數(shù)據(jù)通信技術(shù) 課件 任務(wù)3.9 實(shí)訓(xùn)：部署OSPF實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)

數(shù)據(jù)通信技術(shù)任務(wù)3.9實(shí)訓(xùn)：部署OSPF實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)一、鏈路狀態(tài)路由協(xié)議特性1.沒(méi)有跳數(shù)限制，可擴(kuò)展性好RTARTB12345678910111213141516RTA無(wú)窮遠(yuǎn)，不可達(dá)！2.根據(jù)帶寬衡量路徑優(yōu)劣10.1.0.0/2464KbpsRTARTS0/1S0/02MbpsRTBRT2Mbps2Mbps10.1.0.0/24距離矢量路由選路鏈路狀態(tài)路由選路一、鏈路狀態(tài)路由協(xié)議特性

如果圖中拓?fù)溥\(yùn)行鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，數(shù)據(jù)包從左邊發(fā)送到右邊會(huì)從下路走。

如果運(yùn)行距離矢量路由協(xié)議，則會(huì)因?yàn)樘鴶?shù)最少而選擇上路走。

對(duì)于該拓?fù)涠燥@然鏈路狀態(tài)路由協(xié)議的路徑選擇更加合理。一、鏈路狀態(tài)路由協(xié)議特性3.工作起來(lái)好比在收集地圖碎片(lsa)

在交匯節(jié)點(diǎn)放置分散的地圖繪制站點(diǎn)，各站點(diǎn)繪制一部分地圖，然后不同站點(diǎn)互相交互地圖碎片來(lái)獲得最終地圖。一、鏈路狀態(tài)路由協(xié)議特性3.工作起來(lái)好比在收集地圖碎片(lsa)鏈路狀態(tài)通告包含參數(shù)：1)能否走2)通往哪里3)堵不堵LSDB由無(wú)數(shù)LSA組合而成Lsa1+Lsa2+…=LSdb

全網(wǎng)運(yùn)行鏈路狀態(tài)路由協(xié)議的路由器待路由協(xié)議收斂后，都會(huì)獲得一致的Lsdb，然而典型的距離矢量路由協(xié)議RIP在收斂后，各路由器是無(wú)法感知全網(wǎng)拓?fù)湫螤畹?，各路由器僅僅通過(guò)“道聽(tīng)途說(shuō)”的方式獲取相應(yīng)路由，可靠性不如鏈路狀態(tài)路由協(xié)議。一、鏈路狀態(tài)路由協(xié)議特性4.每個(gè)路由器都有全網(wǎng)拓?fù)涞牡貓D信息一、鏈路狀態(tài)路由協(xié)議特性5.觸發(fā)更新，定期泛洪，節(jié)約寬帶RTARTBRoutingTable目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)接口度量值10.1.0.0E1/0510.2.0.0E0/02…10.100.0.0S0/08RoutingTable目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)接口度量值20.1.0.0E1/0520.2.0.0E0/02…20.100.0.0S0/08每隔30s向?qū)Ψ桨l(fā)送全部路由RIP協(xié)議：每30秒鐘將傳遞完整路由表，如果路由表?xiàng)l目數(shù)龐大，那么更新的過(guò)程占用的帶寬不可忽視OSPF：30分鐘更新的周期，加上只傳遞對(duì)方缺少的鏈路狀態(tài)信息，對(duì)全網(wǎng)鏈路帶寬的占用很小，節(jié)約鏈路資源二、OSPF協(xié)議概述SiteBSiteASiteCOSPFRTBRTARTCRIPOSPF

OSPF（OpenShortestPathFirst）開(kāi)放式最短路徑優(yōu)先，是IETF定義的一種基于鏈路狀態(tài)算法(SPF)，進(jìn)行路由計(jì)算的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議。OSPF直接工作于IP層之上，IP協(xié)議號(hào)為89。SiteBSiteASiteCOSPFRTBRTARTCRIPOSPF

