ospf路由計(jì)算過程及報(bào)文(很好)

1、OSPFOSPF路由計(jì)算過程11點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本本章要點(diǎn)OSPF概念ospf幾種報(bào)文格式ospf路由生成原理2OSPF開放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議鏈路狀態(tài)路由對(duì)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生的變化能夠快速響應(yīng)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化的時(shí)候發(fā)送觸發(fā)式更新（triggered update）。發(fā)送周期性更新（鏈路狀態(tài)刷新）3OSPF網(wǎng)絡(luò)類型3種點(diǎn)到點(diǎn)、廣播型、NBMA擴(kuò)展5種點(diǎn)到點(diǎn)，廣播，NBMA，點(diǎn)到多點(diǎn)，虛鏈路點(diǎn)到點(diǎn)：一個(gè)網(wǎng)絡(luò)里僅有2個(gè)接口，使用HDLC或PPP封裝，不需尋址廣播型：廣播型多路訪問，目前而言指的就是以太網(wǎng)鏈路，涉及IP 和Mac，用ARP實(shí)現(xiàn)二層和三層映射。 NBMA：網(wǎng)絡(luò)中允許存

2、在多臺(tái)Router，物理上鏈路共享，通過二層虛鏈路（VC）建立邏輯上的連接4OSPF協(xié)議計(jì)算路由過程RTCRTBRTARTD1235LSDBRTA的LSARTB的LSARTC的LSARTD的LSAACBD1235(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ACD1221BACD21BACD21BACD21B(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333355OSPF的五種協(xié)議報(bào)文IP封裝，協(xié)議號(hào)89五種報(bào)文，長度相同，24字節(jié)Hello報(bào)文發(fā)現(xiàn)及維持鄰居關(guān)系，選舉DR，BDRDD報(bào)文本地LSDB的摘要LSR報(bào)文向?qū)Χ苏?qǐng)求本端沒有或?qū)Χ说母碌?/p>

3、LSALSU報(bào)文向?qū)Ψ桨l(fā)送其需要的LSALSAck報(bào)文收到LSU之后，進(jìn)行確認(rèn)667OSPF報(bào)文頭部Version8比特OSPF的版本號(hào)。對(duì)于OSPFv2來說，其值為2Type8比特OSPF報(bào)文的類型。1：Hello報(bào)文；2：DD報(bào)文；3：LSR報(bào)文；4：LSU報(bào)文；5：LSAck報(bào)文Packetlength 16比特OSPF報(bào)文的總長度，包括報(bào)文頭在內(nèi)，單位為字節(jié)RouterID 32比特發(fā)送該報(bào)文的路由器標(biāo)識(shí)AreaID 32比特發(fā)送該報(bào)文的所屬區(qū)域Checksum 16比特包含除了認(rèn)證字段的整個(gè)報(bào)文的校驗(yàn)和AuType 16比特 驗(yàn)證類型： 0：不驗(yàn)證； 1：簡單認(rèn)證； 2：MD5認(rèn)證A

4、uthentication 64比特 其數(shù)值根據(jù)驗(yàn)證類型而定。當(dāng)驗(yàn)證類型為0時(shí)未作定義；類型為1時(shí)此字段為密碼信息；類型為2時(shí)此字段包括Key ID、MD5驗(yàn)證數(shù)據(jù)長度和序列號(hào)的信息8Hello報(bào)文 最常用的一種報(bào)文，其作用為建立和維護(hù)鄰接關(guān)系，周期性的在使能了OSPF的接口上發(fā)送。報(bào)文內(nèi)容包括一些定時(shí)器的數(shù)值、DR、BDR以及自己已知的鄰居。Options8比特可選項(xiàng)：E：允許FloodAS-external-LSAs；MC：轉(zhuǎn)發(fā)IP組播報(bào)文；N/P：處理Type-7LSAs；DC：處理按需鏈路。NetworkMask32比特發(fā)送Hello報(bào)文的接口所在網(wǎng)絡(luò)的掩碼。Hellointerval

