8 開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議(OSPFv2.ppt

1、開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議(OSPFv2),2,outline,OSPF的基本原理與實(shí)現(xiàn) 鄰居和鄰接關(guān)系 區(qū)域 鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫 路由表 認(rèn)證 按需電路上的OSPF OSPF的數(shù)據(jù)包格式 OSPF的LSA格式 可選字段,3,開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議(OSPFv2),OSPF協(xié)議 IETF組織建議使用的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議(IGP)RFC2328 一種鏈路狀態(tài)協(xié)議 使用Dijkstra的最短路徑優(yōu)先算法(SPF) OSPF是開放的協(xié)議不屬于任何一個(gè)廠商或組織所私有 OSPFv1只在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)使用,4,OSPF的特性-1,快速收斂 OSPF可以支持更大型的網(wǎng)絡(luò) 不容易受到有害路由選擇信息的影響 使用區(qū)域的概念 可以有效

2、減少路由選擇協(xié)議對(duì)路由器CPU和內(nèi)存的占用 降低路由選擇協(xié)議的通信量使得構(gòu)造一個(gè)層次化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涑蔀榭赡?完全無類別的處理地址問題 排除了不連續(xù)子網(wǎng)這樣的有類別路由選擇協(xié)議的問題,5,OSPF的特性-2,支持無大小限制的、任意的度量值 支持使用多條路徑的效率更高的等價(jià)負(fù)載均衡 使用保留的組播地址來減少對(duì)不宣告OSPF的設(shè)備的影響 支持更安全的路由選擇認(rèn)證 使用可以跟蹤外部路由的路由標(biāo)記,6,OSPF的基本工作原理-1,宣告OSPF的路由器從所有啟動(dòng)OSPF協(xié)議的接口上發(fā)出Hello數(shù)據(jù)包路由器間共享鏈路、協(xié)商完成相關(guān)參數(shù)成為鄰居Neighbor 鄰接關(guān)系A(chǔ)djacency類似一條點(diǎn)到點(diǎn)的虛鏈路

3、，在一些鄰居路由器間構(gòu)成；OSPF定義了兩種鄰接關(guān)系： 交換Hello信息的路由器類型 交換Hello信息的網(wǎng)絡(luò)類型 每臺(tái)路由器和形成鄰接關(guān)系的鄰居間發(fā)送LSA,7,OSPF的基本工作原理-2,路由器收到LSA存放在鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中并轉(zhuǎn)發(fā)該LSA 通過LSA的泛洪擴(kuò)散所有路由器形成相同的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫 每臺(tái)路由器將以自身為根，使用SPF算法計(jì)算無環(huán)路的拓?fù)鋱D(SPF算法樹)描述最短路徑 每臺(tái)路由器都從SPF算法樹中構(gòu)造自己的路由表,8,鄰居(Neighbor)的形成,小王,小一,小二,小三,(1)大家好，我是新來的，我叫小王,交換過程,172.16.5.1/24 E0,172.16.5.2/2

4、4 E1,A,B,Down狀態(tài),交換過程,172.16.5.1/24 E0,172.16.5.2/24 E1,Router B 鄰居列表： 172.16.5.1/24, int E1,我是路由器，id為172.16.5.1，我誰也沒看到啊,Down 狀態(tài),Init 狀態(tài),A,B,交換過程,172.16.5.1/24 E0,我是路由器，id為ID 172.16.5.2, 我看到了172.16.5.1.,172.16.5.2/24 E1,Down 狀態(tài),Init 狀態(tài),A,B,我是路由器，id為172.16.5.1，我誰也沒看到啊,Router B 鄰居列表： 172.16.5.1/24, int

