OSPF的基本工作原理

1、掌握OSPF根本工作原理2、開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議OSPF

開放最短路徑優(yōu)先目前IGP中應用最廣，性能最優(yōu)的一個路由協(xié)議。開放最短路徑優(yōu)先〔0SPF〕是一個開放標準的路由選擇協(xié)議，它被各種網(wǎng)絡開發(fā)商所廣泛使用，其中包括Cisco。如果你的網(wǎng)絡擁有多種路由器，而并不是全部都是Cisco，那么你將不能使用EIGRP，那你可以用什么呢？根本上你剩下的選擇只有RIPl、RIP2或者是OSPF。如果你的網(wǎng)絡是一個大型網(wǎng)絡，那么，你正確的選擇只能是OSPF。OSPF要構建一個最短路徑樹，然后使用最正確路徑的計算結果來組建路由表。OSPF會聚很快，雖然它可能沒有EIGRP快，并且它也支持到達相同目標的多個等開銷路由。它只支持IP路由選擇。OSPF支持以下功能：

·由地區(qū)和自治系統(tǒng)組成

·最小化路由更新流量

.允許可量測性

.支持VLSM和CIDR

·擁有不受限跳計數(shù)

·允許多銷售商設備集成〔開放的標準〕OSPF與RIP比較OSPF立體、分層結構要想使OSPF支持大型網(wǎng)絡，需要采用分層結構。即將大型網(wǎng)絡分割成假設干小的地區(qū)〔area〕。采用分層結構可以帶來以下好處：減少路由選擇開銷加速會聚單一網(wǎng)絡地區(qū)縮小網(wǎng)絡的不穩(wěn)定性OSPF的運行步驟OSPF路由器的運行分為以下5個不同步驟：建立路由器比鄰關系選舉一個DR和BDR發(fā)現(xiàn)路由選舉最正確路由維護路由信息OSPF分層結構模型OSPF在同一個自治系統(tǒng)AS內(nèi)劃分地區(qū)〔area〕。在假設干地區(qū)中，必須有一個地區(qū)0〔主干地區(qū)〕。其它地區(qū)必須連接到主干地區(qū)。連接主干地區(qū)與其它地區(qū)的路由器稱之為地區(qū)邊界路由器〔ABR〕。多個自治系統(tǒng)之間也可以連接。連接多個自治系統(tǒng)的路由器稱之為自治系統(tǒng)邊界路由器〔ASBR〕。OSPF——鄰居鏈路：鏈路是被指定給任一給定網(wǎng)絡的一個網(wǎng)絡或路由器。當一個接口被參加到該OSPF的處理中時，它就被OSPF認為是一個鏈路。這個鏈路或接口，將有一個指定給它的狀態(tài)信息〔up或down即激活或失效〕，以及一個或多個IP地址。鄰居：鄰居可以是兩個或更多的路由器，這些路由器都有某個接口連接到一個公共的網(wǎng)絡上，如兩個連接在一個點到點串行鏈路上的路由器。OSPF——鄰接與Hello鄰接(adjacency)：鄰接是兩個OSPF路由器之間的關系，這兩個路由器允許直接交換路由更新數(shù)據(jù)。OSPF對于共享的路由選擇信息是非常講究的，不像EIGRP那樣直接地與自己所有的鄰居共享路由信息。不同的是，OSPF只與建立了鄰接關系的鄰居直接共享路由信息。并且并不是所有的鄰居都可以成為鄰接，這將取決于網(wǎng)絡的類型和路由器上的配置Hello協(xié)議：OSPF使用Hello協(xié)議動態(tài)地發(fā)現(xiàn)鄰居，并維護鄰居關系。Hello數(shù)據(jù)包的組播地址是。OSPFHello協(xié)議當路由器的一個端口啟動OSPF路由協(xié)議后，它將開始定時發(fā)送Hello報文。管理Hello報文交換的規(guī)那么稱為Hello協(xié)議。在第三層，Hello報文使用地址進行傳送，該地址代表所有的OSPF路由器。OSPF路由器使用hello報文初始新的“鄰居”。在播送和點對點拓撲中Hellos協(xié)議每10秒傳送一次。而在NBMA網(wǎng)絡，每30秒傳送一次。HELLO定時器：呼叫間隔10s、30s;路由器死亡間隔4倍呼叫間隔；輪詢間隔60s(NBMA)。要想建立鄰居關系，路由器間Hello定時器必須保持一致。為了使DR和BDR能夠看到網(wǎng)段上所有其他路由器發(fā)送來的鏈路狀態(tài)信息，所有DR和BDR路由器使用地址。E0E1ABDownState建立路由器比鄰關系–初始狀態(tài)E0E1RouterBNeighborsList172.16.5.1/24,intE1IamrouterID172.16.5.1andIseenooneDownStateInitStateAB建立路由器比鄰關系–初始狀態(tài)Helloafadjfjorqpoeru39547439070713E0E1RouterBNeighborsList172.16.5.1/24,intE1IamrouterID172.16.5.1andIseenoone.DownStateInitStateAB建立路由器比鄰關系–初始狀態(tài)Helloafadjfjorqpoeru39547439070713Helloafadjfjorqpoeru39547439070713E0IamrouterID172.16.5.2,andIsee172.16.5.1.RouterANeighborsList172.16.5.2/24,intE0E1RouterBNeighborsList172.16.5.1/24,intE1IamrouterID172.16.5.1andIseenoone.DownStateInitStateTwo-WayStateAB建立路由器比鄰關系–雙向狀態(tài)雙方都在對方的Hello報中看到了自己的ID,雙方進入two-way狀態(tài)Helloafadjfjorqpoeru39547439070713Helloafadjfjorqpoeru39547439070713E0DRE0No,IwillstartexchangebecauseIhaveahigherrouterID.IwillstartexchangebecauseIhaverouterID172.16.5.1.Helloafadjfjorqpoeru39547439070713Helloafadjfjorqpoeru39547439070713ExstartState發(fā)現(xiàn)路由-ExStart準啟動準啟動狀態(tài)的目的是要在兩臺路由器之間建立主/從關系。