IPUB_404_C1 OSPF協(xié)議原理V11.ppt

1、OSPF路由協(xié)議原理,V1.1,IPUB_404_C1,經(jīng)過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，你可以獲得以下收獲： 掌握OSPF路由協(xié)議計(jì)算方法 掌握OSPF路由協(xié)議的高級(jí)應(yīng)用,2,OSPF的一些概念,3,OSPF的協(xié)議報(bào)文,4,DRBDR的作用,1,OSPF概述,區(qū)域內(nèi)路由的計(jì)算,區(qū)域的劃分,8,多區(qū)域路由的維護(hù),鄰接關(guān)系的建立,OSPF 概述,OSPF(Open Shortest Path First)開(kāi)放型最短路徑優(yōu)先協(xié)議 OSPF是一個(gè)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議(IGP) OSPF屬于鏈路狀態(tài)協(xié)議, 維護(hù)一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫(kù)，采用SPF算法計(jì)算最優(yōu)路由。,OSPF的優(yōu)點(diǎn),無(wú)路由自環(huán) 可適應(yīng)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò) 路由變化收斂速度

2、快 支持區(qū)域劃分 支持等值路由 支持驗(yàn)證 支持路由分級(jí)管理 支持以組播地址發(fā)送協(xié)議報(bào)文,OSPF的一些概念,OSPF的協(xié)議報(bào)文,DRBDR的作用,OSPF概述,區(qū)域內(nèi)路由的計(jì)算,區(qū)域的劃分,8,多區(qū)域路由的維護(hù),鄰接關(guān)系的建立,1,OSPF 概念,Router ID（路由器標(biāo)識(shí)符）： 32位二進(jìn)制數(shù)，用于標(biāo)識(shí)每個(gè)路由器，要求全局唯一。通常，為第一個(gè)先激活的接口IP地址，若有多個(gè)已經(jīng)激活的接口，則為路由器的最小的IP地址。如果在路由器上配置了Loopback接口，那么，路由器 ID是所有Loopback接口中的最小的IP地址，不管其他物理接口的IP地址的值，激活后不變。 Interface（接口

3、）：路由器和具有唯一IP地址和子網(wǎng)掩碼的網(wǎng)絡(luò)之間的連接。也稱(chēng)為鏈路（Link）。,OSPF 概念（續(xù)）,指定路由器（DR）和備份指定路由器（BDR）：在一個(gè)多路訪(fǎng)問(wèn)環(huán)境中的路由器必須選舉一個(gè)DR和BDR來(lái)代表這個(gè)網(wǎng)絡(luò)。DR和BDR的選舉是為了減少在局域網(wǎng)上的OSPF的流量。 Adjacency（鄰接關(guān)系）：鄰接在廣播或NBMA網(wǎng)絡(luò)的DR和非指定路由器之間形成。 Neighboring Routers（鄰居路由器）：帶有到公共網(wǎng)絡(luò)接口的路由器。,OSPF 概念（續(xù)）,鄰居表（Neighbor Database）：包括所有建立聯(lián)系的鄰居路由器。 鏈接狀態(tài)表（拓?fù)浔恚↙ink State Data

4、base）：包含了網(wǎng)絡(luò)中所有路由器的鏈接狀態(tài)。它表示著整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。同Area內(nèi)的所有路由器的鏈接狀態(tài)表，都是相同的。 路由表(Routing Table)：也稱(chēng)轉(zhuǎn)發(fā)表，在鏈接狀態(tài)表的基礎(chǔ)之上，利用SPF算法計(jì)算而來(lái)。,OSPF 術(shù)語(yǔ)和概念,接口,OSPF 術(shù)語(yǔ)和概念（續(xù)）,接口,自治系統(tǒng),鄰居列表,OSPF 術(shù)語(yǔ)和概念（續(xù)）,接口,自治系統(tǒng),鄰居列表,OSPF 術(shù)語(yǔ)和概念（續(xù)）,接口,自治系統(tǒng),路由表,拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫(kù),鄰居列表,接口,OSPF 術(shù)語(yǔ)和概念（續(xù)）,OSPF的一些概念,OSPF的協(xié)議報(bào)文,DRBDR的作用,OSPF概述,區(qū)域內(nèi)路由的計(jì)算,區(qū)域的劃分,8,多區(qū)域路由的維護(hù),鄰接關(guān)

