數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)組建與維護(hù)(項目式教學(xué)課件) 項目5 OSPF實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)

OSPF實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)項目五教學(xué)目標(biāo)知識內(nèi)容與要求了解距離矢量路由協(xié)議的缺陷；理解鏈路狀態(tài)路由協(xié)議的工作過程;理解OSPF的基本術(shù)語；掌握DR、BDR的作用和選取原則；掌握OSPF數(shù)據(jù)包類型的結(jié)構(gòu)和作用；理解OSPF路由計算過程；掌握OSPF的各種網(wǎng)絡(luò)類型；掌握OSPF網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域劃分；理解區(qū)域劃分中路由器的角色。

技能目標(biāo)與要求熟悉配置OSPF協(xié)議的步驟；能熟練OSPF路由器ID號的配置；熟悉OSPF路由表的檢查方法；熟悉OSPF鄰居狀態(tài)的檢查方法；能熟練運用OSPF解決實際應(yīng)用問題。項目描述與分析項目背景

某市第八中學(xué)，校本部在A區(qū)。市政府為了發(fā)展電子產(chǎn)業(yè)，在B區(qū)成立了工業(yè)園區(qū)，為了解決職工子女讀書問題，八中在B區(qū)成立了一個分?！，F(xiàn)為了實現(xiàn)信息化管理，建立一個校園網(wǎng)。要求滿足：1）各個部門之間在二層相互隔離；2）各個部門在三層實現(xiàn)相互通信。

各部門主機(jī)數(shù)量統(tǒng)計：校本部行政管理37分校行政部門18校本部教學(xué)管理26分校教學(xué)部門11校本部學(xué)生管理20分校學(xué)生部門10

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計與分析目錄基礎(chǔ)知識：OSPF協(xié)議原理及應(yīng)用RIP的缺陷

以跳數(shù)評估的RIP路由協(xié)議并非最優(yōu)路徑,

metric的可信度差傳輸2Mbps數(shù)據(jù)流RTARTBRTCRTD10.1.0.0/2410.2.0.0/2464Kbps2Mbps2Mbps2MbpsS0/1S0/0

如果RTA選擇S0/1傳輸，傳輸需時為32s

如果RTA選擇S0/0傳輸，傳輸需時為3sRIP的缺陷（續(xù)）RIP協(xié)議限制網(wǎng)絡(luò)直徑不能超過16跳！收斂速度慢更新發(fā)送全部路由表浪費網(wǎng)絡(luò)資源RIPv1不支持CIDR和VLSM鏈路狀態(tài)協(xié)議的工作過程鏈路狀態(tài)協(xié)議的工作過程每個路由器通過泛洪鏈路狀態(tài)通告（LSA）向外發(fā)布本地鏈路狀態(tài)信息；每一個路由器通過收集其它路由器發(fā)布的鏈路狀態(tài)通告以及自身生成的本地鏈路狀態(tài)通告，形成一個鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫（LSDB），最終所有路由器上的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫是相同的；通過自己的LSDB，每臺路由器計算一個以自己為根，以網(wǎng)絡(luò)中其它節(jié)點為葉的最短路徑樹；每臺路由器計算的最短路徑樹給出了到網(wǎng)絡(luò)中其它節(jié)點的路由表。OSPF概述OSPF是OpenShortestPathFirst（開放最短路徑優(yōu)先）的縮寫。它是IETF組織開發(fā)的一個基于鏈路狀態(tài)的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議。目前針對IPv4協(xié)議使用的是OSPFVersion2（RFC2328）。SPF算法是OSPF路由協(xié)議的基礎(chǔ)。SPF算法有時也被稱為Dijkstra算法，這是因為最短路徑優(yōu)先算法SPF是Dijkstra發(fā)明的。OSPF協(xié)議特點1）適應(yīng)范圍廣；2）最佳路徑；3）快速收斂；4）無自環(huán)路由協(xié)議；5）支持變長子網(wǎng)掩碼；6）支持區(qū)域劃分；7）等值路由；8）支持驗證；9）組播發(fā)送。OSPF協(xié)議的基本術(shù)語自治系統(tǒng)自治系統(tǒng)AS是指一組使用相同路由協(xié)議交換路由信息的路由器。AS65001AS65000BGP鄰居BGP鄰居RTARTBRTCRTDOSPF協(xié)議的基本術(shù)語（續(xù)）路由器ID

