OSPF動態(tài)路由協(xié)議課件

OSPF動態(tài)路由協(xié)議6.1OSPF概述6.1.1OSPF特點OSPF無路由自環(huán)問題。OSPF支持變長子網(wǎng)掩碼VLSM。OSPF支持區(qū)域劃分、適應(yīng)大規(guī)模網(wǎng)路。OSPF支持等值路徑負(fù)載分擔(dān)（Cisco定義最大6條）。OSPF支持驗證，防止對路由器、路由協(xié)議的攻擊行為6.1.1OSPF特點（續(xù)）OSPF路由變化時收斂速度快，可適應(yīng)大規(guī)模網(wǎng)路。OSPF並不週期性地廣播路由表，因此節(jié)省了寶貴的帶寬資源。OSPF被直接封裝於IP協(xié)議之上（使用協(xié)議號89），它靠自身的傳輸機(jī)制保證可靠性。OSPF數(shù)據(jù)包的TTL值被設(shè)為1，即OSPF數(shù)據(jù)包只能被傳送到一跳範(fàn)圍之內(nèi)的鄰居路由器。OSPF以組播地址發(fā)送協(xié)議報文（對所有DR/BDR路由器的組播地址：224.0.0.6；對所有的SPF路由器的組播地址：224.0.0.5）。6.1.2OSPF協(xié)議的基本術(shù)語1．路由器ID—RouterID2．鄰居（Neighbors）3．鄰接（Adjacency）4．指定路由器（DesignativeRouter，DR）5．備份指定路由器（BackupDesignativeRouter，BDR）6．DROTHER7．OSPF鏈路狀態(tài)資料庫6.2OSPF數(shù)據(jù)包類型6.2.1OSPF數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)1．OSPF數(shù)據(jù)包類型表6-2-1OSPF數(shù)據(jù)包類型2．OSPF數(shù)據(jù)包頭部結(jié)構(gòu)圖6-2-1OSPF數(shù)據(jù)包頭部結(jié)構(gòu)6.2.25種類型的OSPF數(shù)據(jù)包1．Hello數(shù)據(jù)包Hello數(shù)據(jù)包是編號為1的OSPF數(shù)據(jù)包。運行OSPF協(xié)議的路由器每隔一定的時間發(fā)送一次Hello數(shù)據(jù)包，用以發(fā)現(xiàn)、保持鄰居（Neighbors）關(guān)係並可以選舉DR/BDR。2．鏈路狀態(tài)資料庫描述數(shù)據(jù)包鏈路狀態(tài)資料庫描述數(shù)據(jù)包（DataBaseDescription，DBD）是編號為2的OSPF數(shù)據(jù)包。該數(shù)據(jù)包在鏈路狀態(tài)資料庫交換期間產(chǎn)生。它的主要作用有三個：選舉交換鏈路狀態(tài)資料庫過程中的主/從關(guān)係。確定交換鏈路狀態(tài)資料庫過程中的初始序列號。交換所有的LSA數(shù)據(jù)包頭部。3．鏈路狀態(tài)請求數(shù)據(jù)包鏈路狀態(tài)請求數(shù)據(jù)包（LSA-REQ）是編號為3的OSPF數(shù)據(jù)包。該數(shù)據(jù)包用於請求在DBD交換過程發(fā)現(xiàn)的本路由器中沒有的或已過時的LSA包細(xì)節(jié)。4．鏈路狀態(tài)更新數(shù)據(jù)包鏈路狀態(tài)更新數(shù)據(jù)包（LSA-Update）是編號為4的OSPF數(shù)據(jù)包。該數(shù)據(jù)包用於將多個LSA泛洪，也用於對接收到的鏈路狀態(tài)更新進(jìn)行應(yīng)答。如果一個泛洪LSA沒有被確認(rèn)，它將每隔一段時間（缺省是5秒）重傳一次。5．鏈路狀態(tài)確認(rèn)數(shù)據(jù)包鏈路狀態(tài)確認(rèn)數(shù)據(jù)包（LSA-Acknowledgement）是編號為5的OSPF數(shù)據(jù)包。該數(shù)據(jù)包用於對接收到的LSA進(jìn)行確認(rèn)。該數(shù)據(jù)包會以組播的形式發(fā)送。如果發(fā)送確認(rèn)的路由器的狀態(tài)是DR或者BDR，確認(rèn)數(shù)據(jù)包將被發(fā)送到OSPF路由器組播地址：224.0.0.5。如果發(fā)送確認(rèn)的路由器的狀態(tài)不是DR或者BDR，確認(rèn)將被發(fā)送到OSPF路由器組播地址：224.0.0.6。6.2.3LSA數(shù)據(jù)包1．鏈路狀態(tài)通告數(shù)據(jù)包（LSA）頭部格式表6-2-2LSA數(shù)據(jù)包類型LSA頭圖6-2-6LSA頭部表6-2-3LSA類型及對應(yīng)鏈路狀態(tài)ID2．路由器LSA路由器LSA主要包括以下內(nèi)容：該路由器是否是一個區(qū)域邊界路由器（ABR，見6.5節(jié)）。