bit的整數(shù)區(qū)域0保留為骨干區(qū)非骨干區(qū)一定要連接到骨干區(qū)ASArea0Area1Area2骨干區(qū)域邊界路由器了解Area0和Area2的鏈路信息OSPF概述-RouterIDRouterID

一個32-bit的無符號整數(shù)，是一臺路由器的唯一標識，在整個自治系統(tǒng)內(nèi)唯一RouterID選舉首先，路由器選取它所有Loopback接口上數(shù)值最小的IP地址;如果沒有Loopback接口，就在所有物理端口中選取一個數(shù)值最小的IP地址;OSPF概述-度量值OSPF是基于路由器每一個接口指定的代價（cost）決定最短路徑計算公式:COST=108/BW（1~65535，用16位無符號整數(shù)表示）一條路由的代價：是指沿著到達目的網(wǎng)絡(luò)的路由路徑上所有出站接口的代價之和!100M128KABCC學(xué)習到的10網(wǎng)段的Cost是多少？108/100M＝1108/128K＝781Cost值為1＋1＋781＝78310100MOSPF概述-鄰居和鄰接鄰居(Neighbor):物理概念:同一個網(wǎng)段上運行OSPF的路由器可以成為鄰居.標志:TWO-WAY狀態(tài)鄰接(Adjacency):

邏輯概念:鄰居路由器彼此完全交換LSA從而達到LSDB一致的狀態(tài).標志:FULL狀態(tài)階段思考題1.OSPF位于TCP/IP協(xié)議棧中的哪一層?2.OSPF為什么要引入?yún)^(qū)域的概念?3.OSPF形成鄰接一定要先成為鄰居嗎?階段進程OSPF工作原理網(wǎng)絡(luò)類型基本配置鄰接過程系統(tǒng)概述鄰居表拓撲表路由表IGP/RouterID/Area/COST/鄰居/鄰接OSPF工作原理鄰居列表列出每臺路由器全部已經(jīng)建立的鄰居路由器鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫（LSDB）列出網(wǎng)絡(luò)中其他路由器的信息，由此顯示了全網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲路由表列出通過SPF算法計算出的到達每個相連網(wǎng)絡(luò)的最佳路徑ABCDEF以A為例，A的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中保存著OSPF網(wǎng)絡(luò)的所有鏈路信息A以自己為中心，計算到達每個路由器最近的鏈路1111111.51.5生成一個最短路徑樹根據(jù)最短路徑樹，生成路由表鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫最短路徑樹Djkstra算法建立鄰接關(guān)系路由表學(xué)習鏈路狀態(tài)信息鏈路狀態(tài)信息InterfacesLink（鏈路）:對應(yīng)路由器的接口Linkstate:描述路由器的接口與它鄰居工作狀態(tài)的信息：接口的IP地址和掩碼，接口連接的網(wǎng)絡(luò)類型鏈路的度量(cost)等全部鏈路狀態(tài)信息組成一個鏈路狀態(tài)庫。鏈路狀態(tài)協(xié)議的工作過程各路由器發(fā)送自己的LSA，其中描述了自己的鏈路狀態(tài)信息。各路由器最終收到所有路由器的LSA，把它放在LSA數(shù)據(jù)庫中，生成LSDB（數(shù)據(jù)庫實際上就是全網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)圖，它在全網(wǎng)范圍內(nèi)是一致的，這稱為鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的同步）再將LSDB轉(zhuǎn)為一張帶權(quán)有向圖，即是對整個網(wǎng)絡(luò)拓撲的真實反應(yīng)（顯然，4臺路由器得到的是一張完全相同的圖）。各路由器以自己為根節(jié)點計算到達每點的最短路徑，即形成最小生成樹（依據(jù)是鏈路的代價）。各路由器按照自己的最小生成樹得出路由條目并安裝到路由表中。鏈路狀態(tài)協(xié)議的工作過程階段進程OSPF工作原理網(wǎng)絡(luò)類型基本配置鄰接過程系統(tǒng)概述鄰居表拓撲表路由表各個狀態(tài)鄰居條件報文類型IGP/RouterID/Area/COST/鄰居/鄰接OSPF數(shù)據(jù)包類型OSPF數(shù)據(jù)包類型Hello報文發(fā)現(xiàn)及維持鄰居關(guān)系，選舉DR，BDRDD報文本地LSDB的摘要LSR報文向?qū)Χ苏埱蟊径藳]有或?qū)Χ说母碌腖SALSU報文向?qū)Ψ桨l(fā)送其需要的LSALSAck報文收到LSU之后，進行確認OSPF協(xié)議數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)OSPF鄰接建立過程(一)