5、系的建立,1,封裝在 IP 包中的OSPF,OSPF 是一種鏈接狀態(tài)路由協(xié)議 依靠IP包來(lái)承載OSPF信息 使用的協(xié)議號(hào)： 89,IP Header,Frame Header,C R C,Payload,Frame Payload,協(xié)議號(hào): 89 - OSPF 6 - TCP 17 - UDP,OSPF Header,OSPF的報(bào)文格式,OSPF 的報(bào)文格式 (1),版本號(hào)標(biāo)識(shí)所使用的OSPF版本 類(lèi)型將OSPF數(shù)據(jù)包類(lèi)型標(biāo)識(shí)為以下類(lèi)型之一： hello包：建立和維持鄰居關(guān)系。 數(shù)據(jù)庫(kù)描述包（DBD或DDP）：描述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容。 鏈路狀態(tài)請(qǐng)求包（LSR）：向相鄰路由器請(qǐng)求其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)

6、庫(kù)的部分內(nèi)容。 鏈路狀態(tài)更新包（LSU）：對(duì)鏈路狀態(tài)請(qǐng)求數(shù)據(jù)包的回應(yīng)，包含具體的鏈路狀態(tài)信息。 鏈路狀態(tài)確認(rèn)包（LSAck）：對(duì)鏈路狀態(tài)更新數(shù)據(jù)包的確認(rèn)，這種確認(rèn)使O S P F的擴(kuò)散過(guò)程更可靠。,OSPF 的報(bào)文格式 (2),數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度以字節(jié)為單位的數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度，包括OSPF包頭； 路由器ID標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)包的發(fā)送者； 區(qū)域ID標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)包所屬的區(qū)域。所有OSPF數(shù)據(jù)包都與一個(gè)區(qū)域相關(guān)聯(lián)； 校驗(yàn)和校驗(yàn)整個(gè)數(shù)據(jù)包的內(nèi)容，以發(fā)現(xiàn)傳輸中可能受到的損傷； 認(rèn)證類(lèi)型包含認(rèn)證類(lèi)型：類(lèi)型0標(biāo)識(shí)不進(jìn)行認(rèn)證，類(lèi)型1表示采用明文方式進(jìn)行認(rèn)證，類(lèi)型2表示采用MD5算法進(jìn)行認(rèn)證。OSPF協(xié)議交換的所有信息都可以被認(rèn)證，認(rèn)證

7、類(lèi)型可按各個(gè)區(qū)域進(jìn)行配置； 認(rèn)證包含認(rèn)證信息； 數(shù)據(jù)包含所封裝的上層信息（實(shí)際的鏈路狀態(tài)信息）,鄰居關(guān)系,Hello,afadjfjorqpoeru 39547439070713,Router ID Hello/dead intervals Neighbors Area-ID Router priority DR IP address BDR IP address Authentication password Stub area flag,*,*,*,*,* 帶星號(hào)的項(xiàng)目必須要一致,OSPF的一些概念,OSPF的協(xié)議報(bào)文,DRBDR的作用,OSPF概述,區(qū)域內(nèi)路由的計(jì)算,區(qū)域的劃分,8,多區(qū)

8、域路由的維護(hù),鄰接關(guān)系的建立,1,DR and BDR,每個(gè)網(wǎng)段都會(huì)選出DR和BDR 然后，每個(gè)Router都會(huì)和DR，BDR建立鄰接關(guān)系,DR,BDR,Hello 包的交換是通過(guò)組播實(shí)現(xiàn)的。 擁有最高優(yōu)先級(jí)的Router 將成為DR（BDR） 優(yōu)先級(jí)一樣則Router-id最大的Router將成為DR。,P=1,P=0,P=1,DR and BDR的選舉,P=3,P=2,DR,BDR,OSPF的一些概念,OSPF的協(xié)議報(bào)文,DRBDR的作用,OSPF概述,區(qū)域內(nèi)路由的計(jì)算,區(qū)域的劃分,8,多區(qū)域路由的維護(hù),鄰接關(guān)系的建立,1,OSPF的鄰居表的建立過(guò)程,172.16.5.1/24 E0,我的

