DCN-TS15-OSPF協(xié)議原理與配置

DCN-TS15OSPF協(xié)議原理與配置Version1.0學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)完本課程，您應(yīng)該能夠：深刻理解OSPF協(xié)議原理熟練掌握OSPF配置調(diào)試及維護(hù)OSPF路由協(xié)議OSPF根本Troubleshooting課程內(nèi)容第一章OSPF協(xié)議介紹第二章OSPF協(xié)議原理第三章OSPF協(xié)議配置第四章OSPF配置案例OSPF協(xié)議介紹OSPF〔OpenShortestPathFirst〕協(xié)議，即“開(kāi)放最短路徑優(yōu)先”協(xié)議是由Internet工程任務(wù)組〔InternetEngineeringTaskForce,IETF〕開(kāi)發(fā)的路由選擇協(xié)議，用來(lái)替代存在一些問(wèn)題的RIP協(xié)議?，F(xiàn)在，OSPF協(xié)議是IETF組織建議使用的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議〔IGP〕。OSPF協(xié)議是一個(gè)鏈路狀態(tài)協(xié)議，使用Dijkstra的最短路徑優(yōu)先〔SPF〕算法，而且是開(kāi)放的。OSPF協(xié)議的開(kāi)展經(jīng)過(guò)了幾個(gè)RFC，所有這些相關(guān)的RFC都是由JohnMoy撰寫(xiě)的，最新是在RFC2328中說(shuō)明的。OSPF協(xié)議和DV算法的協(xié)議相比，一個(gè)主要的改善在于字的快速收斂，這使得OSPF協(xié)議可以支持更大型的網(wǎng)絡(luò)，并且不容易受到有害路由選擇信息的影響。OSPF協(xié)議的特性使用了區(qū)域的概念有效地減少路由選擇協(xié)議對(duì)CPU和內(nèi)在的占用降低路由選擇協(xié)議的通信量，使構(gòu)建層次化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涑蔀榭赡芡耆С譄o(wú)類(lèi)別地處理地址問(wèn)題，排除了不連續(xù)子網(wǎng)這樣的有類(lèi)別路由選擇協(xié)議的問(wèn)題支持無(wú)類(lèi)別路由表查詢、VLSM和超網(wǎng)技術(shù)支持無(wú)大小限制的、任意的度量值支持等價(jià)多路徑1使用保存的地址來(lái)減小對(duì)不宣告OSPF的設(shè)備的影響支持更平安的路由選擇認(rèn)證使用可以跟蹤外部路由的路由標(biāo)記課程內(nèi)容第一章OSPF協(xié)議介紹第二章OSPF協(xié)議原理第三章OSPF協(xié)議配置第四章OSPF配置案例OSPF的根本原理與實(shí)現(xiàn)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，如果兩臺(tái)路由器共享一條數(shù)據(jù)鏈路，并且能夠相互成功協(xié)商Hello報(bào)文中所指定的某些參數(shù)，那么它們就成為了鄰居〔Neighbor〕OSPF協(xié)議定義了一些網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型和一些路由器類(lèi)型的鄰接關(guān)系〔Adjacency〕。鄰接關(guān)系可以想像為一條點(diǎn)到點(diǎn)的虛鏈路，它是在一些鄰居路由器之間構(gòu)成的，鄰接關(guān)系的建立是由交換Hello信息的路由器類(lèi)型和交換Hello信息的網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型決定的每一臺(tái)路由器都會(huì)在所有形成鄰接關(guān)系的鄰居之間發(fā)送鏈路狀態(tài)通告〔LinkStateAdvertisement，LSA〕，每一臺(tái)收到從鄰居中由器發(fā)出的LSA的路由器都會(huì)把這些LSA記錄在它的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中，并且發(fā)送一份LSA的拷貝給該路由器的其他所有鄰居OSPF的根本原理與實(shí)現(xiàn)〔續(xù)〕通過(guò)LSA泛洪擴(kuò)散到整個(gè)區(qū)域，所有的路由器都會(huì)形成同樣的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)同步時(shí)，每一臺(tái)路由器都將以自身為根，使用SPF算法來(lái)計(jì)算一個(gè)無(wú)環(huán)拓?fù)?