172.16.5.1/24E0172.16.5.2/24E1ABDownStateHelloDownState

–OSPF已啟動并且發(fā)送了Hello包，但沒有收到對端的Hello包。172.16.5.1/24E0172.16.5.2/24E1RouterBNeighborsList172.16.5.1/24,intE1IamrouterID172.16.5.1andIseenoone.DownStateInitStateABHelloOSPF的Hello數(shù)據(jù)包的目的地址通常為

224.0.0.5，其中包含RouterID信息InitState

–收到了Hello包，但其中不包含該路由器的RouterIDOSPF鄰接建立過程(一)

172.16.5.1/24E0IamrouterID172.16.5.2,andIsee172.16.5.1.172.16.5.2/24E1RouterBNeighborsList172.16.5.1/24,intE1IamrouterID172.16.5.1andIseenoone.DownStateInitStateABHelloOSPF鄰接建立過程(一)

172.16.5.1/24E0IamrouterID172.16.5.2,andIsee172.16.5.1.RouterANeighborsList172.16.5.2/24,intE0172.16.5.2/24E1RouterBNeighborsList172.16.5.1/24,intE1IamrouterID172.16.5.1andIseenoone.DownStateInitStateTwo-WayStateABHelloTwo-wayState–

收到Hello包，而且包含有自己路由器的RouterID。OSPF鄰接建立過程(一)

OSPF鄰接條件

為鄰居路由器

數(shù)據(jù)庫同步階段：路由器之間通過交換數(shù)據(jù)庫描述報文DD、鏈路狀態(tài)請求和鏈路狀態(tài)更新報文，確保在鄰居路由器的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中包含有相同的數(shù)據(jù)庫信息，目的是使其中一臺路由器成為：主路由器（master）而使另一臺路由器成為從路由器，主路由器將控制數(shù)據(jù)庫描述報文的信息交換除非鄰居路由器之間Hello報文參數(shù)不匹配，一般情況下，在點到點鏈路類型的鄰居關(guān)系總可以形成鄰接關(guān)系；而在廣播型網(wǎng)絡(luò)和NBMA上，將需要選取DR和BDR路由器，所有路由器與DR和BDR建立鄰接關(guān)系，但其它路由器不存在鄰接關(guān)系OSPF鄰接建立過程(二)這是我的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的匯總信息。DBDafadjfjorqpoeru39547439070713ExchangeState這是我的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的匯總信息。DBDafadjfjorqpoeru39547439070713E0172.16.5.1DRE0172.16.5.3不,我將開發(fā)發(fā)起鏈路信息的交互，因為我擁有更高的routerID.我將發(fā)起鏈路信息的交互，因為我的routerID是172.16.5.1.Helloafadjfjorqpoeru39547439070713Helloafadjfjorqpoeru39547439070713ExstartStateDRDROSPF鄰接建立過程(三)FullState我需要172.16.6.0/24這個目標網(wǎng)絡(luò).給您172.16.6.0/24.我已收到,謝謝LSRafadjfjorqpoeru39547439070713LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713LSUafadjfjorqpoeru39547439070713LoadingStateE0172.16.5.1E0

172.16.5.3我已經(jīng)收到您的目錄,謝謝LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713DRDRLSAckafadjfjorqpoeru39547439070713OSPF鄰居條件Helloafadjfjorqpoeru39547439070713RouterIDHello/deadintervals*NeighborsArea-ID*RouterpriorityDRIPaddressBDRIPaddressAuthenticationpassword*Stubareaflag*帶*號的項目必須要一致HelloADECB階段思考題1.OSPF有多少個狀態(tài)機?2.OSPF有幾種報文?3.OSPF建立鄰居有哪些必要條件?階段進程OSPF工作原理網(wǎng)絡(luò)類型基本配置鄰接過程系統(tǒng)概述鄰居表拓撲表路由表各個狀態(tài)鄰接條件報文類型網(wǎng)絡(luò)類型/DR/BDRIGP/RouterID/Area/COST/鄰居/鄰接OSPF網(wǎng)絡(luò)類型Point-to-PointNBMABroadcast