基本思想：互聯(lián)網(wǎng)上的每個(gè)路由器周期性地向其他路由器廣播自己與相鄰路由器的連接關(guān)系，從而使網(wǎng)絡(luò)中的各路由器能獲取遠(yuǎn)方網(wǎng)絡(luò)的鏈路狀態(tài)信息，以使各個(gè)路由器都可以畫(huà)出一張互聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。二、OSPF協(xié)議概述三、OSPF協(xié)議運(yùn)行原理（路由表的生成）OSPF運(yùn)行過(guò)程總共分3個(gè)階段01運(yùn)行ospf發(fā)現(xiàn)鄰居02建立鄰接關(guān)系并泛洪L(zhǎng)SA同步LSDB03運(yùn)行SPF算法生成最優(yōu)路由表項(xiàng)三、OSPF協(xié)議運(yùn)行原理（路由表的生成）down（關(guān)閉）init（初始化）2-way（鄰居）exstart（開(kāi)始）exchange（交互）loading（加載）full（鄰接）鄰接鄰居第一階段第二階段MA網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行OSPF的過(guò)程中，需要經(jīng)過(guò)7種狀態(tài)，第一階段：down、init，2-way第二階段：exstart、exchange、loading、full前兩個(gè)階段可以通過(guò)OSPF狀態(tài)機(jī)描述第一階段：運(yùn)行OSPF發(fā)現(xiàn)鄰居三、OSPF協(xié)議運(yùn)行原理（路由表的生成）routerID：路由器運(yùn)行OSPF建立鄰居的名字，由32位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成，在配置時(shí)，可使用點(diǎn)分十進(jìn)制輸入01手工配置routerID02loopback口中選最大03物理接口中選最大routerID的來(lái)源第一階段：運(yùn)行OSPF發(fā)現(xiàn)鄰居三、OSPF協(xié)議運(yùn)行原理（路由表的生成）down狀態(tài)RTARTBRouterID1.1.1.1RouterID2.2.2.212.1.1.1/3012.1.1.2/30鄰居routerID鄰居狀態(tài)0.0.0.0down鄰居routerID鄰居狀態(tài)0.0.0.0down兩臺(tái)路由器均有routerID，在剛啟動(dòng)OSPF的瞬間，雙方鄰居表都為空，此時(shí)兩邊路由器的狀態(tài)都是down(關(guān)閉)狀態(tài)第一階段：運(yùn)行OSPF發(fā)現(xiàn)鄰居三、OSPF協(xié)議運(yùn)行原理（路由表的生成）鄰居routerID鄰居狀態(tài)2.2.2.2init鄰居routerID鄰居狀態(tài)1.1.1.1initinit(初始化狀態(tài))運(yùn)行OSPF后，各路由器以組播的形式單邊發(fā)送hello報(bào)文，收到hello包的路由器會(huì)將發(fā)送者的routerID寫(xiě)入自己鄰居表，然后比對(duì)hello包內(nèi)鄰居字段HelloHelloRTARTBRouterID1.1.1.1RouterID2.2.2.212.1.1.1/3012.1.1.2/30第一階段：運(yùn)行OSPF發(fā)現(xiàn)鄰居三、OSPF協(xié)議運(yùn)行原理（路由表的生成）init(初始化狀態(tài))由于第一次發(fā)送的hello包鄰居字段為空，則會(huì)將自己的鄰居表內(nèi)鄰居狀態(tài)置為init，此時(shí)雙方為init(初始化狀態(tài))鄰居routerID鄰居狀態(tài)2.2.2.2init鄰居routerID鄰居狀態(tài)1.1.1.1initHelloHelloRTARTBRouterID1.1.1.1RouterID2.2.2.212.1.1.1/3012.1.1.2/30第一階段：運(yùn)行OSPF發(fā)現(xiàn)鄰居三、OSPF協(xié)議運(yùn)行原理（路由表的生成）再次發(fā)送hello報(bào)文2-way狀態(tài)接收到對(duì)方的第一次hello報(bào)文后，路由器會(huì)對(duì)對(duì)面的hello做出回應(yīng)，將自身鄰居表內(nèi)的鄰居routerID寫(xiě)入hello包后發(fā)送給對(duì)方鄰居routerID鄰居狀態(tài)2.2.2.2init鄰居routerID鄰居狀態(tài)1.1.1.1initHelloHelloRTARTBRouterID1.1.1.1RouterID2.2.2.212.1.1.1/3012.1.1.2/30第一階段：運(yùn)行OSPF發(fā)現(xiàn)鄰居三、OSPF協(xié)議運(yùn)行原理（路由表的生成）自身鄰居表內(nèi)鄰居狀態(tài)置為2-way再次發(fā)送hello報(bào)文鄰居routerID鄰居狀態(tài)2.2.2.22-way鄰居routerID鄰居狀態(tài)1.1.1.12-wayHelloHelloRTARTBRouterID1.1.1.1RouterID2.2.2.212.1.1.1/3012.1.1.2/30對(duì)方收到第二次hello包后會(huì)比對(duì)鄰居表內(nèi)鄰居routerID字段，若一致則會(huì)將自身鄰居表內(nèi)鄰居狀態(tài)置為2-way，此時(shí)雙方到達(dá)鄰居狀態(tài)雙方狀態(tài)都變?yōu)?-way時(shí)，第一階段結(jié)束第一階段結(jié)束后第二階段開(kāi)始前三、OSPF協(xié)議運(yùn)行原理（路由表的生成）MA網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行DR、BDR的選舉，該過(guò)程大概需要花費(fèi)40s，也是制約OSPF快速收斂的關(guān)鍵環(huán)節(jié)RTARTBRouterID1.1.1.1RouterID2.2.2.212.1.1.1/3012.1.1.2/30三、OSPF協(xié)議運(yùn)行原理（路由表的生成）在MA網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型的局域網(wǎng)內(nèi)，如果有多臺(tái)路由器運(yùn)行OSPF，那么鄰居建立完成后會(huì)建立相同對(duì)數(shù)的鄰接關(guān)系，且鄰接關(guān)系會(huì)隨著路由節(jié)點(diǎn)數(shù)目的增加，成指數(shù)倍增加，對(duì)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生影響DR、BDR選舉的意義RTDRTBRTCRTARTEHelloHelloHelloHelloHelloRTARTBRTCRTDRTE