5、 E1,交換過程,172.16.5.1/24 E0,Router A 鄰居列表： 172.16.5.2/24, int E0,172.16.5.2/24 E1,Down 狀態(tài),Init 狀態(tài),Two-Way 狀態(tài),A,B,我是路由器，id為ID 172.16.5.2, 我看到了172.16.5.1.,我是路由器，id為172.16.5.1，我誰也沒看到啊,Router B 鄰居列表： 172.16.5.1/24, int E1,探尋路由信息,E0 172.16.5.1,DR,E0 172.16.5.3,不！我來啟動(dòng)交換，因?yàn)槲业膔outer id比你的大,我要啟動(dòng)交換，因?yàn)槲业膔outer i

6、d是172.16.5.1.,Hello,afadjfjorqpoeru 39547439070713,Hello,afadjfjorqpoeru 39547439070713,Exstart 狀態(tài),探尋路由信息,這是我的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的描述（摘要）,DBD,afadjfjorqpoeru 39547439070713,Exchange 狀態(tài),這是我的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的描述（摘要）.,E0 172.16.5.1,DR,E0 172.16.5.3,Hello,afadjfjorqpoeru 39547439070713,Hello,afadjfjorqpoeru 39547439070713,Exs

7、tart 狀態(tài),我要啟動(dòng)交換，因?yàn)槲业膔outer id是172.16.5.1.,不！我來啟動(dòng)交換，因?yàn)槲业膔outer id比你的大,探尋路由信息,E0 172.16.5.1,E0172.16.5.3,感謝你的鏈路狀態(tài)摘要信息！,LSAck,afadjfjorqpoeru 39547439070713,LSAck,afadjfjorqpoeru 39547439070713,DR,探尋路由信息,我需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)172.16.6.0/24的完整描述條目,好，這是對(duì)網(wǎng)絡(luò)的172.16.6.0/24的具體描述,感謝你的鏈路狀態(tài)信息！,LSR,afadjfjorqpoeru 39547439070713

8、,LSAck,afadjfjorqpoeru 39547439070713,LSU,afadjfjorqpoeru 39547439070713,Loading 狀態(tài),E0 172.16.5.1,E0172.16.5.3,LSAck,afadjfjorqpoeru 39547439070713,LSAck,afadjfjorqpoeru 39547439070713,DR,感謝你的鏈路狀態(tài)摘要信息！,探尋路由信息,Full狀態(tài),E0 172.16.5.1,E0172.16.5.3,DR,我需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)172.16.6.0/24的完整描述條目,好，這是對(duì)網(wǎng)絡(luò)的172.16.6.0/24的具體描述,

9、感謝你的鏈路狀態(tài)信息！,LSR,afadjfjorqpoeru 39547439070713,LSAck,afadjfjorqpoeru 39547439070713,LSU,afadjfjorqpoeru 39547439070713,Loading 狀態(tài),LSAck,afadjfjorqpoeru 39547439070713,LSAck,afadjfjorqpoeru 39547439070713,感謝你的鏈路狀態(tài)摘要信息！,18,OSPF協(xié)議計(jì)算路由過程,RTC,RTB,RTA,RTD,1,2,3,5,LSDB,RTA的LSA,RTB的LSA,RTC的LSA,RTD的LSA,A,C,B

10、,D,1,2,3,5,(一)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),(二)每臺(tái)路由器的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫,(三)由鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫得到的帶權(quán)有向圖,A,C,D,1,2,2,1,B,A,C,D,2,1,B,A,C,D,2,1,B,A,C,D,2,1,B,(四)每臺(tái)路由器分別以自己為跟節(jié)點(diǎn)計(jì)算最小生成樹,3,3,3,3,19,outline,OSPF的基本原理與實(shí)現(xiàn) 鄰居和鄰接關(guān)系 區(qū)域 鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫 路由表 認(rèn)證 按需電路上的OSPF OSPF的數(shù)據(jù)包格式 OSPF的LSA格式 可選字段,20,鄰居和鄰接關(guān)系,路由器ID 在OSPF區(qū)域內(nèi)唯一標(biāo)識(shí)一臺(tái)路由器的IP地址 一臺(tái)OSPF路由器對(duì)其他OSPF路由器的跟蹤需要每臺(tái)路由器