9、 router ID是172.16.5.2, 我的鄰居有 172.16.5.1。,Router A Neighbors List 172.16.5.2/24, int E0,172.16.5.2/24 E1,Router B Neighbors List 172.16.5.1/24, int E1,我的router ID是172.16.5.1，沒(méi)有看到鄰居。,Down State,Init State,Two-Way State,A,B,OSPF鏈接狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立過(guò)程（1）,這是我的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的匯總信息。,DBD,afadjfjorqpoeru 39547439070713,Exchan

10、ge State,這是我的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的匯總信息。,E0 172.16.5.1,E0 172.16.5.3,不, 我是主發(fā)送方, 因?yàn)槲覔碛懈叩膔outer ID.,我將發(fā)起鏈路信息的交互,我是主發(fā)送方（MS=1）,DBD,afadjfjorqpoeru 39547439070713,DBD,afadjfjorqpoeru 39547439070713,Exstart State,DR,OSPF鏈接狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立過(guò)程（2）,Full State,我需要 172.16.6.0/24完整的LSA條目.,這是172.16.6.0/24的LSA條目.,收到，謝謝!,LSR,afadjfjorqp

11、oeru 39547439070713,LSAck,afadjfjorqpoeru 39547439070713,LSU,afadjfjorqpoeru 39547439070713,Loading State,E0 172.16.5.1,E0172.16.5.3,DR,Flooding(洪泛)過(guò)程（1）,路由器用224.0.0.5將拓?fù)涓淖兿⑼ǜ娼o鄰居,點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路狀態(tài)發(fā)生變化,LSU,LSU,更新路由表。,A,B,更新路由表。,4,LSU,LSU,LSU,Flooding(洪泛)過(guò)程（2）,廣播類(lèi)型鏈路狀態(tài)發(fā)生變化,路由器A用224.0.0.6通告給DR DR用224.0.0.5通告給其他

12、路由器,DR,A,B,更新路由表。,4,LSU,LSU,Flooding(洪泛)過(guò)程（3）,NBMA環(huán)境下鏈路狀態(tài)發(fā)生變化,路由器A用單播地址通告給DR（或鄰居）,幀中繼云,LSU,LSU,DR,A,B,C,OSPF的一些概念,OSPF的協(xié)議報(bào)文,DRBDR的作用,OSPF概述,區(qū)域內(nèi)路由的計(jì)算,區(qū)域的劃分,8,多區(qū)域路由的維護(hù),鄰接關(guān)系的建立,1,OSPF協(xié)議計(jì)算過(guò)程,LSDB,LSA of RTA,LSA of RTB,LSA of RTC,LSA of RTD,(2)每臺(tái)路由器的LSDB,(3)由鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)生成 帶權(quán)有向圖,C,A,B,D,1,2,3,5,C,A,B,D,1,2,3,

13、C,A,B,D,1,2,3,C,A,B,D,1,2,3,C,A,B,D,1,2,3,RTA,RTC,RTD,3,2,1,5,(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(shù),RTB,最小生成樹(shù)計(jì)算,數(shù)據(jù)方向出端口COST之和,Cost=1,Cost=5,Cost=1,Cost=5,10.1.1.0/24,10.2.2.0/24,10.3.3.0/24,Topology Table Net Cost 10.2.2.0 2 10.3.3.0 3,Topology Table Net Cost 10.1.1.0 10,A,B,C,Cost=1,Cost計(jì)算方式,范圍：16553