，以描述它所知道的到達(dá)每一個(gè)目的地的最短路徑〔這個(gè)拓?fù)鋱D就是SPF算法樹(shù)〕每一臺(tái)路由器都將從SPF算法樹(shù)中構(gòu)建出自己的路由表當(dāng)所有的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)同步，從而成功創(chuàng)立路由表時(shí)，OSPF協(xié)議就到達(dá)收斂狀態(tài)，鄰居間交換的Hello報(bào)文稱(chēng)為Keepalive，并且每隔30分鐘重傳一次LSA。如果網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞€(wěn)定，那么網(wǎng)絡(luò)中將不會(huì)有什么活動(dòng)或行為發(fā)生OSPF的五種協(xié)議報(bào)文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(méi)有或?qū)Χ说母碌腖SALSU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)OSPF協(xié)議報(bào)文格式OSPF數(shù)據(jù)包IP頭部〔協(xié)議號(hào)#89〕OSPF數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)OSPF數(shù)據(jù)包頭部LSAOSPF數(shù)據(jù)包頭部LSALSALSA頭部LSA數(shù)據(jù)OSPF協(xié)議報(bào)文格式〔Header〕VersionTypePacketLengthRouterIDAreaIDChecksumAuthTypeAuthentication*Authentication*Data32位8816OSPF協(xié)議報(bào)文格式〔Hello〕32位8816OSPFHeaderNetworkMaskHelloIntervalOptionRouterPriorityRouterDeadIntervalDRBDRNeighborNeighborOSPF協(xié)議報(bào)文格式〔DD〕32位8816OSPFHeaderInterfaceMTUOption00000IMMSDDSequenceNumberLSAHeaderOSPF協(xié)議報(bào)文格式〔LSR〕32位8816OSPFHeaderLinkStateTypeLinkStateIDAdvertisingRouterLinkStateTypeLinkStateIDAdvertisingRouterOSPF協(xié)議報(bào)文格式〔LSU〕32位8816OSPFHeaderNumberofLSALSAOSPF協(xié)議報(bào)文格式〔LSAck〕32位8816OSPFHeaderLSAHeaderOSPF的LSA格式〔LSAHeader〕32位8816AgeOptionTypeLinkStateIDAdvertisingRouterSequenceNumberChecksumLengthOSPF的網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)〔Point-to-Point〕播送型網(wǎng)絡(luò)〔Broadcast〕非播送多路訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)〔NBMA〕點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)〔Poing-to-Multipoint〕虛鏈路〔VirtualLink〕DR和BDR多址網(wǎng)絡(luò)LSA的泛洪擴(kuò)散存在的問(wèn)題在構(gòu)建相關(guān)路由器的鄰接表時(shí)，會(huì)創(chuàng)立很多不必要的LSA多址網(wǎng)絡(luò)本身的泛洪擴(kuò)散顯得比較混亂解決方法：選取DR和BDR（DR）OSPF的鄰居狀態(tài)機(jī)DownInitExchangeLoadingFullDownAttemptInit2-WayExStartExChangeLoadingFullDR和BDR選舉過(guò)程〔I〕首先鄰居路由器要建立雙向通信〔2-Way〕檢查每臺(tái)鄰居路由器發(fā)送的Hello數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級(jí)、DR和BDR字段，列出所有具有DR和BDR選取資格的路由器列表〔優(yōu)先>0〕所有路由器將宣告自己為DR，同時(shí)，所有路由器也將宣告自己為BDR從具有選取資格的列表中創(chuàng)立一個(gè)還沒(méi)有宣告為DR路由器的所有路由器的子集〔宣告為DR的路由器不通被選取為BDR〕如果這個(gè)子集中一臺(tái)或多臺(tái)鄰居路由器的具有最高優(yōu)先級(jí)，那么被宣告為BDR，在優(yōu)先級(jí)相同的前提下，具有最高RouterID的路由器將被選為BDRDR和BDR選舉過(guò)程〔II〕如果一臺(tái)或多臺(tái)具有選取資格的路由器在Hello數(shù)據(jù)包的DR字段包含它們的接口地址，那么具有最商優(yōu)先級(jí)的鄰居路由器將被宣告為DR，在優(yōu)先級(jí)相同的前提下，具有最高RouterID的鄰居中幣器將被選為DR如果沒(méi)有路由器宣稱(chēng)自己是DR，那么新選的BDR路由器將成為DR新參加的OSPF路由器先檢查有效的DR和BDR，如果DR和BDR路由器存在，就接受已經(jīng)存在的DR和BDR路由器〔即使自己具有最高的的優(yōu)先級(jí)〕，如果BDR不存在，將執(zhí)行一個(gè)BDR的選取過(guò)程，如果DR不存在，那么BDR路由器繼承為DR鄰接關(guān)系建立過(guò)程RT1RT2DownDownHello(DR=0.0.0.0,NeighborsSeen=0)Hello(DR=RT2,NeighborsSeen=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,MS=0)DD(Seq=y+n,I=0,M=0,MS=1)DD(Seq=y+n,I=0,M=0,MS=0)LSRequestLSUpdateLSAckExStartExStartInitExchangeExchangeLoadingFullFull區(qū)域劃分Area0Area1Area10ABRABRASBRBGP區(qū)域間路由計(jì)算Type=3Metric=120Type=3Metric=91Area0Area1AS外路由計(jì)算ASBRType=5Metric=10Type=4Metric=89Area0Area2BGPABRVirtual-LinkArea0Area10Area23VirtualLinkRTARTBSTUB區(qū)域與路由匯總ASBRArea0Area2LSA的分類(lèi)Router-LSA由每個(gè)路由器生成，描述了路由器的鏈路狀態(tài)和花費(fèi)，傳遞到整個(gè)區(qū)域Network-LSA，由DR生成，描述了本網(wǎng)段的鏈路狀態(tài)，傳遞到整個(gè)區(qū)域Net-Summary-LSA，由ABR生成，描述了到區(qū)域內(nèi)某一網(wǎng)段的路由，傳遞到相關(guān)區(qū)域Asbr-Summary-LSA，由ABR生成，描述了到ASBR的路由，傳遞到相關(guān)區(qū)域AS-External-LSA，由ASBR生成，描述了到AS外部的路由，傳遞到整個(gè)AS〔STUB區(qū)域除外〕課程內(nèi)容第一章OSPF協(xié)議介紹第二章OSPF協(xié)議原理第三章OSPF協(xié)議配置第四章OSPF配置案例OSPF配置任務(wù)1.啟動(dòng)OSPF協(xié)議〔必須〕〔1〕啟動(dòng)/關(guān)閉OSPF協(xié)議〔必須〕〔2〕配置運(yùn)行OSPF三層交換機(jī)的ID號(hào)〔可選〕〔3〕配置運(yùn)行OSPF的網(wǎng)絡(luò)范圍〔必須〕2.配置OSPF輔助參數(shù)〔可選〕〔1〕配置OSPF發(fā)包機(jī)制參數(shù)1〕配置OSPF數(shù)據(jù)包的驗(yàn)證2〕配置OSPF接口為只收不發(fā)3〕配置接口發(fā)送數(shù)據(jù)包的代價(jià)4〕配置OSPF發(fā)包定時(shí)器參數(shù)〔播送接口輪詢發(fā)送HELLO數(shù)據(jù)包的定時(shí)器、鄰接三層交換機(jī)失效定時(shí)器、接口傳送LSA時(shí)延定時(shí)器、鄰接三層交換機(jī)重傳LSA定時(shí)器〕OSPF配置任務(wù)〔續(xù)〕〔2〕配置OSPF引入路由參數(shù)1〕配置引入外部路由的缺省參數(shù)〔缺省類(lèi)型、缺省標(biāo)記值、缺省代價(jià)值〕2〕配置在OSPF中引入其它協(xié)議的路由〔3〕配置OSPF協(xié)議其它參數(shù)1〕配置OSPF路由協(xié)議優(yōu)先級(jí)2〕配置OSPFSTUB域及缺省路由的代價(jià)3〕配置OSPF虛鏈路4〕配置接口在選舉指定三層交換機(jī)DR中的優(yōu)先級(jí)3.