11、提供一個(gè)路由器ID 路由器ID的獲取方法： 如果使用router-id命令手工配置Router ID，就使用Router ID； 如果沒有手工配置Router ID，路由器選取它所有環(huán)回(loopback)接口上數(shù)值最高的IP地址； 如果路由器沒有配置IP地址的loopback接口，選取它所有的物理接口上數(shù)值最高的IP地址； 用作路由器ID的接口不一定非要運(yùn)行OSPF協(xié)議。,使用loopback接口作為路由器有兩個(gè)好處： 穩(wěn)定性：loopback接口比任何其他物理接口更加穩(wěn)定； 更好的控制網(wǎng)絡(luò)管路由器ID的能力：管理員在預(yù)先分配和識(shí)別作為路由器ID的地址時(shí)有更多的回旋余地。,OSPF路由器使用

12、Hello數(shù)據(jù)包通告它的路由器ID來建立和鄰居的關(guān)系。,21,Hello協(xié)議,目的 它是發(fā)現(xiàn)鄰居路由器的方法； 在兩臺(tái)路由器成為鄰居之前，需要通告這兩臺(tái)路由器必須相互認(rèn)可的幾個(gè)參數(shù)； Hello數(shù)據(jù)包在鄰居路由器之間擔(dān)當(dāng)Keeplive的角色； 它確保了鄰居路由器之間的雙向通信； 它用來在一個(gè)廣播網(wǎng)絡(luò)或非廣播多路(NBMA)網(wǎng)絡(luò)上選取指定路由器(DR)和備份路由器(BDR).,22,Hello協(xié)議,Hello時(shí)間間隔(HelloInterval) 周期性發(fā)送Hello報(bào)文的時(shí)間間隔 基于路由器的每一個(gè)接口的 路由器無效時(shí)間間隔(RouterDeadInterval) 宣布其鄰居路由器無效的時(shí)間

13、間隔 缺省TRouterDeadInterval4 * THelloInterval 雙向通信(two-way comm.) 雙方在接收到對(duì)方的hello報(bào)文時(shí)在報(bào)文的鄰居列表中發(fā)現(xiàn)自己的路由器ID 一旦雙向通信成功建立，鄰接關(guān)系也就可能建立了 還依賴于網(wǎng)絡(luò)類型,23,Hello協(xié)議,每個(gè)Hello數(shù)據(jù)包都包含以下信息： 始發(fā)路由器的路由器ID； 始發(fā)路由器接口的區(qū)域ID； 始發(fā)路由器接口的地址掩碼； 始發(fā)路由器接口的認(rèn)證類型和認(rèn)證信息； 始發(fā)路由器接口的Hello時(shí)間間隔； 始發(fā)路由器接口的路由器無效時(shí)間間隔； 路由器的優(yōu)先級(jí)； 指定路由器DR和備份指定路由器BDR； 標(biāo)識(shí)可選性能的5個(gè)標(biāo)記

14、位； 始發(fā)路由器的所有有效鄰居的路由器ID。,匹配？,N,丟棄,Y,有效,重置,始發(fā)路由器的路由器ID不在鄰居列表中則添加,24,網(wǎng)絡(luò)類型,OSPF協(xié)議定義了5種網(wǎng)絡(luò)類型 點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò) 廣播型網(wǎng)絡(luò) 非廣播多路訪問(NBMA)網(wǎng)絡(luò) 點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò) 虛鏈路,點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)是連接單獨(dú)一對(duì)路由器的； 點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)上的有效鄰居總是可以形成鄰接關(guān)系的。,以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)等； OSPF需要選舉DR和BDR廣播。,幀中繼、ATM、X.25等； 可以連接兩臺(tái)以上的路由器； 沒有廣播數(shù)據(jù)包的能力； 需要選舉DR和BDR單播。,NBMA網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)特殊配置； 看作一群點(diǎn)到點(diǎn)鏈路的集合； 沒有廣播數(shù)據(jù)包的能力； 不需要選舉DR和