14、5的整數(shù) 計(jì)算方式： 1.自動(dòng)計(jì)算 參考值/接口帶寬，參考值默認(rèn)為100M auto-cost reference-bandwidth 2.手工指定 ZXR10(interace-if)#ip ospf cost ,鏈路狀態(tài)信息的封裝,LSA頭部,所有LSA頭部都有20個(gè)字節(jié)，它包含了足夠的信息來(lái)唯一標(biāo)識(shí)一條LSA,LS AGE,用來(lái)標(biāo)識(shí)LSA產(chǎn)生后所經(jīng)歷的時(shí)間，單位為秒； LSA產(chǎn)生達(dá)到30分鐘重新洪泛一次； LS AGE達(dá)到60分鐘撤銷(xiāo)該LSA。,LSA Type,LSA Type,LSA Type,Link State ID,Ls Sequence Number,4個(gè)字節(jié)大小，從0 x8

15、0000001 開(kāi)始到0 x7fffffff結(jié)束； 每更新一次加1。 LS Type、Link State Id & Advertising Router三者表示唯一一條LSA Ls Sequence Number & Ls Age 表示該LSA是否是更新信息,維護(hù)路由表 (cont.),Yes,A,No,No,Yes,Yes,No,End,End,該記錄在 鏈接狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中 已經(jīng)存在了嗎？,利用SPF算法 計(jì)算新的路由表,增加到數(shù)據(jù)庫(kù)中去,LSA洪泛,發(fā)送LSAck 給 DR,序列號(hào) 是否一樣？,忽略該 LSA,將攜帶更新信息 的LSU發(fā)送給 源Router,序列號(hào) 是否更高？,OSPF 單

16、區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成,Routers,LSAs,Type 1,Type 2,Area 0 骨干區(qū)域,Areas,Router lsa 是如何產(chǎn)生的？Network lsa是如何產(chǎn)生的？,Internal,DR,OSPF的一些概念,OSPF的協(xié)議報(bào)文,DRBDR的作用,OSPF概述,區(qū)域內(nèi)路由的計(jì)算,區(qū)域的劃分,8,多區(qū)域路由的維護(hù),鄰接關(guān)系的建立,1,一個(gè)大規(guī)模 OSPF 網(wǎng)絡(luò)遇到的問(wèn)題,我的路由表太大了， 而我的內(nèi)存又太小了,老是要算路由表，煩死了！,我現(xiàn)在只能收到 LSA了, 根本沒(méi)有數(shù)據(jù),OSPF,OSPF,OSPF,OSPF,OSPF,Area 0,Area 1,Area 2,自治系統(tǒng),解決

17、辦法: 劃分區(qū)域（AREA）,外部AS/ 其他路由協(xié)議域,內(nèi)部路由器,骨干/內(nèi)部路由器,ABR 和骨干 路由器,ABR 和 骨干路由器,內(nèi)部路由器,ASBR 和 骨干路由器,Area 1,Area 2,骨干區(qū)域 Area 0,OSPF Routers 的類(lèi)型,重分發(fā),其他方式發(fā)現(xiàn)的路由如何在OSPF世界傳遞？ ZXR10(config-router)# redistribute 將其他協(xié)議發(fā)現(xiàn)的路由用Type 5類(lèi)型LSA重新封裝，發(fā)布到整個(gè)OSPF世界。,重分發(fā)路由COST計(jì)算,重分發(fā)后TYPE 5 LSA的metric-type，取值為ext-1或ext-2，缺省為ext-2 ： EXT-

18、1：將OSPF世界的cost值記入該條路由的花費(fèi)值中進(jìn)行計(jì)算； EXT-2：缺省metric在重分配BGP路由時(shí)為1，其他路由時(shí)為20 ； 優(yōu)選EXT-1類(lèi)型路由。,OSPF的一些概念,OSPF的協(xié)議報(bào)文,DRBDR的作用,OSPF概述,區(qū)域內(nèi)路由的計(jì)算,多區(qū)域路由的維護(hù),鄰接關(guān)系的建立,1,區(qū)域的劃分,OSPF 多區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成,Routers,LSAs,Type 1,Type 2,Type 3/4,Type 5,Area 0 骨干區(qū)域,Area 2 末節(jié)區(qū)域,Area 1 普通區(qū)域,Areas,Internal,ABR,ASBR,Backbone,LSA 的類(lèi)型,R1#show ip os