關(guān)閉OSPF協(xié)議OSPF配置命令Routerospf命令：[no]routerospf<process_id><vrf-name>功能：配置本命令使能OSPF進(jìn)程和一個(gè)具體的VPN關(guān)聯(lián)起來(lái)，配置成功之后該OSPF進(jìn)程下的所有配置命令均和該VPN相關(guān)。本命令的no操作刪除與該VPN路由/轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)例相關(guān)聯(lián)的OSPF實(shí)例參數(shù)：<process_id>指明了要?jiǎng)?chuàng)立的OSPF進(jìn)程id。<vrf-name>指明了VPN路由/轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)例的名稱(chēng)命令模式：全局模式OSPF配置命令(續(xù))Router-id命令：routerid<router_id>norouterid功能：配置運(yùn)行OSPF協(xié)議三層交換機(jī)的ID號(hào)；本命令的no操作為取消三層交換機(jī)的ID號(hào)。參數(shù)：<router_id>為三層交換機(jī)ID號(hào)，點(diǎn)分十進(jìn)制格式。缺省情況：系統(tǒng)缺省為不配置三層交換機(jī)ID號(hào)，協(xié)議運(yùn)行時(shí)從各接口的IP地址中選其中一個(gè)地址作為三層交換機(jī)ID號(hào)。命令模式：全局配置模式OSPF配置命令(續(xù))Networkarea命令：networkNETWORKADDRESSarea<area-id>nonetworkNETWORKADDRESSarea<area-id>功能：本命令在具有與網(wǎng)絡(luò)地址相匹配的IP地址的接口上使能OSPF路由功能。no命令移去配置并且停止在相應(yīng)接口上運(yùn)行OSPF。參數(shù)：NETWORKADDRESS=A.B.C.D/M|A.B.C.DX.Y.Z.W，網(wǎng)絡(luò)地址的前綴表示或者掩碼表示，如果是掩碼表示，那么是wildcast掩碼；<area-id>是IP地址格式或者點(diǎn)分十進(jìn)制格式的區(qū)域號(hào)，如果是十進(jìn)制格式的整數(shù)，那么取值范圍是0~4294967295缺省情況：沒(méi)有缺省配置命令模式：OSPF協(xié)議配置模式OSPF配置命令(續(xù))Ipospfauthentication命令：ipospf[<ip-address>]authentication[message-digest|null]noipospf[<ip-address>]authentication功能：指定接口上發(fā)送和接受OSPF報(bào)文所需要的驗(yàn)證方式；本命令的no操作為取消驗(yàn)證。參數(shù)：<ip-address>為接口的IP地址，點(diǎn)分十進(jìn)制格式message-digest：使用MD5認(rèn)證null：不使用認(rèn)證，它重置了接口上使用的密碼或者M(jìn)D5認(rèn)證缺省情況：接口上接受OSPF報(bào)文缺省不需要驗(yàn)證。命令模式：接口配置模式OSPF配置命令(續(xù))Ipospfauthentication-key命令：ipospf[<ip-address>]authentication-key<LINE>noipospf[<ip-address>]authentication功能：指定接口上發(fā)送和接受OSPF報(bào)文所需要的驗(yàn)證密鑰；本命令的no操作為取消驗(yàn)證密鑰。參數(shù)：<ip-address>為接口的IP地址，點(diǎn)分十進(jìn)制格式；<LINE>指定明文認(rèn)證的密鑰缺省情況：接口上接受OSPF報(bào)文缺省不需要驗(yàn)證。