第18讲：OSPF(上).

1、SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 12005-2008连续四年入选德勤 中国50强 OSPF路由协议技术路由协议技术 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 22005-2008连续四年入选德勤 中国50强 内 容 概 要 链路状态路由协议 OSPF单区域 OSPF多区域 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 32005-2008连续四年入选德勤 中国50强 链路状态路由协议简介链路状态路由协议简介 SINFOR TECHNOLOGIES CO.

2、,LTD. Page 42005-2008连续四年入选德勤 中国50强 链路状态路由协议全局拓扑 l (1) 路由进程收集本路由器的相关网络信息，形成链 路状态信息向全网传播； l (2) 洪泛收到的其他路由器生成的链路状态信息； l (3) 每个路由器都有全局拓扑，通过SPF（最短路径优 先）算法计算出路由。 l (4) OSPF、ISIS、 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 52005-2008连续四年入选德勤 中国50强 链路状态路由协议 l链路状态路由协议建立一张完整的网络图 l链路状态路由器从对等路由器处获取信息，而非依照传闻进行 路由选择 l这些信

3、息从一台路由器传送到另一台路由器，每台路由器都作一份信息 拷贝，但是决不改动信息。 l最终目的是每台路由器都有一个相同的有关互联网络的信息，并且每台 路由器可以独立地计算各自的最优路径。 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 62005-2008连续四年入选德勤 中国50强 链路状态路由协议（Cont.） l工作过程 l每台路由器与它的邻居之间建立邻接关系 l每台路由器向每个邻居发送链路状态数据包(LSP)，每个邻居在收到LSP 之后要依次向它的邻居转发这些LSP(泛洪) l每台路由器要在数据库中保存一份它所收到的LSA的备份，所有路由器 的数据库应该相同 l依照

4、拓扑数据库每台路由器使用Dijkstra算法计算出到每个网络的最短 路径，并将结果输出到路由选择表中 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 72005-2008连续四年入选德勤 中国50强 链路状态路由协议（Cont.） OSPF路由器交互 链路状态信息 同步一致的链路 状态数据库（拓扑 库） 经过SPF算法得 到路由表 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 82005-2008连续四年入选德勤 中国50强 邻居 l邻居发现是建立链路状态环境并运转的第一步 l当两台路由器已经相互发现并将对方视为邻居时，它们要进行数当两台路由器已经相互

5、发现并将对方视为邻居时，它们要进行数 据库同步过程，即交换和确定数据库信息直到数据库相同为止。据库同步过程，即交换和确定数据库信息直到数据库相同为止。 l Hello数据包还作为监视邻接关系的握手信号。如果在特定的时 数据包还作为监视邻接关系的握手信号。如果在特定的时 间内没有从邻接路由器收到间内没有从邻接路由器收到Hello数据包，那么认为邻居路由器数据包，那么认为邻居路由器 不可达，随即邻接关系被解除。不可达，随即邻接关系被解除。 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 92005-2008连续四年入选德勤 中国50强 链路状态的泛洪 l在建立邻接关系之后，路由

6、器开始发送在建立邻接关系之后，路由器开始发送LSA。通告被发送给每通告被发送给每 个邻居。个邻居。 l路由器保存接收到路由器保存接收到LSA，并依次向每个邻居转发。并依次向每个邻居转发。LSA几乎是几乎是 立刻被转发，立刻被转发， l当网络拓扑改变时，链路状态协议收敛速度远远快于距离矢量当网络拓扑改变时，链路状态协议收敛速度远远快于距离矢量 协议。协议。 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 102005-2008连续四年入选德勤 中国50强 链路状态数据库 l链路状态路由选择协议的第三个主要任务是建立链路链路状态路由选择协议的第三个主要任务是建立链路 状态数据库

7、。状态数据库。 l LSA包括两类通用信息 包括两类通用信息 l 路由器链路信息使用三元组（路由器 使用三元组（路由器ID、邻居邻居ID、代价）代价） 通告路由器的邻居路由器通告路由器的邻居路由器 l 端网络信息使用三元组（路由器 使用三元组（路由器ID、网络网络ID、代价）通代价）通 告路由器直接连接的端网络告路由器直接连接的端网络 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 112005-2008连续四年入选德勤 中国50强 链路状态数据库（Cont.） 路由器ID邻居代价 RARB2 RARD4 RARE4 RBRA2 RBRC1 RBRE10 RCRB5 RCR

8、F2 RDRA4 RDRE3 RDRG5 RERA5 RERB2 RERD3 RERF2 RERG1 RERH8 RFRC2 RFRE2 RFRH4 RGRD5 RGRE1 RHRE8 RHRF6 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 122005-2008连续四年入选德勤 中国50强 SPF算法 lSPF算法也就是Dijkstra算法 路由器初始化树数据库中将自己作为树的根。路由器初始化树数据库中将自己作为树的根。 计算从根到每条链路的成本，成本最小的链路被计算从根到每条链路的成本，成本最小的链路被 移到树数据库中。移到树数据库中。 在算法终止时，一个单一的邻居