路由器ID是一個32比特?zé)o符號二進(jìn)制數(shù)，可以在一個自治系統(tǒng)中唯一的標(biāo)識一臺路由器。路由器如果配置了loopback地址，則選舉最?。▋H限中興設(shè)備）loopback地址為路由器的ID；如果沒有l(wèi)oopback地址，則選舉物理接口最小（僅限中興設(shè)備）IP地址為路由器的ID。Loopback0:1.1.1.1/32Loopback0:2.2.2.2/32Gei_0/1:10.1.12.1/24Gei_0/2:10.1.13.1/24OSPF協(xié)議的基本術(shù)語（續(xù)）RTARTBRouterID1.1.1.1RouterID2.2.2.210.1.0.1/2410.1.0.2/24廣播Hello包，嘗試尋找可交換路由信息的周邊設(shè)備廣播Hello包，嘗試尋找可交換路由信息的周邊設(shè)備接收到Hello包，找到周邊設(shè)備接收到Hello包，找到周邊設(shè)備Hello包中攜帶的參數(shù)協(xié)商成功鄰居運行OSPF協(xié)議的路由器每隔一定時間發(fā)送一次Hello數(shù)據(jù)包，可以互相收到對方hello數(shù)據(jù)包的路由器構(gòu)成鄰居關(guān)系。OSPF協(xié)議的基本術(shù)語（續(xù)）鄰接鄰接關(guān)系是一種比鄰居關(guān)系更為密切，互為鄰接關(guān)系的路由器之間不但可以交流hello數(shù)據(jù)包，還發(fā)送LSA泛洪消息。RTDRTBRTCRTARTEHelloHelloHelloHelloHelloRTARTBRTCRTD建立鄰接關(guān)系OSPF協(xié)議的基本術(shù)語（續(xù)）OSPF鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫每臺OSPF路由器根據(jù)自己周圍的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)生成LSA（LinkStateAdvertisement，鏈路狀態(tài)通告），并通過更新報文將LSA發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中的其它OSPF路由器。所有的LSA放在一起便組成了LSDB（LinkStateDatabase，鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫）。LSA是對路由器周圍網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的描述，LSDB則是對整個自治系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的描述。OSPF網(wǎng)絡(luò)類型根據(jù)鏈路層協(xié)議類型，OSPF將網(wǎng)絡(luò)分為四種類型：（1）廣播類型（2）NBMA類型（3）P2MP類型（4）P2P類型DR和BDR指定路由器DRDR路由器用于在廣播介質(zhì)和NBMA網(wǎng)絡(luò)中減少LSA（鏈路狀態(tài)信息通告）泛洪數(shù)據(jù)量。在廣播介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)中所有的路由器將自己的LSA向DR廣播，而DR再將這些鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫發(fā)送到其他路由器。路由器接口優(yōu)先級最高的將選舉為DR，如果路由器優(yōu)先級相同，則選舉最大路由器ID的路由器為DR.備份指定路由器BDR

再選舉DR后，還要選擇備份指定路由器BDR,當(dāng)DR失效后，BDR自動稱為DR，接受所有其他路由器的LSA泛洪消息。OSPF協(xié)議的基本術(shù)語（續(xù)）RTA(DR)RTB(BDR)RTCRTDRTERTERTARTBRTCRTD建立鄰接關(guān)系采用DR/BDR方式建立鄰接關(guān)系RTDRTBRTCRTARTEHelloHelloHelloHelloHelloDR的作用P=1P=0P=1P=3P=2DRBDRHelloDRotherDRotherDRotherDR和BDR的選舉

接口優(yōu)先級取值范圍是0至255，255優(yōu)先級值最大，0表示不能被選為DR或BDR。若優(yōu)先級相同時RouterID最大的當(dāng)選。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和BDR的選舉目錄OSPF計算過程OSPF協(xié)議數(shù)據(jù)包類型OSPF協(xié)議數(shù)據(jù)包類型