15、BDR。,沒有編號(hào)的點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的一種特殊配置； OSPF數(shù)據(jù)包以單播形式發(fā)送。,25,網(wǎng)絡(luò)類型,傳送網(wǎng)絡(luò) 與兩臺(tái)或以上的路由器相連 只是轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包的始發(fā)網(wǎng)絡(luò)和目的網(wǎng)絡(luò)都不同于當(dāng)前的傳送網(wǎng)絡(luò) 末梢網(wǎng)絡(luò) 僅僅與一臺(tái)路由器相連 數(shù)據(jù)包總有一個(gè)源地址或目的地址屬于該末梢網(wǎng)絡(luò),26,指定路由器和備份指定路由器,對(duì)OSPF來說，在多址網(wǎng)絡(luò)上LSA的泛洪擴(kuò)散存在兩個(gè)問題： 網(wǎng)絡(luò)上創(chuàng)建很多不必要的LSA 多址網(wǎng)絡(luò)本身的泛洪擴(kuò)散顯得比較混亂 解決辦法指定路由器功能 描述這個(gè)多路訪問網(wǎng)絡(luò)和OSPF區(qū)域內(nèi)其他與其相連的路由器 管理這個(gè)多路訪問網(wǎng)絡(luò)上的泛洪擴(kuò)散過程,一臺(tái)路由器可能是它所連接的其中一個(gè)多路訪問網(wǎng)

16、絡(luò)的DR； 也可能不是它所連接的另一個(gè)多路訪問網(wǎng)絡(luò)的DR； 指定路由器是路由器接口的特性而不是整個(gè)路由器的特性。,27,指定路由器和備份指定路由器,BDR：防止DR失效造成無法有效傳送數(shù)據(jù)包 DR和BDR的選取條件 與優(yōu)先級(jí)有關(guān)，具有0優(yōu)先級(jí)的路由器不能成為DR和BDR； Hello分組包含了表示始發(fā)路由器指定的路由器優(yōu)先級(jí)的字段，也包含了路由器認(rèn)為可能是DR和BDR的相關(guān)接口的IP地址的字段； 當(dāng)一個(gè)接口在一個(gè)多址網(wǎng)絡(luò)開始有效時(shí)，它將把它的DR和BDR的地址設(shè)為全0 已經(jīng)存在的接口把DR和BDR的地址記錄入一個(gè)接口數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表中。,28,DR（村長）的選舉過程,（1）登記選民 本網(wǎng)段的OSPF

17、路由器； 本村的18歲以上公民； （2）登記候選人 本網(wǎng)段的priority0的OSPF路由器； 本村內(nèi)的30歲以上公民，且在本村居住3年以上； （3）競(jìng)選演說 幾乎所有的priority0的OSPF路由器都認(rèn)為自己是DR 幾乎所有的候選人都認(rèn)為自己應(yīng)該當(dāng)村長； 也有不想做村長的，哪這些人先選一個(gè)為副村長(BDR)，已經(jīng)競(jìng)爭(zhēng)村長的不能競(jìng)爭(zhēng)副村長 （4）投票 選priority值最大的，若priority值相等，選RouterID最大的； 選年紀(jì)最大，若年齡相等，按姓氏筆畫排序 如果沒人競(jìng)爭(zhēng)村長，副村長升為村長，再選副村長,29,DR選舉中的指導(dǎo)思想,選舉制民主！ DR是各路由器選出來的，而非人工指定的； 終身制穩(wěn)定壓倒一切！ DR一旦當(dāng)選，除非路由器故障，否則不會(huì)更換； 即便新加入一臺(tái)優(yōu)先級(jí)比DR高的路由器，也不更換！ 世襲制快速響應(yīng)！ DR選出的同時(shí)，也先選出BDR（Backup Designated Route