ID較高的路由器成為主路由器Hereisasummaryofmylink-statedatabase.DBDafadjfjorqpoeru39547439070713ExchangeStateHereisasummaryofmylink-statedatabase.DBDafadjfjorqpoeru39547439070713E0E0No,IwillstartexchangebecauseIhaveahigherrouterID.IwillstartexchangebecauseIhaverouterID172.16.5.1.Helloafadjfjorqpoeru39547439070713Helloafadjfjorqpoeru39547439070713ExstartStateDRDBD：數(shù)據(jù)庫描述數(shù)據(jù)包發(fā)現(xiàn)路由-Exchange交換E0Thanksfortheinformation!LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713DR發(fā)現(xiàn)路由-Exchange交換路由器發(fā)送LSAck確認收到DBD。路由器將收到的DBD信息與已有信息比較，如DBD通告了一個新的或更新的鏈路，將發(fā)送一個LSR進入Loading加載狀態(tài)Thanksfortheinformation!LSRafadjfjorqpoeru39547439070713LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713LSUafadjfjorqpoeru39547439070713LoadingStateE0Thanksfortheinformation!LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713DR發(fā)現(xiàn)路由-Loading加載FullStateThanksfortheinformation!LSRafadjfjorqpoeru39547439070713LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713LSUafadjfjorqpoeru39547439070713LoadingStateE0Thanksfortheinformation!LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713DR發(fā)現(xiàn)路由-Fulladjacency全比鄰至此路由器建立了完整的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫可以開始創(chuàng)立路由表了OSPF中的數(shù)據(jù)庫OSPF中的數(shù)據(jù)庫鄰居關系數(shù)據(jù)庫：鄰居關系數(shù)據(jù)庫是一個OSPF路由器的列表，這些路由器的Hello數(shù)據(jù)包是可以被相互看見的。每個路由器上的鄰居關系數(shù)據(jù)庫中管理著各種詳細資料。如路由器ID和狀態(tài)。拓撲數(shù)據(jù)庫：拓撲數(shù)據(jù)庫中包含有來自所有從某個地區(qū)接收到的鏈路狀態(tài)通告數(shù)據(jù)包中的信息。路由器使用這些來自拓撲數(shù)據(jù)庫中的信息，作為Dijkstra算法的輸入，并為每個網(wǎng)絡計算出最短的路徑。路由表：存放到達各個目的網(wǎng)絡的最有路徑。OSPF的運行步驟OSPF路由器的運行分為以下5個不同步驟：建立路由器比鄰關系選舉一個DR和BDR發(fā)現(xiàn)路由選舉最正確路由維護路由信息OSPF——路由器ID路由器ID：路由器ID〔RID〕是一個用來標識此路由器的IP地址。Cisco通過使用所有被配置的環(huán)回接口中最高的IP地址，來指定此路由器ID。如果沒有環(huán)回地址被配置，OSPF將選擇所有激活的物理接口中最高的IP地址為設置為RID。在多路訪問型網(wǎng)絡中連接許多路由器，如果每個路由器都要與其他所有路由器建立鄰居關系，那么n個路由器，就會有n*(n-1)/2個鄰居關系，每個這樣的鄰居關系都會交換鏈路狀態(tài)信息，這對網(wǎng)絡是很大的負擔。解決方法：在網(wǎng)段內(nèi)選舉一個DR指定路由器，DR與整個播送網(wǎng)段內(nèi)所有路由器建立鄰居關系，交換鏈路信息。DR路由器將作為整個播送網(wǎng)段的“發(fā)言人”與其他網(wǎng)段交換鏈路狀態(tài)信息。同時在網(wǎng)段內(nèi)選舉一個BDR作為指定路由器備份。所有DR和BDR路由器使用地址。OSPF支持的網(wǎng)絡類型Point-to-PointPoint-to-multi-PointNBMASuchasFrame-RelayBroadcast