周期性發(fā)送，用來發(fā)現(xiàn)和維持OSPF鄰居關(guān)系。內(nèi)容包括一些定時器的數(shù)值、DR（DesignatedRouter，指定路由器）、BDR（BackupDesignatedRouter，備份指定路由器）以及自己已知的鄰居。Hello數(shù)據(jù)報頭結(jié)構(gòu)Hello數(shù)據(jù)包OSPF協(xié)議數(shù)據(jù)包類型DD（數(shù)據(jù)庫描述）報文描述了本地LSDB中每一條LSA的摘要信息，用于兩臺路由器進(jìn)行數(shù)據(jù)庫同步。LSR（鏈路狀態(tài)請求）報文向?qū)Ψ秸埱笏璧腖SA。兩臺路由器互相交換DD報文之后，得知對端的路由器有哪些LSA是本地的LSDB所缺少的，這時需要發(fā)送LSR報文向?qū)Ψ秸埱笏璧腖SA。內(nèi)容包括所需要的LSA的摘要。LSU（鏈路狀態(tài)更新）報文向?qū)Ψ桨l(fā)送其所需要的LSA。LSAck（鏈路狀態(tài)確認(rèn)）報文用來對收到的LSA進(jìn)行確認(rèn)。內(nèi)容是需要確認(rèn)的LSA的Header（一個報文可對多個LSA進(jìn)行確認(rèn)）。OSPF鄰居狀態(tài)機(jī)OSPF鄰接建立過程關(guān)閉（Down）狀態(tài)：沒有發(fā)送hello數(shù)據(jù)包，也沒有收到hello數(shù)據(jù)包。嘗試（Attempt）狀態(tài)：不停地向?qū)Ψ桨l(fā)送hello數(shù)據(jù)包。初始（Init）狀態(tài)：收到了對方的hello數(shù)據(jù)包。但對方?jīng)]有收到自己的hello報文。雙向（Two-Way）狀態(tài)：雙方均收到了對方的hello數(shù)據(jù)包。啟動（ExStart）狀態(tài)：發(fā)送DBD報文，選舉主/從設(shè)備、設(shè)定初始序列號。交換（Exchange）狀態(tài)：互相交換LSA報頭信息。裝入（Loading）狀態(tài)：向?qū)Ψ秸埱笞约簺]有的或過時的LSA信息，并在收到對方的更新LSA后添加到自己的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中。完成（Full）狀態(tài)：雙方的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫完全相同OSPF協(xié)議工作過程接口是否啟動OSPFOSPF啟動不做任何處理沒有定時發(fā)送Hello包，尋找鄰居啟動是否接收到鄰居的Hello包沒有繼續(xù)等待接收鄰居狀態(tài)達(dá)到2-WAY狀態(tài)有DR/BDR是否選舉？進(jìn)行DR/BDR選舉未選舉與DR/BDR交互鏈路狀態(tài)，鄰居狀態(tài)達(dá)到Full狀態(tài)選舉完成計算路由僅與DR/BDR建立鄰接關(guān)系已選舉OSPF協(xié)議工作過程主要有四個階段：尋找鄰居、建立鄰接關(guān)系、鏈路狀態(tài)信息傳遞、計算路由OSPF鄰接建立過程RTAE0:172.16.5.1/24E1:172.16.5.2/24RTB172.16.6.0/24關(guān)閉狀態(tài)：沒有啟動OSPF初始狀態(tài)發(fā)送hello報文，RID=172.16.5.1,SEEN=0發(fā)送hello報文，RID=172.16.5.2,SEEN=RTA雙向狀態(tài)啟動狀態(tài)我是主發(fā)送方，將開始交換DBD，因為我的ID=172.16.5.1不，我將開始交換，因為我的ID比你高，應(yīng)為主發(fā)送方交換狀態(tài)發(fā)送RTB的DBD摘要信息給RTA發(fā)送RTA的DBD摘要信息給RTB雙方都發(fā)送收到LSA的確認(rèn)信息：LSAck裝入狀態(tài)我需要加載172.16.6.0/24的LSA信息（LSR）B將172.16.6.0/24的LSA信息發(fā)送給A（LSU）A發(fā)送LSA的確認(rèn)信息給B：LSAck完成狀態(tài)計算最短路徑樹1253ADCBDCB123DC123ADB123ACB123AA(一)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(二)每臺路由器的LSDB(三)由LSDB得到的帶權(quán)有向圖(四)每臺路由器分別以自己為根節(jié)點計算最小生成樹RTARTBRTCRTD1253BCDRTA的LSARTB的LSARTC的LSARTD的LSALSDB計算路由表DCB123DC123ADB123ACB123AABCDA節(jié)點路由表B節(jié)點路由表C節(jié)點路由表D節(jié)點路由表OSPF單區(qū)域問題1）路由器數(shù)量的增多會導(dǎo)致LSDB非常龐大，這會占用大量的存儲空間。2）龐大的LSDB會增加運行SPF算法的復(fù)雜度，導(dǎo)致CPU負(fù)擔(dān)很重。3）路由器之間達(dá)到LSDB同步會需要很長時間。4）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常處于“動蕩”之中。OSPF協(xié)議多區(qū)域區(qū)域0區(qū)域1區(qū)域10.0.0.1區(qū)域邊界路由器