9、在算法终止时，一个单一的邻居ID表项将表示每表项将表示每 台路由器，并且最短路径树构造完毕。台路由器，并且最短路径树构造完毕。 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 132005-2008连续四年入选德勤 中国50强 SPF算法（Cont.） 路由器RA通过Dijkstra算法构造出的最短路径树 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 142005-2008连续四年入选德勤 中国50强 区域 l每个区域是构成一个互联网络的路由器的一个子每个区域是构成一个互联网络的路由器的一个子 集。集。 l将互联网络划分为区域是针对链路状态协议的将互联

10、网络划分为区域是针对链路状态协议的3 个不利影响所采取的措施。个不利影响所采取的措施。 链路状态数据库要求内存的数量比距离矢量协议更多。链路状态数据库要求内存的数量比距离矢量协议更多。 复复杂的算法要求复复杂的算法要求CPU时间比距离矢量协议更多。时间比距离矢量协议更多。 链路状态泛洪扩散数据包对可用带宽带来了不利的影链路状态泛洪扩散数据包对可用带宽带来了不利的影 响，特别是不稳定的互联网。响，特别是不稳定的互联网。 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 152005-2008连续四年入选德勤 中国50强 区域（Cont.) l区域的使用减少了链路状态对系统资源的

11、需求 l区域边界路由器连接两个区域，维护每个区域的各自的链路状 态数据库 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 162005-2008连续四年入选德勤 中国50强 OSPF单区域单区域 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 172005-2008连续四年入选德勤 中国50强 OSPF路由协议综述 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 182005-2008连续四年入选德勤 中国50强 OSPF协议基本概念 Router ID 邻居邻居 192.168.100.1 HELLO LSA LSA LSA LSA

12、LSA LSDB LSDB SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 192005-2008连续四年入选德勤 中国50强 l Router id:在OSPF区域内唯一标识一台路由器的IP地址，缺省 情况使用路由器活动接口的最高ip地址。可以通过命令进行配 置。 l LSA：链路状态通告，描述了路由器所有的链路信息（或接口） 和链路状态信息，后面介绍LSA时，看一下报文结构就能更准 确的了解这个概念。 l LSDB:链路状态数据库，路由器会把从邻居路由器发出的LSA 记录到链路状态数据库中。 l邻居：两台路由器通过互联接口发送Hello报文，如果能够成 功协商他们各自H

13、ello报文中所指定的某些参数，那么这两台 路由器形成邻居。 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 202005-2008连续四年入选德勤 中国50强 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 212005-2008连续四年入选德勤 中国50强 OSPF路由表的生成 网络网络 Cost 出出 口口 10.1.1.0 10 S2 10.1.5.0 6 S1 10.1.5.0 20 S1 10.1.6.0 11 S1 10.1.6.0 20 S0 AA CC B 10.1.1.1 10.1.2.1 10.1.3.1 10.1.5.1 10.1

14、.4.1 10.1.6.1 Cost=5 S0 S1 S2 Cost=6 Cost=20 Cost=10 10. 1. 1. 0 S2 10 10. 1. 5. 0 S1 6 10. 1. 6. 0 S1 11 NETWORKinterfacemetric D 终端E SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 222005-2008连续四年入选德勤 中国50强 OSPF协议路由表的生成过程 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 232005-2008连续四年入选德勤 中国50强 链路状态数据结构 SINFOR TECHNOLOGIES C

15、O.,LTD. Page 242005-2008连续四年入选德勤 中国50强 OSPF协议综述 l相邻两台路由器运行相邻两台路由器运行OSPFOSPF协议协议 l两台路由器直接连接两台路由器直接连接 l在同一自治系统在同一自治系统 lHello/DeadHello/Dead时间一致时间一致 l区域区域IDID一致一致 l认证密码一致认证密码一致 l网络类型一致网络类型一致 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 252005-2008连续四年入选德勤 中国50强 OSPF协议综述 通过邻居提供的链路和接口信息构 通过邻居提供的链路和接口信息构 建拓扑关系数据库建拓扑

16、关系数据库 利用利用SPFSPF算法计算最佳路径算法计算最佳路径 相邻两台路由器运行 相邻两台路由器运行OSPFOSPF协议协议 两台路由器直接连接两台路由器直接连接 在同一自治系统在同一自治系统 Hello/DeadHello/Dead时间一致区域时间一致区域IDID一致一致 认证密码一致网络类型一致认证密码一致网络类型一致 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 262005-2008连续四年入选德勤 中国50强 OSPF协议综述 把最佳路由信息放入转发表中把最佳路由信息放入转发表中 通过邻居提供的链路和接口信息构 通过邻居提供的链路和接口信息构 建拓扑关系数据

17、库建拓扑关系数据库 利用利用SPFSPF算法计算最佳路径算法计算最佳路径 相邻两台路由器运行 相邻两台路由器运行OSPFOSPF协议协议 两台路由器直接连接两台路由器直接连接 在同一自治系统在同一自治系统 Hello/DeadHello/Dead时间一致区域时间一致区域IDID 一致一致 认证密码一致网络类型认证密码一致网络类型 一致一致 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 272005-2008连续四年入选德勤 中国50强 OSPF协议的分组类型 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 282005-2008连续四年入选德勤 中国5

