OSPF路由协议分析

OSPF协议OSPF内容结构OSPF工作原理网络类型基本配置邻接过程系统概述邻居表拓扑表路由表各个状态邻接条件报文类型网络类型/DR/BDR基本配置举例IGP/RouterID/Area/COST/邻居/邻接OSPF概述-基本特点OSPF(OpenShortestPathFirst开放式最短路径优先)是一个内部网关协议,用于在单一自治系统内决策路由协议号为89，管理距离为110(rip使用UDP协议的520端口)支持区域划分（area),能够适合大规模的网络是链路状态路由协议，路由变化收敛速度快组播发送报文(224.0.0.5/224.0.0.6)IPHeaderProtocolNumberFrameHeaderCRCPacketPayloadFramePayload89-OSPFOSPF概述-IGPOSPF内部网关路由协议:

用于在单一自治系统(AS)内决策路由自治系统（(Autonomous

System):执行统一路由策略的一组网络设备的组合AS1AS2例如：RIPOSPF等例如：BGP外部网关路由协议（EGP）

用来连接不同的AS内部网关路由协议（IGP）OSPF概述-Area区域号是一个32bit的整数区域0保留为骨干区非骨干区一定要连接到骨干区ASArea0Area1Area2骨干区域边界路由器了解Area0和Area2的链路信息OSPF概述-RouterIDRouterID

一个32-bit的无符号整数，是一台路由器的唯一标识，在整个自治系统内唯一RouterID选举首先，路由器选取它所有Loopback接口上数值最小的IP地址;如果没有Loopback接口，就在所有物理端口中选取一个数值最小的IP地址;OSPF概述-度量值OSPF是基于路由器每一个接口指定的代价（cost）决定最短路径计算公式:COST=108/BW（1~65535，用16位无符号整数表示）一条路由的代价：是指沿着到达目的网络的路由路径上所有出站接口的代价之和!100M128KABCC学习到的10网段的Cost是多少？108/100M＝1108/128K＝781Cost值为1＋1＋781＝78310100MOSPF概述-邻居和邻接邻居(Neighbor):物理概念:同一个网段上运行OSPF的路由器可以成为邻居.标志:TWO-WAY状态邻接(Adjacency):

逻辑概念:邻居路由器彼此完全交换LSA从而达到LSDB一致的状态.标志:FULL状态阶段思考题1.OSPF位于TCP/IP协议栈中的哪一层?2.OSPF为什么要引入区域的概念?3.OSPF形成邻接一定要先成为邻居吗?阶段进程OSPF工作原理网络类型基本配置邻接过程系统概述邻居表拓扑表路由表IGP/RouterID/Area/COST/邻居/邻接OSPF工作原理邻居列表列出每台路由器全部已经建立的邻居路由器链路状态数据库（LSDB）列出网络中其他路由器的信息，由此显示了全网的网络拓扑路由表列出通过SPF算法计算出的到达每个相连网络的最佳路径ABCDEF以A为例，A的链路状态数据库中保存着OSPF网络的所有链路信息A以自己为中心，计算到达每个路由器最近的链路1111111.51.5生成一个最短路径树根据最短路径树，生成路由表链路状态数据库最短路径树Djkstra算法建立邻接关系路由表学习链路状态信息链路状态信息InterfacesLink（链路）:对应路由器的接口Linkstate:描述路由器的接口与它邻居工作状态的信息：接口的IP地址和掩码，接口连接的网络类型链路的度量(cost)等全部链路状态信息组成一个链路状态库。链路状态协议的工作过程各路由器发送自己的LSA，其中描述了自己的链路状态信息。各路由器最终收到所有路由器的LSA，把它放在LSA数据库中，生成LSDB（数据库实际上就是全网的拓扑结构图，它在全网范围内是一致的，这称为链路状态数据库的同步）再将LSDB转为一张带权有向图，即是对整个网络拓扑的真实反应（显然，4台路由器得到的是一张完全相同的图）。各路由器以自己为根节点计算到达每点的最短路径，即形成最小生成树（依据是链路的代价）。各路由器按照自己的最小生成树得出路由条目并安装到路由表中。链路状态协议的工作过程阶段进程OSPF工作原理网络类型基本配置邻接过程系统概述邻居表拓扑表路由表各个状态邻居条件报文类型IGP/RouterID/Area/COST/邻居/邻接OSPF数据包类型OSPF数据包类型Hello报文发现及维持邻居关系，选举DR，BDRDD报文本地LSDB的摘要LSR报文向对端请求本端没有或对端的更新的LSALSU报文向对方发送其需要的LSALSAck报文收到LSU之后，进行确认OSPF协议数据包结构OSPF邻接建立过程(一)