19、pf database OSPF Router with ID (1.1.1.1) (Process ID 1) Router Link States (Area 0.0.0.1) Link ID ADV Router Age Seq# Checksum Link count 1.1.1.1 1.1.1.1 651 0 x80000005 0 xD482 1 2.2.2.2 2.2.2.2 651 0 x80000005 0 x3CF2 1 3.3.3.3 3.3.3.3 651 0 x80000005 0 xC677 1 4.4.4.4 4.4.4.4 651 0 x80000005 0 x

20、5473 1 Net Link States (Area 0.0.0.1) Link ID ADV Router Age Seq# Checksum 10.1.1.4 4.4.4.4 538 0 x80000002 0 xAD9A Summary Net Link States (Area 0.0.0.1) Link ID ADV Router Age Seq# Checksum 20.1.1.0 4.4.4.4 439 0 x80000002 0 xE6F8 Summary ASB Link States (Area 0.0.0.1) Link ID ADV Router Age Seq#

21、Checksum 5.5.5.5 4.4.4.4 479 0 x80000002 0 xA851 Type-5 AS External Link States Link ID ADV Router Age Seq# Checksum 100.1.1.0 5.5.5.5 536 0 x80000001 0 x47B3,LSA 的類(lèi)型,多區(qū)域網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā),Data,到ABR1,到骨干路由器,到ABR2,到目的網(wǎng)段,BBone,Area 50,Area 1,Area 0,Internal,ABR1,BBone,ABR2,Internal,區(qū)域間路由環(huán)路,Area 0,Area 1,Area 2

22、,Area 3,連接到N1,骨干區(qū)域內(nèi)發(fā)布去往N1的路由信息,非骨干區(qū)域間直接發(fā)布路由信息,形成區(qū)域間環(huán)路,ABR4,ABR3,虛鏈路,Area 0,Area 1,Area 2,Area 3,V-Link 單播發(fā)送,連接到N1,骨干區(qū)域內(nèi)發(fā)布去往N1的路由信息,ABR3,ABR2,ABR4,ABR5,多區(qū)域網(wǎng)絡(luò)中 LSU 的洪泛,Type 1,Area 1,Area 0,Area 50,多區(qū)域網(wǎng)絡(luò)中 LSU 的洪泛,Type 3,Type 1,Type 3,Area 1,Area 0,Area 50,多區(qū)域網(wǎng)絡(luò)中 LSU 的洪泛,Type 5,Area 1,Area 0,Area 50,RIP

23、,Type 3,Type 5,Type 1,Type 3,Type 4,多區(qū)域 LSUs 的洪泛 （續(xù)）,路由表,區(qū)域間路由,區(qū)域內(nèi)路由,外部路由 (非OSPF路由),Area 1,Area 1,Area 0,Area 1,RIP,完全末節(jié)區(qū),不接收外部LSA 及匯總LSA,末節(jié)區(qū),不接收外部的 LSA,骨干區(qū)Area 0,骨干區(qū)域 接收所有LSA.,Areas 的類(lèi)型,Default,Default,Summary,Default,末節(jié)（Stub）和 完全末節(jié)（ Totally Stubby ）區(qū)域,Area 1Totally Stubby,Area 0,Area 50Stub,Summar

24、y,External,External,Summary,RIP,Internal,ABR1,ASBR,BBone,ABR2,Internal,通常只能有一個(gè)出口 域內(nèi)不能有ASBR 不能是AREA 0（Backbone） 不能使用虛擬鏈接（Virtual links）,末節(jié)和完全末節(jié)區(qū)域的限制,單出口,Area 2,0.0.0.0,外部AS,0.0.0.0,R3,R4,NSSA,Not So Stubby Area（非完全末節(jié)區(qū)域）,To Other Area Type 5,Area 2,0.0.0.0,ExternalAS,RIP,Type 7,Type 7,Area 0,R3,R4,減小路由表的大小 將拓?fù)渥兓挠绊懴拗圃诒镜?減少 LSAs 的數(shù)量，節(jié)省 CPU 資源,支持路由匯總,Area 0 骨干區(qū),ABRs,Area 1,匯