18、0强 OSPF协议的分组类型 参数参数描述描述 Hello 数据包 建立和维持邻居关系 数据库描述数据包描述链路状态数据库内 容 状态请求数据包请求发送链路状态信息 链路状态更新数据包向邻居发送链路状态通 告 链路状态确认数据包确认收到邻居路由器 LSA SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 292005-2008连续四年入选德勤 中国50强 OSPF协议的分组类型 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 302005-2008连续四年入选德勤 中国50强 OSPF运行过程 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Pa

19、ge 312005-2008连续四年入选德勤 中国50强 OSPF运行过程 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 322005-2008连续四年入选德勤 中国50强 OSPF运行过程 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 332005-2008连续四年入选德勤 中国50强 OSPF网络类型 Point-to-Point NBMA Broadcast Multiaccess X.25 Frame Relay SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 342005-2008连续四年入选德勤 中国50强 OSPF的

20、网络类型 网络类型网络类型特征特征选举选举DR/BDRDR/BDR 广播型多路访问以太网需要 非广播型多路访问FR X.25需要 点对点PPP HDLC不需要 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 352005-2008连续四年入选德勤 中国50强 DR和BDR（续） AB CDE A BC D E SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 362005-2008连续四年入选德勤 中国50强 DR和BDR AB CDE A BC D E （DR）（BDR） （DR） （BDR） SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. P

21、age 372005-2008连续四年入选德勤 中国50强 链路状态更新（Flooding） DROther （224.0.0.5） DROther （224.0.0.5） DROther （224.0.0.5） DR （224.0.0.6） BDR （224.0.0.6） Update Update SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 382005-2008连续四年入选德勤 中国50强 链路状态更新（Flooding）续 DROther （224.0.0.5） DROther （224.0.0.5） DROther （224.0.0.5） DR （224.0.

22、0.6） BDR （224.0.0.6） Update Update Update SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 392005-2008连续四年入选德勤 中国50强 链路状态更新（Flooding）续 DROther （224.0.0.5） DROther （224.0.0.5） DROther （224.0.0.5） DR （224.0.0.6） BDR （224.0.0.6） Update Update Update Update Update SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 402005-2008连续四年入选德勤

23、中国50强 OSPF的网络类型点对点 n点对点串行链路 通常情况下，一个串行接口不是使用PPP 就是使用HDLC 在帧中继，ATM的点对点接口上 不需要DR/BDR的选举 利用224.0.0.5多播地址 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 412005-2008连续四年入选德勤 中国50强 OSPF的网络类型LAN 在LAN里，例如象以太网或者令牌环网 DR/BDR是需要进行选举的 其他路由器只和DR BDR建立Full的邻接 关系 利用224.0.0.5多播地址DR发给其他路 由器 其他路由器发给DR利用224.0.0.6 SINFOR TECHNOLOGIE

24、S CO.,LTD. Page 422005-2008连续四年入选德勤 中国50强 OSPF的网络类型NBMA l NBMA技术支持多个路由器，但它没有 广播的能力 l OSPF路由器不能自动发现邻居 l DR/BDR需要在全网互连的网络中才能彼 此建立Full关系 l DR/BDR需要一个邻居列表列表需要手 动配置 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 432005-2008连续四年入选德勤 中国50强 某中型企业网OSPF规划 总总 部部 分分 部部A 分分 部部B OSPF单区域 Area 100 DDN VPN FR SINFOR TECHNOLOGIES

25、 CO.,LTD. Page 442005-2008连续四年入选德勤 中国50强 OSPF多区域多区域 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 452005-2008连续四年入选德勤 中国50强 OSPF的区域类型 l需要维护的路由表 越来越大 l收到的LSA通告太 多了 l频繁的SPF计算 l资源消耗过多，性 能下降 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 462005-2008连续四年入选德勤 中国50强 OSPF的区域类型 l路由表减小 l LSA通告减少 l拓扑的变化只涉及 本区域 l减少路由更新的流 量 Area 0 Area

26、1 Area 2 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 472005-2008连续四年入选德勤 中国50强 区域概念 中转区域 常规区域 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 482005-2008连续四年入选德勤 中国50强 区域标识 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 492005-2008连续四年入选德勤 中国50强 OSPF路由器类型 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 502005-2008连续四年入选德勤 中国50强 OSPF路由器类型(Cont.) 内部路由

27、器：所有接口都位于同一个区域中的路由器，同一区域中内部路由器：所有接口都位于同一个区域中的路由器，同一区域中 的所有内部路由器的所有内部路由器LSDB都相同都相同 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 512005-2008连续四年入选德勤 中国50强 OSPF路由器类型(Cont.) 主干路由器：位于主干区域边缘的路由器，至少有一个接口主干路由器：位于主干区域边缘的路由器，至少有一个接口 与区域与区域0相连相连 SINFOR TECHNOLOGIES CO.,LTD. Page 522005-2008连续四年入选德勤 中国50强 OSPF路由器类型(Cont.) 区域边界由器（区域边界由器（ABR）：连接多个区域的路由器。一个