172.16.5.1/24E0172.16.5.2/24E1ABDownStateHelloDownState

–OSPF已启动并且发送了Hello包，但没有收到对端的Hello包。172.16.5.1/24E0172.16.5.2/24E1RouterBNeighborsList172.16.5.1/24,intE1IamrouterID172.16.5.1andIseenoone.DownStateInitStateABHelloOSPF的Hello数据包的目的地址通常为

224.0.0.5，其中包含RouterID信息InitState

–收到了Hello包，但其中不包含该路由器的RouterIDOSPF邻接建立过程(一)

172.16.5.1/24E0IamrouterID172.16.5.2,andIsee172.16.5.1.172.16.5.2/24E1RouterBNeighborsList172.16.5.1/24,intE1IamrouterID172.16.5.1andIseenoone.DownStateInitStateABHelloOSPF邻接建立过程(一)

172.16.5.1/24E0IamrouterID172.16.5.2,andIsee172.16.5.1.RouterANeighborsList172.16.5.2/24,intE0172.16.5.2/24E1RouterBNeighborsList172.16.5.1/24,intE1IamrouterID172.16.5.1andIseenoone.DownStateInitStateTwo-WayStateABHelloTwo-wayState–

收到Hello包，而且包含有自己路由器的RouterID。OSPF邻接建立过程(一)

OSPF邻接条件

为邻居路由器

数据库同步阶段：路由器之间通过交换数据库描述报文DD、链路状态请求和链路状态更新报文，确保在邻居路由器的链路状态数据库中包含有相同的数据库信息，目的是使其中一台路由器成为：主路由器（master）而使另一台路由器成为从路由器，主路由器将控制数据库描述报文的信息交换除非邻居路由器之间Hello报文参数不匹配，一般情况下，在点到点链路类型的邻居关系总可以形成邻接关系；而在广播型网络和NBMA上，将需要选取DR和BDR路由器，所有路由器与DR和BDR建立邻接关系，但其它路由器不存在邻接关系OSPF邻接建立过程(二)这是我的链路状态数据库的汇总信息。DBDafadjfjorqpoeru39547439070713ExchangeState这是我的链路状态数据库的汇总信息。DBDafadjfjorqpoeru39547439070713E0172.16.5.1DRE0172.16.5.3不,我将开发发起链路信息的交互，因为我拥有更高的routerID.我将发起链路信息的交互，因为我的routerID是172.16.5.1.Helloafadjfjorqpoeru39547439070713Helloafadjfjorqpoeru39547439070713ExstartStateDRDROSPF邻接建立过程(三)FullState我需要172.16.6.0/24这个目标网络.给您172.16.6.0/24.我已收到,谢谢LSRafadjfjorqpoeru39547439070713LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713LSUafadjfjorqpoeru39547439070713LoadingStateE0172.16.5.1E0

172.16.5.3我已经收到您的目录,谢谢LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713DRDRLSAckafadjfjorqpoeru39547439070713OSPF邻居条件Helloafadjfjorqpoeru39547439070713RouterIDHello/deadintervals*NeighborsArea-ID*RouterpriorityDRIPaddressBDRIPaddressAuthenticationpassword*Stubareaflag*带*号的项目必须要一致HelloADECB阶段思考题1.OSPF有多少个状态机?2.OSPF有几种报文?3.OSPF建立邻居有哪些必要条件?阶段进程OSPF工作原理网络类型基本配置邻接过程系统概述邻居表拓扑表路由表各个状态邻接条件报文类型网络类型/DR/BDRIGP/RouterID/Area/COST/邻居/邻接OSPF网络类型Point-to-PointNBMABroadcast