MultiaccessX.25

FrameRelayOSPF網(wǎng)絡(luò)類型路由器接口類型不同，在建立鄰接關(guān)系操作也不同網(wǎng)絡(luò)類型舉例廣播多路訪問BMA以太網(wǎng)非廣播多路訪問NBMA幀中繼、X.25點到點P2PPPP，HDLC點到多點P2MP多個點到點鏈路的集合OSPF的DR與BDR(一)ACBDEABCED廣播網(wǎng)絡(luò)中建立鄰接關(guān)系構(gòu)成n(n一1)／2個鄰接關(guān)系如果直連的路由器互相都建立鄰接關(guān)系這種方法非常煩瑣！不可??！OSPF的DR與BDR(二)ACBDE(DR)ABCED(DR)構(gòu)成N-1個鄰接關(guān)系OSPF的DR與BDR(三)DRBDR通過Hello報文選擇DR(DesignatedRouter)和BDR（(BackupDesignatedRouter)來代表OSPF網(wǎng)段其他的路由器(DRothers)只和DR及BDR路由器之間形成鄰接關(guān)系OSPF的DR與BDR(四)P=1P=0P=1P=3P=2HelloDRBDR通過組播發(fā)送Hello報文具有最高OSPF優(yōu)先級的路由器會被選為DR（缺省為1，設(shè)置范圍是0至255，0表示不能被選為DR或BDR）。如果OSPF優(yōu)先級相同，則具有最高RouterID的路由器會被選為DRDR的工作過程(每個子網(wǎng)一個DR/BDR)BDRLSU---224.0.0.6（DR/BDR）LSU---224.0.0.5（其它路由器）DRotherP=1P=0P=1P=3P=2DRBDRHelloP=2P=1DR2LSULSU1x4LSULSU33LSUP=1DRotherDRotherP=1

向DR/BDR發(fā)送的OSPF數(shù)據(jù)包的目的地址為224.0.0.6DR向其它路由器發(fā)送的OSPF數(shù)據(jù)包的目的地址為224.0.0.5DR/BDR是路由器接口的特性，而不是整個路由器特性Point-to-Point鏈接通常是采用PPP或HDLC封裝的串行接口

或幀中繼/ATM中的點到點子接口

不需要選舉DR/BDROSPF自動探測這種接口類型OSPF數(shù)據(jù)包在這種網(wǎng)絡(luò)類型中使用目的IP地址224.0.0.5在NBMA拓撲中選舉DR/BDROSPF將NBMA看做廣播型媒介。在全網(wǎng)狀拓撲中要選舉DR/BDR，但NBMA網(wǎng)絡(luò)并不總是全網(wǎng)狀的。是否選舉DR/BDR取決于NBMA的拓撲，例如設(shè)置了點到點子接口的幀中繼網(wǎng)絡(luò)不選舉DR/BDR。更改路由器接口優(yōu)先級的命令：ipospfpriority[priority]決定DR和BDRX.25

FrameRelay發(fā)送Hello消息接口類型為點到點接口類型為點到多點接口類型為廣播接口類型為NBMA選擇DR和BDR發(fā)送DBD請求/發(fā)送LSU生成完整的LSDB形成鄰接關(guān)系OSPF的鄰接過程總結(jié)階段思考題1.OSPF有哪幾種網(wǎng)絡(luò)類型?2.DR/BDR有什么意義?3.在哪種網(wǎng)絡(luò)類型里會出現(xiàn)DR/BDR4.DR/BDR選舉規(guī)則是什么?階段進程OSPF工作原理網(wǎng)絡(luò)類型基本配置鄰接過程系統(tǒng)概述鄰居表拓撲表路由表各個狀態(tài)鄰接條件報文類型網(wǎng)絡(luò)類型/DR/BDR基本配置舉例IGP/RouterID/Area/COST/鄰居/鄰接配置loopback接口地址Router(config)#interfaceloopback1Router(config-if)#ipaddressIP地址掩碼啟動OSPF路由進程Router(config)#routerospf進程號

指定OSPF協(xié)議運行的接口和所在的區(qū)域Router(config-router)#network網(wǎng)絡(luò)號反向掩碼area

區(qū)域號本路由器的進程號，用于標識同一路由器上的多個OSPF進程可以是網(wǎng)絡(luò)地址、子網(wǎng)地址、接口地址指明網(wǎng)絡(luò)所屬區(qū)域，此處是0---骨干區(qū)域用于產(chǎn)生路由器的RouterID192.168.1.0/24子網(wǎng)掩碼：255.255.255.0反向掩碼：0.0.0.255子網(wǎng)掩碼為1的位，在反向掩碼中為0；子網(wǎng)掩碼為0的位，在反向掩碼中為1。例如：192.168.2.0/28的反向掩碼應(yīng)該是多少？反向掩碼：0.0.0.15配置命令(一)配置環(huán)回地址Router(config)#interfaceloopback0Router(config-if)#ipaddress172.16.17.5255.255.255.255如果配置新的環(huán)回接口地址時，OSPF進程已經(jīng)啟動，則該環(huán)回接口地址不參與RouterID的選舉，除非重新啟動路由器或關(guān)掉OSPF進程后重啟。配置命令(二)router-idip-address