自治系統(tǒng)邊界路由器骨干路由器區(qū)域內(nèi)部路由器區(qū)域內(nèi)部路由器DR和BDR選舉注意事項1）當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的DR和BDR選舉成功之后，即使新加入一個優(yōu)先級更高的路由器，也不會重新選舉DR和BDR；只有DR和BDR都失效后，才會重新選舉。2）DR和BDR是在處于同一個子網(wǎng)的路由器接口之間進(jìn)行選舉，不同子網(wǎng)間具有不同的DR和BDR。3）只有在廣播和NBMA類型的接口上才會選舉DR和BDR，在P2P和P2MP類型的接口上不需要選舉。4）不是DR和BDR的路由器稱為DROther。兩臺DROther路由器之間不進(jìn)行LSA信息的交換，但仍舊互相發(fā)送Hello報文。目錄OSPF配置過程配置命令（思科）創(chuàng)建OSPF路由進(jìn)程process-id只是在本路由器有效address和inverse-mask為網(wǎng)絡(luò)(或接口)地址和wildcardmask。area-id為區(qū)域號Router(config)#routerospf［process-id］

Router(config-router)#network[address][inverse-mask]area[area-id]

配置示例:單域（思科）Fa0/0se2/0se3/0Fa0/0Fa0/0Router(config)#intese2/0Router(config-if)#ipaddr10.1.1.1255.255.255.0Router(config-if)#noshutRouter(config-if)#intefa0/0Router(config-if)#ipaddr20.1.1.1255.255.255.0Router(config-if)#noshutRouter(config-if)#exitRouter(config-router)#netw10.1.1.00.0.0.255area0Router(config-router)#netw20.1.1.00.0.0.255area0Router(config-router)#noshutRouterARouter(config)#intese2/0Router(config-if)#ipaddr10.1.1.2255.255.255.0Router(config-if)#noshutRouter(config)#intese3/0Router(config-if)#ipaddr10.1.2.1255.255.255.0Router(config-if)#noshutRouter(config-if)#intefa0/0Router(config-if)#ipaddr20.1.2.1255.255.255.0Router(config-if)#noshutRouter(config-if)#exitRouter(config-router)#netw10.1.1.00.0.0.255area0Router(config-router)#netw10.1.2.00.0.0.255area0Router(config-router)#netw20.1.2.00.0.0.255area0Router(config-router)#noshutRouterBRouter(config)#intese3/0Router(config-if)#ipaddr10.1.2.2255.255.255.0Router(config-if)#noshutRouter(config-if)#intefa0/0Router(config-if)#ipaddr20.1.3.1255.255.255.0Router(config-if)#noshutRouter(config-if)#exitRouter(config-router)#netw10.1.2.00.0.0.255area0Router(config-router)#netw20.1.3.00.0.0.255area0Router(config-router)#noshutRouterCPc1:20.1.1.2255.255.255.020.1.1.1Pc3:20.1.3.2255.255.255.020.1.3.1Pc2:20.1.2.2255.255.255.020.1.2.1配置示例:多域（思科）Fa0/0se2/0se3/0Fa0/0Fa0/0Area0Area1Router(config)#intese3/0Router(config-if)#ipaddr10.1.2.2255.255.255.0Router(config-if)#noshutRouter(config-if)#intefa0/0Router(config-if)#ipaddr20.1.3.1255.255.255.0Router(config-if)#noshutRouter(config-if)#exitRouter(config-router)#netw10.1.2.00.0.0.255area0Router(config-router)#netw20.1.3.00.0.0.255area1Router(config-router)#noshutRouterC如何配置成:更多域?（思科）Area0Area1Area1Area3Area4Area5驗證OSPF配置（思科）在配置完成后，可以使用show命令來查看其狀態(tài)：顯示路由器通過學(xué)習(xí)獲得的路由和這些路由是如何學(xué)習(xí)的，這是確定本地路由器和其他網(wǎng)絡(luò)之間連接的最好方法之一顯示鄰居路由器的詳細(xì)信息，包括它們的優(yōu)級和狀態(tài)。showiproute