三、OSPF協(xié)議運(yùn)行原理（路由表的生成）如果該網(wǎng)段內(nèi)選舉一臺(tái)班長(zhǎng)路由器DR和副班長(zhǎng)路由器BDR，規(guī)定所有班員路由器互相之間不允許建立鄰接關(guān)系，那么鄰接關(guān)系數(shù)目會(huì)大大降低，從而減輕網(wǎng)絡(luò)壓力DR、BDR選舉的意義RTDRTBRTCRTARTEHelloHelloHelloHelloHelloRTA（DR）RTB(BDR)RTCRTDRTE鄰接關(guān)系數(shù)R=2(n-2)+1三、OSPF協(xié)議運(yùn)行原理（路由表的生成）讓班員路由器將自己的路由信息都傳遞給班長(zhǎng)，班長(zhǎng)將地圖碎片拼接完整，然后發(fā)送給班員同步，若班長(zhǎng)壞了會(huì)找一名副班長(zhǎng)路由器頂替班長(zhǎng)完成其工作，此做法會(huì)大大減少非必要的鄰接關(guān)系的建立DR、BDR選舉的意義RTDRTBRTCRTARTEHelloHelloHelloHelloHelloRTA（DR）RTB(BDR)RTCRTDRTE鄰接關(guān)系數(shù)R=2(n-2)+1三、OSPF協(xié)議運(yùn)行原理（路由表的生成）DR、BDR的選舉規(guī)則RTDRTBRTCRTARTEDRBDRDRothersDRothersDRothers選舉三種接口角色：01DR接口02BDR接口03DRothers接口三、OSPF協(xié)議運(yùn)行原理（路由表的生成）DR、BDR的選舉規(guī)則01dr-priority參數(shù)以大為優(yōu)，默認(rèn)是102若該參數(shù)一樣比不出來(lái)，則比較接口所在的路由器的router-id，以大為優(yōu)03一個(gè)MA類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)里面，有且必須有一個(gè)DR04一旦選定不再改變，這是一種非搶占性質(zhì)的選舉過(guò)程三、OSPF協(xié)議運(yùn)行原理（路由表的生成）DR、BDR的選舉規(guī)則RTDRTBRTCRTARTEHello:Pri=2DRBDRDRothersDRothers不具備選舉資格Hello:Pri=1Hello:Pri=0Hello:Pri=5Hello:Pri=35臺(tái)路由器在同一個(gè)廣播域內(nèi)進(jìn)行DR、BDR的選舉，根據(jù)選舉規(guī)則最后A的下聯(lián)口成為DR，B的下聯(lián)口成為BDR三、OSPF協(xié)議運(yùn)行原理（路由表的生成）DR、BDR的選舉與網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型對(duì)應(yīng)二層協(xié)議是否需要選舉多路訪問(wèn)（MA）以太網(wǎng)、幀中繼需要選舉花40s點(diǎn)到點(diǎn)（P2P）PPP、HDLC不需要選舉不花時(shí)間第二階段：建立鄰接關(guān)系并泛洪L(zhǎng)SA同步LSDB三、OSPF協(xié)議運(yùn)行原理（路由表的生成）RTARTBRouterID1.1.1.1RouterID2.2.2.212.1.1.1/3012.1.1.2/30鄰居routerID鄰居狀態(tài)2.2.2.2exstart鄰居routerID鄰居狀態(tài)1.1.1.1exstart假設(shè)A先開(kāi)始，發(fā)送RTA的完整LSA概要發(fā)送請(qǐng)求，要求獲得RTB不具備的LSA將RTB請(qǐng)求的LSA發(fā)給RTB，同時(shí)將這條LSA泛洪全網(wǎng)B會(huì)回復(fù)收到，謝謝！確定主從關(guān)系，確定誰(shuí)先開(kāi)始同步第二階段：建立鄰接關(guān)系并泛洪L(zhǎng)SA同步LSDB三、OSPF協(xié)議運(yùn)行原理（路由表的生成）RTARTBRouterID1.1.1.1RouterID2.2.2.212.1.1.1/3012.1.1.2/30鄰居routerID鄰居狀態(tài)2.2.2.2full鄰居routerID鄰居狀態(tài)1.1.1.1full假設(shè)A先開(kāi)始，發(fā)送RTA的完整LSA概要發(fā)送請(qǐng)求，要求獲得RTB不具備的LSA將RTB請(qǐng)求的LSA發(fā)給RTB，同時(shí)將這條LSA泛洪全網(wǎng)B會(huì)回復(fù)收到，謝謝！確定主從關(guān)系，確定誰(shuí)先開(kāi)始同步以上是RTB獲得RTA的LSA的過(guò)程，RTA也通過(guò)相同的過(guò)程獲得RTB的LSA在RTB與RTA的LSA信息同步后，RTA在RTB鄰居表內(nèi)的狀態(tài)變遷為Full狀態(tài)第三階段：運(yùn)行SPF算法生成最優(yōu)路由表項(xiàng)三、OSPF協(xié)議運(yùn)行原理（路由表的生成）1253RTARTBRTCRTD（一）網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