MultiaccessSuchasEthernetX.25

FrameRelay播送〔多路訪問〕網(wǎng)絡就像以大網(wǎng)，它允許多個設備連接到同一個網(wǎng)絡，它是通過投遞單一數(shù)抿包到網(wǎng)絡中所有的結點來提供播送能力的。在OSPF中，每個播送多路訪問網(wǎng)絡都必須選出一個DR和一個BDR。非播送的多路訪問，非播送的多路訪問〔NBMA〕網(wǎng)絡是那些如幀中繼、x.25歡異步傳輸模式〔ATM〕類型的網(wǎng)絡。必須選出一個DR和一個BDR。點到點被定義為一種包含兩個路由器間直接連接的網(wǎng)絡拓撲類型，點到點連接可能是物理的，它也可以是邏輯的。網(wǎng)絡類型和DR和BDR路由器選舉選舉DR和BDR“選票”：Hellopacket。其中的重要參數(shù)：先比較端口優(yōu)先級，然后比較RouterID。優(yōu)先級：0－255。缺省是1，0優(yōu)先級的路由器不競爭DR/BDR。具有最高端口優(yōu)先級的路由器中選。優(yōu)先級相同，最高路由器ID。DR和BDR一旦中選，除非路由器故障，否那么不會更換。DR、BDR？ShortestPathFirst算法每個路由器都將自己看作一棵樹的根，依據(jù)到達目的地的累積本錢計算路徑，選擇本錢最低的路徑即最短路徑為路由：A路由器到達網(wǎng)絡可以選擇紅色路徑本錢開銷為10＋10＝20黃色路徑本錢開銷為10+5+3＝18A路由器會選擇黃色最正確路徑。OSPF的本錢開銷是Cost=108/bandwidth(bps)3鏈路本錢Cost數(shù)值Cost在CiscoIOS默認情況下使用下面的公式：Cost=108/帶寬各種傳輸介質(zhì)的缺省鏈路本錢：命令：Router(config-if)#ipospfcostcost-number1<number<65536TopologyTableNetCostOutInterface10.2.2.07To010.3.3.017To010.3.3.020E0Cost=1