該路由器是否是一個自治系統(tǒng)邊界路由器（ASBR，見6.5節(jié)）。路由器鏈路的數(shù)量。鏈路類型、鏈路數(shù)據(jù)、鏈路ID：不同鏈路類型的這三個字段的內(nèi)容及含義不同。度量：指定鏈路的OSPF代價。表6-2-4不同類型鏈路的對應(yīng)鏈路狀態(tài)ID和鏈路數(shù)據(jù)3．網(wǎng)路LSA網(wǎng)路LSA主要包括以下內(nèi)容：網(wǎng)路掩碼：與傳輸網(wǎng)相關(guān)的網(wǎng)路掩碼。接入（Attached）路由器：接入到傳輸網(wǎng)的所有路由器的路由器ID列表。6.3OSPF網(wǎng)路介質(zhì)分類RFC將網(wǎng)路介質(zhì)類型分為：NBMA和點到多點類型。Cisco額外定義了三種網(wǎng)路介質(zhì)：點到點、廣播和點到多點非廣播。6.3.1點到點（PointtoPoint，PTP）在點到點類型的介質(zhì)中，OSPF數(shù)據(jù)包以多播地址發(fā)送不選舉DR、BDROSPF路由器之間的hello數(shù)據(jù)包每10秒鐘發(fā)送一次，鄰居的死亡間隔時間為40秒圖6-3-1點到點鏈路6.3.2廣播網(wǎng)絡(luò)（Broadcast）需要選舉DR/BDR。OSPF路由器之間的hello數(shù)據(jù)包每10秒鐘發(fā)送一次，鄰居的死亡間隔時間為40秒。圖6-3-2廣播網(wǎng)絡(luò)6.3.3非廣播多路訪問（NBMA）非廣播多路訪問（Non-BroadcastMulti-Access，NBMA）類型的介質(zhì)包括運行幀中繼、X.25、ATM等協(xié)議的網(wǎng)路。對於NBMA網(wǎng)路，需要手工指定DR/BDR。之後，其運行模式將同廣播網(wǎng)絡(luò)一樣。OSPF路由器之間的hello數(shù)據(jù)包每30秒鐘發(fā)送一次，鄰居的死亡間隔時間為120秒。非廣播多路訪問（NBMA）6.3.4點到多點（PTMP）點到多點（PointtoMulti-Point，PTMP）類型的介質(zhì)包括運行幀中繼、X.25、ATM等協(xié)議的網(wǎng)路。在點到多點介質(zhì)中，不選舉DR/BDR。OSPF路由器之間的hello數(shù)據(jù)包每30秒鐘發(fā)送一次，鄰居的死亡間隔時間為120秒。點到多點6.3.5點到多點—非廣播（P2MP-NonBroadcast）不選舉DR/BDR。需要使用命令neighbor手工指定近鄰。OSPF路由器之間的hello數(shù)據(jù)包每30秒鐘發(fā)送一次，鄰居的死亡間隔時間為120秒。表6-3-1介質(zhì)特性表6.4SPF過程6.4.1OSPF鄰居狀態(tài)機(jī)1．OSPF鄰接建立過程OSPF鄰接建立過程主要會經(jīng)過以下一些階段或狀態(tài)：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報頭資訊。裝入（Loading）狀態(tài)：向?qū)Ψ秸埱笞约簺]有的或過時的LSA資訊，並在收到對方的更新LSA後添加到自己的鏈路狀態(tài)資料庫中。完成（Full）狀態(tài)：雙方的鏈路狀態(tài)資料庫完全相同。圖6-4-1OSPF鄰接建立過程2．OSPF鄰居狀態(tài)機(jī)圖6-4-2OSPF鄰居狀態(tài)機(jī)6.4.2SPF計算OSPF協(xié)議的核心是SPF，即最短路徑優(yōu)先演算法。OSPF使用Dijkstra演算法來產(chǎn)生最短生成樹。OSPF協(xié)議中的SPF計算路由過程如下：各路由器發(fā)送自己的LSA，其中描述了自己的鏈路狀態(tài)資訊。各路由器匯總收到的所有LSA，生成LSDB。各路由器以自己為根節(jié)點計算出最小生成樹，依據(jù)是鏈路的代價。各路由器按照自己的最小生成樹得出路由條目並安裝到路由表中。圖6-4-3OSPF中路由表生成過程圖6-4-4RouterB和RouterC的最短生成樹圖6-4-5RouterD和RouterE的最短生成樹6.5OSPF區(qū)域圖6-5-1多區(qū)域OSPF多區(qū)域OSPF中路由器的名稱及用途區(qū)域內(nèi)路由器（InterAreaRouter，IAR）：該路由器負(fù)責(zé)維護(hù)本區(qū)域內(nèi)部路由器之間的鏈路狀態(tài)資料庫。骨幹（主幹）路由器：可以是區(qū)域內(nèi)路由器，也可以是區(qū)域邊界路由器。區(qū)域邊界路由器（AreaBorderRouter，ABR）：該路由器擁有所連接的區(qū)域的所有鏈路狀態(tài)資料庫並負(fù)責(zé)在區(qū)域之間發(fā)送LSA更新消息。自治系統(tǒng)邊界路由器（Autonomous