showipospfneighbordetail

驗證OSPF配置（思科）顯示路由器維護(hù)的拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫的內(nèi)容，這條命令可以顯示路由器ID和OSPF進(jìn)程ID，用這條命令的一些關(guān)鍵字可以顯示數(shù)據(jù)庫的類型。用來檢驗已經(jīng)配置在目標(biāo)的區(qū)域中的接口，如果沒有指定環(huán)回地址，接口地址就會被認(rèn)為是路由器ID，它也顯示定時器的時間間隔，包括hello分組的時間間隔，還能顯示毗鄰關(guān)系。showipospfdatabase

showipospfinterface

驗證OSPF配置（思科）用來顯示最短路徑優(yōu)先算法執(zhí)行次數(shù)，它也顯示拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)沒有發(fā)生改變時，鏈路狀態(tài)的的更新的時間間隔。Cleariproute*是用來清除整個ip路由選擇表Debugipospf是用來測試OSPF但禁止在生產(chǎn)的環(huán)境中使用該命令showipospf

cleariproute*

debugipospf

OSPF基本配置步驟（中興）（1）啟動OSPF進(jìn)程

ZXR10(config)#routerospf<process-id>（3）在OSPF中使能相應(yīng)網(wǎng)段和設(shè)置區(qū)域ZXR10(config-router)#network<ip-address><wildcard-mask>area<area-id>OSPF擴(kuò)展配置（中興）1）配置路由器ID。ZXR10(config-router)#router-id<ip-address>2）配置OSPF認(rèn)證①在OSPF區(qū)域上使認(rèn)證起作用。ZXR10(config-router)#area<area-id>authentication[message-digest]②為簡單口令認(rèn)證類型的接口設(shè)置口令。ZXR10(config-if)#ipospfauthentication-key<password>

③認(rèn)證為MD5時的口令設(shè)置。ZXR10_R2(config-if)#ipospfmessage-digest-key<key>md5<password>單區(qū)域OSPF配置示例一（中興）RTARouterID1.1.1.1RTBRouterID2.2.2.2RTCRouterID3.3.3.3Eth0/010.0.0.1/24Eth0/010.0.0.2/24Eth0/120.0.0.1/24Eth0/120.0.0.2/24Eth0/130.0.0.1/24Eth0/030.0.0.2/24區(qū)域0ZXR10(config)#interfaceloopback1ZXR10(config-loopback1)#ipaddress1.1.1.1255.255.255.255ZXR10(config-loopback1)#exitZXR10(config)#routerospf10ZXR10(config-router)#router-id1.1.1.1ZXR10(config-router)#network1.1.1.10.0.0.0area0ZXR10(config-router)#network10.0.0.00.0.0.255area0ZXR10(config-router)#network20.0.0.00.0.0.255area0單區(qū)域OSPF配置示例一（續(xù)）RTARouterID1.1.1.1RTBRouterID2.2.2.2RTCRouterID3.3.3.3Eth0/010.0.0.1/24Eth0/010.0.0.2/24Eth0/120.0.0.1/24Eth0/120.0.0.2/24Eth0/130.0.0.1/24Eth0/030.0.0.2/24區(qū)域0RTAEth0/0與RTBEth0/0互為鄰居。

RTAEth0/1與RTCEth0/1互為鄰居。

RTBEth0/1與RTCEth0/