后面可跟任意的32比特IP地址(點分十進制形式)。如果執(zhí)行該命令時，OSPF進程已經(jīng)啟動，需要重新啟動路由器或執(zhí)行下列命令后新的RouterID才生效:Router(config-router)#Router(config)#routerospf1Router(config-router)#router-id172.16.1.1Router#clearipospfprocessclearipospfprocess

Router#配置命令(三)OSPFrouter-id命令優(yōu)先級的設(shè)置范圍是0至255。設(shè)置為0意味著該接口所在的子網(wǎng)中此路由器不能被選為DR或BDR。缺省的接口優(yōu)先級是1

。配置命令(四)設(shè)置OSPF的優(yōu)先級Router(config-if)#

bandwidthkilobits

(例如64=64,000bps)問題：GigabitEthernet及更高速率=1配置命令(五)修改OSPF的度量值設(shè)置OSPF的計時器Rtr(config-if)#ipospfhello-interval

secondsRtr(config-if)#ipospfdead-interval

seconds如果網(wǎng)絡(luò)中有多個廠商的設(shè)備，可能需要調(diào)整這些間隔值。缺省情況下：在多路訪問和點到點鏈路上缺省Hello間隔為10秒，Dead間隔40秒在NBMA網(wǎng)絡(luò)中缺省Hello間隔為30秒，Dead間隔120秒。注意：為了交換信息，相鄰由器必須有相同的hello和dead間隔。配置命令(六)default-informationoriginate[always]

Router(config-router)#不帶always參數(shù)時，僅當本路由器的路由表中含有缺省路由時才會向鄰居傳播0.0.0.0的缺省路由帶always參數(shù)時，無論本路由器的路由表中是否含有缺省路由都會向鄰居傳播0.0.0.0的缺省路由在OSPF域中傳播缺省路由配置命令(七)在OSPF域中配置缺省路由的實例CompanyXCiscoArouterospf20network10.0.0.00.255.255.255area0

default-informationoriginate

iproute0.0.0.00.0.0.0s0

S0PublicNetworkCompanyXPublicNetworkCiscoARBRoutingTable<Textomit>Gatewayoflastresortis10.1.0.2tonetwork0.0.0.010.0.0.0/16issubnetted,1subnetsC10.1.0.0isdirectlyconnected,Serial1O*E20.0.0.0/0[110/10]via10.1.0.2,00:02:23,Serial1RBS1S0在OSPF域中配置缺省路由的實例ZTE_GER08#showipospfneighborOSPFRouterwithID(10.21.100.110)(ProcessID110)Neighbor10.21.100.109Inthearea0.0.0.0viainterfacegei_2/110.21.100.49NeighborisBDRStateFULL,priority1,Cost1Queuecount:Retransmit0,DD0,LSReq0Deadtime:00:00:31Options:0x2InFullStatefor6d13h查看命令(1)查看鄰居表鄰居的RouterID鄰居為BDR已經(jīng)鄰接,優(yōu)先級為1,開銷為1形成鄰居剩余時間ZTE_GER08#showipospfdatabaseOSPFRouterwithID(10.21.100.110)(ProcessID110)RouterLinkStates(Area0.0.0.0)LinkIDADVRouterAgeSeq#ChecksumLinkcount10.21.100.10110.21.100.1011500x800002470x8f9f15NetLinkStates(Area0.0.0.0)LinkIDADVRouterAgeSeq#Checksum10.21.100.3010.21.100.1065360x80000e600x5e0aType-5ASExternalLinkStatesLinkIDADVRouterAgeSeq#ChecksumTag0.0.0.010.21.100.1106230x80001c900x75bd3

查看命令(2)查看鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫類型1的LSA類型3的LSA類型5的LSAZTE_GER08#showipospfinterfacegei_2/1OSPFRouterwithID(10.21.100.110)(ProcessID110)gei_2/1isupInternetAddress10.21.100.50255.255.255.252enableUpfor6d13hInthearea0.0.0.0DRCost1,Priority255,N