5、16比特發(fā)送Hello報(bào)文的時(shí)間間隔。默認(rèn)為10秒RtrPri 8比特DR優(yōu)先級(jí)。默認(rèn)為1。說明：如果設(shè)置為0，則路由器不能參與DR/BDR的選舉。RouterDeadInterval32比特失效時(shí)間。如果在此時(shí)間內(nèi)未收到鄰居發(fā)來的Hello報(bào)文，則認(rèn)為鄰居失效。默認(rèn)為40秒。DesignatedRouter32比特DR的接口地址BackupDesignatedRouter32比特BDR的接口地址peer 32比特鄰居，以RouterID標(biāo)識(shí)。9在同一網(wǎng)段上的路由器，其Hellointerval和RouterDeadInterval必須分別一致，否則不能形成鄰居關(guān)系。NBMA網(wǎng)絡(luò)上多一種Pol

6、lIntervalHello報(bào)文在不同鏈路上的發(fā)送：在廣播鏈路上，Hello報(bào)文每Hellointerval發(fā)送往組播地址；在虛連接鏈路上，Hello報(bào)文以單播形式每Hellointerval發(fā)送到對(duì)端；在P2P和P2MP鏈路上，Hello報(bào)文每Hellointerval發(fā)送往組播地址；在NBMA鏈路上，Hello報(bào)文以單播發(fā)送：DR、BDR、有能力成為DR的路由器，Hello報(bào)文每Hellointerval發(fā)送給每個(gè)鄰居；Hello報(bào)文發(fā)送的間隔取決于鄰居的狀態(tài)：只有當(dāng)鄰居的狀態(tài)為Down時(shí)，發(fā)送間隔為Pollinterval(默認(rèn)120s)；其它情況為Hellointerval(默認(rèn)10s

7、)。10DD報(bào)文兩臺(tái)路由器在鄰接關(guān)系初始化時(shí)，用DD報(bào)文（DatabaseDescriptionPacket）來描述自己的LSDB，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的同步。報(bào)文內(nèi)容包括LSDB中每一條LSA的Header（LSA的Header可以唯一標(biāo)識(shí)一條LSA）。LSAHeader只占一條LSA的整個(gè)數(shù)據(jù)量的一小部分，這樣可以減少路由器之間的協(xié)議報(bào)文流量，對(duì)端路由器根據(jù)LSAHeader就可以判斷出是否已有這條LSA。在兩臺(tái)路由器交換DD報(bào)文的過程中，一臺(tái)為Master，另一臺(tái)為Slave。由Master規(guī)定起始序列號(hào)，每發(fā)送一個(gè)DD報(bào)文序列號(hào)加1，Slave方使用Master的序列號(hào)作為確認(rèn)11DD報(bào)文Int

8、erface MTU 16比特 在不分片的情況下，此接口最大可發(fā)出的IP報(bào)文長 度Options 8比特 可選項(xiàng)： E：允許Flood AS-external-LSAs； MC：轉(zhuǎn)發(fā)IP組播報(bào)文； N/P：處理Type-7 LSAs； DC：處理按需鏈路。I 1比特 當(dāng)發(fā)送連續(xù)多個(gè)DD報(bào)文時(shí)，如果這是第一個(gè)DD報(bào)文，則置為1，否則置為0。 M（More） 1比特 當(dāng)發(fā)送連續(xù)多個(gè)DD報(bào)文時(shí)，如果這是最后一個(gè)DD報(bào)文，則置為0。否則置為1，表示后面還有其他的DD報(bào)文。 M/S（Master/Slave） 1比特 當(dāng)兩臺(tái)OSPF路由器交換DD報(bào)文時(shí)，首先需要確定雙方的主從關(guān)系，Router ID大的