命令模式：接口配置模式OSPF配置命令(續(xù))Redistribute命令：[no]redistribute{kernel|connected|static|rip|isis|bgp}[metric<value>][metric-type{1|2}][route-map<word>][tag<tag-value>]功能：引入從其它路由協(xié)議學(xué)習(xí)到的路由到OSPF中參數(shù)：kernel從核心路由中引入connected從直連路由中引入static從靜態(tài)路由中引入rip從RIP路由中引入isis從ISIS路由中引入bgp從BGP路由中引入metric<value>是賦給引入路由的度量，取值范圍0-16777214metric-type{1|2}是引入的外部路由的度量類(lèi)型，只能取1或者2，缺省為2route-map<word>指向用于引入路由的路由地圖的指針tag<tag-value>是外部路由的標(biāo)記號(hào)，取值范圍0~4294967295，缺省為0命令模式：OSPF協(xié)議配置模式OSPF配置命令(續(xù))Ipospfhello-interval命令：ipospf[<ip-address>]hello-interval<time>noipospf[<ip-address>]hello-interval功能：指定在接口上發(fā)送HELLO報(bào)文的時(shí)間間隔；本命令的no操作為恢復(fù)缺省值。參數(shù)：<ip-address>為接口的IP地址，點(diǎn)分十進(jìn)制格式<time>為發(fā)送HELLO報(bào)文的時(shí)間間隔，單位為秒，取值范圍1～65535。缺省情況：接口缺省發(fā)送HELLO報(bào)文的間隔時(shí)間為10秒。命令模式：接口配置模式OSPF配置命令(續(xù))Ipospfdead-interval命令：ipospf[<ip-address>]dead-interval<time>noipospf[<ip-address>]dead-interval功能：指定相鄰三層交換機(jī)路由失效的時(shí)間長(zhǎng)度；本命令的no操作為恢復(fù)缺省值。參數(shù)：<ip-address>為接口的IP地址，點(diǎn)分十進(jìn)制格式<time>為相鄰三層交換機(jī)失效的時(shí)間長(zhǎng)度，單位為秒，取值范圍1～65535。缺省情況：三層交換機(jī)失效的時(shí)間長(zhǎng)度缺省為40秒〔通常是hello-interval的4倍〕。命令模式：接口配置模式OSPF顯示命令Showipospf命令：showipospf[<process-id>]功能：顯示OSPF主要信息。參數(shù)：<process-id>是進(jìn)程ID，取值范圍0~65535缺省情況：不顯示。命令模式：所有模式均可OSPF顯示命令(續(xù))Showipospfroute命令：showipospf[<process-id>]route功能：顯示OSPF路由表信息。參數(shù)：<process-id>是進(jìn)程ID，取值范圍0~65535缺省情況：不顯示。命令模式：所有模式均可OSPF顯示命令(續(xù))Showipospfneighbor命令：showipospf[<process-id>]neighbor[{<neighbor_id>|all|detail[all]|interface<ifaddress>}]功能：顯示OSPF鄰接點(diǎn)信息。參數(shù)：<process-id>是進(jìn)程ID，取值范圍0~65535<neighbor_id>是點(diǎn)分十進(jìn)制格式的鄰居IDall：顯示所有鄰居的信息detail：顯示鄰居的詳細(xì)信息<ifaddress>接口的IP地址缺省情況：不顯示。命令模式：所有模式均可OSPF顯示命令(續(xù))Showipospfinterface命令：showipospfinterface<interface>功能：顯示OSPF接口信息。參數(shù)：<interface>為接口名。缺省情況：不顯示命令模式：所有模式均可OSPF顯示命令(續(xù))Showipospfdatabase命令：showipospf[<process-id>]database[{[<linkstate_id>]asbr-summary[{self-originate|adv-router<advertiser_router>}]|[<linkstate_id>]externel[{self-originate|adv-router<advertiser_router>}]|[<linkstate_id>]network[{self-originate|adv-router<advertiser_router>}]|[<linkstate_id>]nssa-external[{self-originate|adv-router<advertiser_router>}]|[<linkstate_id>]opaque-area[{self-originate|adv-router<advertiser_router>}]|[<linkstate_id>]opaque-as[{self-originate|adv-router