在OSPF協(xié)議初始化的過(guò)程中，每臺(tái)路由器都會(huì)將自己直連的鏈路的狀態(tài)通過(guò)LSA（鏈路狀態(tài)通告）發(fā)送出去，此行為也稱(chēng)為L(zhǎng)SA的泛洪。第三階段：運(yùn)行SPF算法生成最優(yōu)路由表項(xiàng)三、OSPF協(xié)議運(yùn)行原理（路由表的生成）（二）每臺(tái)路由器的LSDB

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，每臺(tái)路由器都會(huì)收到其他路由器的LSA，最終他們的LSDB（鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)）達(dá)到一致，即鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)達(dá)到了同步的狀態(tài)。RTA的LSARTB的LSARTC的LSARTD的LSALSDB第三階段：運(yùn)行SPF算法生成最優(yōu)路由表項(xiàng)三、OSPF協(xié)議運(yùn)行原理（路由表的生成）（三）由LSDB得到的帶權(quán)有向圖

每臺(tái)路由器各自獨(dú)立的經(jīng)過(guò)遞歸的算法，得到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，而且知道每條鏈路的開(kāi)銷(xiāo)。ADCB1253第三階段：運(yùn)行SPF算法生成最優(yōu)路由表項(xiàng)三、OSPF協(xié)議運(yùn)行原理（路由表的生成）

每臺(tái)路由器以自己為根節(jié)點(diǎn)，依據(jù)第三步得到的帶權(quán)有向圖即網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，按照最短路徑優(yōu)先的算法，從而得到去往每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)路徑（路由表）。（四）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(shù)DCB123DCADBABAABCD331112223三、OSPF協(xié)議運(yùn)行原理（路由表的生成）OSPF在確定開(kāi)銷(xiāo)的時(shí)候是是按照LSA傳遞方向的進(jìn)接