9、一方會(huì)成為Master。當(dāng)值為1時(shí)表示發(fā)送方為Master。 DD sequence number 32比特 DD報(bào)文序列號(hào)。主從雙方利用序列號(hào)來保證DD報(bào)文傳輸?shù)目煽啃院屯暾浴?LSA Headers - 該DD報(bào)文中所包含的LSA的頭部信息。12LSR報(bào)文兩臺(tái)路由器互相交換過DD報(bào)文之后，知道對(duì)端的路由器有哪些LSA是本地的LSDB所缺少的和哪些LSA是已經(jīng)失效的，這時(shí)需要發(fā)送LSR報(bào)文（LinkStateRequestPacket）向?qū)Ψ秸?qǐng)求所需的LSA內(nèi)容包括所需要的LSA的摘要。LStype、LinkStateID和AdvertisingRouter可以唯一標(biāo)識(shí)出一個(gè)LSA，當(dāng)兩個(gè)

10、LSA一樣時(shí)，需要根據(jù)LSA中的LSsequencenumber、LSchecksum和LSage來判斷出所需要LSA的新舊。13LSR報(bào)文 LStype32比特LSA的類型號(hào)LinkStateID32比特根據(jù)LSA中的LSType和LSAdescription在路由域中描述一個(gè)LSAAdvertisingRouter32比特產(chǎn)生此LSA的路由器的RouterID14LSU報(bào)文用來向?qū)Χ寺酚善靼l(fā)送所需要的LSA，內(nèi)容是多條LSA（全部內(nèi)容）的集合。LSU報(bào)文（LinkStateUpdatePacket）在支持組播和廣播的鏈路上是以組播形式將LSA泛洪出去。為了實(shí)現(xiàn)Flooding的可靠性傳輸，

11、需要LSAck報(bào)文對(duì)其進(jìn)行確認(rèn)。對(duì)沒有收到確認(rèn)報(bào)文的LSA進(jìn)行重傳，重傳的LSA是直接發(fā)送到鄰居的。15LSU報(bào)文NumberofLSAs32比特LSA的數(shù)量16LSAck報(bào)文用來對(duì)接收到的LSU報(bào)文進(jìn)行確認(rèn)。內(nèi)容是需要確認(rèn)的LSA的Header（一個(gè)LSAck報(bào)文可對(duì)多個(gè)LSA進(jìn)行確認(rèn)）。LSAck（LinkStateAcknowledgmentPacket）報(bào)文根據(jù)不同的鏈路以單播或組播的形式發(fā)送17LSAck報(bào)文LSAsHeaders-通過LSA的頭部信息確認(rèn)收到該LSA18DR（Designated Router）RTARTBRTCRTDRTERTCRTDRTARTBRTERTCRTD

12、RTARTBRTE圖2：沒有選舉DR時(shí)的鄰接關(guān)系圖3：沒有選舉DR時(shí)的鄰接關(guān)系DR圖1：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)BDR1919DR（村長）的選舉過程（1）登記選民本網(wǎng)段的OSPF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)選演說所有的priority0的OSPF路由器都認(rèn)為自己是DR所有的候選人都認(rèn)為自己應(yīng)該當(dāng)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2020DR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

13、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)，也選出BDR（Backup Designated Router）來。DR故障后，由BDR自動(dòng)代替DR成為新的DR；因?yàn)橹匦逻x舉會(huì)造成新的一輪的同步；2121鄰接關(guān)系的形成與維持通過HELLO報(bào)文形成鄰接關(guān)系鄰居建立后，還需要通過HELLO報(bào)文進(jìn)行鄰居關(guān)系的維持，有兩個(gè)定時(shí)器來進(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 TIME2222鄰接關(guān)系形成后開始相互交流數(shù)據(jù)

14、庫交換過程主從協(xié)商DD交換LSA請(qǐng)求LSA傳播LSA應(yīng)答2323OSPF協(xié)議計(jì)算路由過程RT2RT1Hello(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 = 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， M