<advertiser_router>}]|[<linkstate_id>]opaque-link[{self-originate|adv-router<advertiser_router>}]|[<linkstate_id>]router[{self-originate|adv-router<advertiser_router>}]|[<linkstate_id>]summary[{self-originate|adv-router<advertiser_router>}]|self-originate|max-age}]功能：顯示OSPF連接狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)信息。參數(shù)：<process-id>是進(jìn)程ID，取值范圍0~65535<linkstate_id>LinkstateID，點(diǎn)分十進(jìn)制IP地址形式<advertiser_router>是Advertising路由器的ID，點(diǎn)分十進(jìn)制IP地址形式缺省情況：不顯示。命令模式：所有模式均可OSPF排錯(cuò)幫助〔I〕配置故障排除首先檢查是否已經(jīng)啟動(dòng)并且正確配置了OSPF協(xié)議全局故障排除從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)角度考慮，區(qū)域是否配置正確局部故障排除檢查兩臺(tái)直接相連的路由器之間協(xié)議運(yùn)行是否正常OSPF排錯(cuò)幫助〔II〕協(xié)議配置檢查是否已經(jīng)為本路由器配置了RouterID檢查OSPF協(xié)議是否已成功地被激活檢查需要運(yùn)行OSPF的網(wǎng)段是否已經(jīng)被使能檢查是否已正確地引入了所需要的外部路由鄰居路由故障檢查檢查物理連接及下層協(xié)議是否正常運(yùn)行檢查在接口上配置的OSPF參數(shù)，某些參數(shù)必須保證和與該接口相鄰的路由器的參數(shù)一致檢查在同一接口上dead-interval值應(yīng)至少為hello-interval值的4倍在播送和NBMA類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)中至少有一臺(tái)路由的priority應(yīng)大于零區(qū)域的STUB屬性必須一致接口的網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型必須一致在NBMA類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)中是否手工配置了鄰居課程內(nèi)容第一章OSPF協(xié)議介紹第二章OSPF協(xié)議原理第三章OSPF協(xié)議配置第四章OSPF配置案例OSPF配置案例網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱DArea0Area1Area2SW1SW5SW2SW3SW4Vlan2E1/2:100.1.1.1100.1.1.2:E1/130.1.1.1:E1/2Vlan130.1.1.2:E1/1Vlan3Vlan3OSPF配置案例〔續(xù)〕三層交換機(jī)SW1：配置接口vlan1的IP地址。Switch1#configSwitch1(config)#interfacevlan1Switch1(config-if-vlan1)#noshut-downSwitch1(config-if-vlan1)#exit配置接口vlan2的IP地址Switch1(config)#interfacevlan2Switch1(config-if-vlan2)#exit啟動(dòng)OSPF協(xié)議，配置接口vlan1、vlan2所屬域號(hào)Switch1(config)#routerospfSwitch1(config-router)#exitSwitch1(config)#exitOSPF配置案例〔續(xù)〕三層交換機(jī)SW2：配置接口vlan1和vlan2的IP地址。Switch2#configSwitch2(config)#interfacevlan1Switch2(config-if-vlan1)#noshut-downSwitch2(config-if-vlan1)#exitSwitch2(config)#interfacevlan3Switch2(config-if-vlan3)#noshut-downSwitch2(config-if-vlan3)#exit啟動(dòng)OSPF協(xié)議，配置接口vlan1和vlan3所屬