15、S = 0 ) DD ( Seq = y + n， I = 0，M = 0， MS = 1 ) DD ( Seq = y + n， I = 0，M = 0， MS = 0 ) LS RequestLS UpdateLS Ack確定主從關(guān)系Init初始化Loading裝載Full完成Full完成ExStart開始交換ExStart開始交換Exchange交換Exchange交換2424鄰居(Neighbor)的形成小王小一小二小三(1)大家好，我是新來的，我叫小王小王小一你好啊(2)你好，小一，我叫小王小王小一你好啊(3)你好，小王，我叫小一嘻嘻嘻，我有3鄰居(4)鄰居關(guān)系建立完成2525主從(

16、Master,Slave)關(guān)系的協(xié)商小王小一我先說好，你先說小王小一我先說不行，還是我先說好，你先說MasterSlaveMasterSlave2626交換過程172.16.5.1/24E0172.16.5.2/24E1ABDown狀態(tài) 2727交換過程172.16.5.1/24E0172.16.5.2/24E1Router 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)AB2828交換過程172.16.5.1/24E0我是路由器，id為ID 172.16.5.2, 我看到了172.16.5.1.172.

17、16.5.2/24E1Down 狀態(tài)Init 狀態(tài)AB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 E12929交換過程172.16.5.1/24E0Router A鄰居列表：172.16.5.2/24, int E0172.16.5.2/24E1Down 狀態(tài)Init 狀態(tài)Two-Way 狀態(tài)AB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 E13030探尋路由信息E017

18、2.16.5.1DRE0172.16.5.3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 id是172.16.5.1.Helloafadjfjorqpoeru39547439070713Helloafadjfjorqpoeru39547439070713Exstart 狀態(tài)3131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）DBDafadjfjorqpoeru39547439070713Exchange 狀態(tài)這是我的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的描述（摘要）.DBDafadjfjorqpoeru39547439070713E0172.16.5.1DRE0172.

19、16.5.3Helloafadjfjorqpoeru39547439070713Helloafadjfjorqpoeru39547439070713Exstart 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3232探尋路由信息E0172.16.5.1E0172.16.5.3感謝你的鏈路狀態(tài)摘要信息！LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713DR3333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)

20、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！LSRafadjfjorqpoeru39547439070713LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713LSUafadjfjorqpoeru39547439070713Loading 狀態(tài)E0172.16.5.1E0172.16.5.3LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713DR感謝你的鏈路狀態(tài)摘要信息！3434探尋路由信息Full狀態(tài)E0172.16.5.1E0172.16.5.3DR我需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)172.1

21、6.6.0/24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！LSRafadjfjorqpoeru39547439070713LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713LSUafadjfjorqpoeru39547439070713Loading 狀態(tài)LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713感謝你的鏈路狀態(tài)摘要信息！3535OSPF協(xié)議路由計(jì)算過程LSDBLSA of RTALSA of RTBLSA of RTCLSA of RT

22、D(2)每臺(tái)路由器的LSDB(3)由鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫生成 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RTARTBRTCRTD321536LSA工作原理37鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫同步3838Hello協(xié)議Type1表示這是一個(gè)Hello報(bào)文Hello報(bào)文中含有鄰居列表 3939驗(yàn)證合法Hello報(bào)文Version #Area IDAuthenticationAuthenticationNetwork MaskHelloIntervalRouterDeadInterval灰色區(qū)域的字段和Options

23、字段中的E-bit必須和接收端口的配置一致AuType4040端口狀態(tài)變換LoopbackDownP-to-PWaitingBackupDROtherDR?UnloopIndInterfaceUpWaitTimerBackupSeenNeighbor ChangeNeighbor ChangeNeighbor Change4141點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)段和虛連接的端口狀態(tài)機(jī)當(dāng)前狀態(tài)事件新狀態(tài)動(dòng)作LoopbackUnloopIndDown無動(dòng)作Down InterfaceUpPoint-to-point啟動(dòng)Hello Timer定時(shí)器，開始從端口上周期性發(fā)送Hello報(bào)文任何狀態(tài)LoopIndLoo

24、pback重置所有端口參數(shù)，關(guān)閉所有端口定時(shí)器任何狀態(tài)InterfaceDownDown 重置所有端口參數(shù)，關(guān)閉所有端口定時(shí)器4242選舉DR和BDREthernet10.1.1.310.1.1.210.1.1.190BDRDR100120紅色數(shù)字表示端口上的Router Priority我來晚了，不能立刻成為DR或者BDR了，雖然我的Router Priority是最大的4343鄰居狀態(tài)變換（Hello協(xié)議相關(guān)）2-WayAttemptInitDownExStartStartHello ReceivedHello Received1-Way Received2-Way ReceivedDR和

25、BDR在此狀態(tài)選舉4444鄰居狀態(tài)機(jī)（Hello協(xié)議相關(guān)）當(dāng)前狀態(tài)事件新狀態(tài)動(dòng)作DownStart Attempt開始向鄰居發(fā)送Hello報(bào)文，并開啟相關(guān)鄰居的Inactivity Timer定時(shí)器AttemptHelloReceivedInit 重啟該鄰居的Inactivity Timer定時(shí)器DownHelloReceivedInit啟動(dòng)該鄰居的Inactivity Timer定時(shí)器4545鄰居狀態(tài)機(jī)（Hello協(xié)議相關(guān)）當(dāng)前狀態(tài)事件新狀態(tài)動(dòng)作Init2-WayReceived2-Way或ExStart檢測(cè)是否需要和該鄰居建立鄰接關(guān)系，如果需要，新狀態(tài)是ExStart，如果不需要，新狀態(tài)是

26、2-Way2-Way1-WayReceivedInit重啟該鄰居的Inactivity Timer定時(shí)器4646是否和鄰居建立鄰接關(guān)系網(wǎng)絡(luò)類型是否和鄰居建立鄰接關(guān)系Point-to-point總是和鄰居建立鄰接關(guān)系Point-to-MultiPoint總是和鄰居建立鄰接關(guān)系Virtual link總是和鄰居建立鄰接關(guān)系BroadcastNBMADR總是和其他所有路由器包括BDR建立鄰接關(guān)系；BDR總是和其他所有路由器包括DR建立鄰接關(guān)系；處于DROther端口狀態(tài)的路由器只與DR和BDR建立鄰接關(guān)系4747舉例RTARTBPoint-to-point1Down Init2Down Init E

27、xStart3Init ExStartHello, 沒有發(fā)現(xiàn)鄰居Hello, 鄰居有RTADD報(bào)文InitExStart4848鄰居狀態(tài)變換（數(shù)據(jù)庫同步相關(guān)）ExStartExchangeLoadingFullNegotiationDoneExchange DoneLoading Done4949ExStart和ExchangeRTARTB鄰接關(guān)系11.1.1.12.2.2.2ExStartInit ExStartExStart ExchangeExStartExchangeExStart ExchangeDD, Seq=552A, I, M, MS2DD, Seq=5528, I, M, M

28、S3DD, Seq=5528Master角色45ExchangeDD, Seq=5529, MSDD, Seq=5529ExchangeExchangeExchange LoadingExchange Full5050ExStart和ExchangeRTARTB鄰接關(guān)系11.1.1.12.2.2.2ExStartInit ExStartExStart ExchangeExStartExchangeExStart ExchangeDD, Seq=552A, I, M, MS2DD, Seq=5528, I, M, MS3DD, Seq=5528Master角色45ExchangeDD, Seq=5529, MSDD, Seq=5529ExchangeExchangeExchange LoadingExchange Full5151LS Sequence Number和LS Age使用LS sequence number檢查過期和重復(fù)的LSA越小的LS age值說明LSA越新5252Loading和FullRTARTB1LoadingLS Request鄰接關(guān)系Full2LS Update3LS AckFullFullLoading FullFull5353包含在各種報(bào)文中的LSA信息Packet類型LSA信息Database Descr