MultiaccessX.25

FrameRelayOSPF网络类型路由器接口类型不同，在建立邻接关系操作也不同网络类型举例广播多路访问BMA以太网非广播多路访问NBMA帧中继、X.25点到点P2PPPP，HDLC点到多点P2MP多个点到点链路的集合OSPF的DR与BDR(一)ACBDEABCED广播网络中建立邻接关系构成n(n一1)／2个邻接关系如果直连的路由器互相都建立邻接关系这种方法非常烦琐！不可取！OSPF的DR与BDR(二)ACBDE(DR)ABCED(DR)构成N-1个邻接关系OSPF的DR与BDR(三)DRBDR通过Hello报文选择DR(DesignatedRouter)和BDR（(BackupDesignatedRouter)来代表OSPF网段其他的路由器(DRothers)只和DR及BDR路由器之间形成邻接关系OSPF的DR与BDR(四)P=1P=0P=1P=3P=2HelloDRBDR通过组播发送Hello报文具有最高OSPF优先级的路由器会被选为DR（缺省为1，设置范围是0至255，0表示不能被选为DR或BDR）。如果OSPF优先级相同，则具有最高RouterID的路由器会被选为DRDR的工作过程(每个子网一个DR/BDR)BDRLSU---224.0.0.6（DR/BDR）LSU---224.0.0.5（其它路由器）DRotherP=1P=0P=1P=3P=2DRBDRHelloP=2P=1DR2LSULSU1x4LSULSU33LSUP=1DRotherDRotherP=1

向DR/BDR发送的OSPF数据包的目的地址为224.0.0.6DR向其它路由器发送的OSPF数据包的目的地址为224.0.0.5DR/BDR是路由器接口的特性，而不是整个路由器特性Point-to-Point链接通常是采用PPP或HDLC封装的串行接口

或帧中继/ATM中的点到点子接口

不需要选举DR/BDROSPF自动探测这种接口类型OSPF数据包在这种网络类型中使用目的IP地址224.0.0.5在NBMA拓扑中选举DR/BDROSPF将NBMA看做广播型媒介。在全网状拓扑中要选举DR/BDR，但NBMA网络并不总是全网状的。是否选举DR/BDR取决于NBMA的拓扑，例如设置了点到点子接口的帧中继网络不选举DR/BDR。更改路由器接口优先级的命令：ipospfpriority[priority]决定DR和BDRX.25

FrameRelay发送Hello消息接口类型为点到点接口类型为点到多点接口类型为广播接口类型为NBMA选择DR和BDR发送DBD请求/发送LSU生成完整的LSDB形成邻接关系OSPF的邻接过程总结阶段思考题1.OSPF有哪几种网络类型?2.DR/BDR有什么意义?3.在哪种网络类型里会出现DR/BDR4.DR/BDR选举规则是什么?阶段进程OSPF工作原理网络类型基本配置邻接过程系统概述邻居表拓扑表路由表各个状态邻接条件报文类型网络类型/DR/BDR基本配置举例IGP/RouterID/Area/COST/邻居/邻接配置loopback接口地址Router(config)#interfaceloopback1Router(config-if)#ipaddressIP地址掩码启动OSPF路由进程Router(config)#routerospf进程号

指定OSPF协议运行的接口和所在的区域Router(config-router)#network网络号反向掩码area

区域号本路由器的进程号，用于标识同一路由器上的多个OSPF进程可以是网络地址、子网地址、接口地址指明网络所属区域，此处是0---骨干区域用于产生路由器的RouterID192.168.1.0/24子网掩码：255.255.255.0反向掩码：0.0.0.255子网掩码为1的位，在反向掩码中为0；子网掩码为0的位，在反向掩码中为1。例如：192.168.2.0/28的反向掩码应该是多少？反向掩码：0.0.0.15配置命令(一)配置环回地址Router(config)#interfaceloopback0Router(config-if)#ipaddress172.16.17.5255.255.255.255如果配置新的环回接口地址时，OSPF进程已经启动，则该环回接口地址不参与RouterID的选举，除非重新启动路由器或关掉OSPF进程后重启。配置命令(二)router-idip-address

后面可跟任意的32比特IP地址(点分十进制形式)。如果执行该命令时，OSPF进程已经启动，需要重新启动路由器或执行下列命令后新的RouterID才生效:Router(config-router)#Router(config)#routerospf1Router(config-router)#router-id172.16.1.1Router#clearipospfprocessclearipospfprocess

Router#配置命令(三)OSPFrouter-id命令优先级的设置范围是0至255。设置为0意味着该接口所在的子网中此路由器不能被选为DR或BDR。缺省的接口优先级是1

。配置命令(四)设置OSPF的优先级Router(config-if)#

bandwidthkilobits

(例如64=64,000bps)问题：GigabitEthernet及更高速率=1配置命令(五)修改OSPF的度量值设置OSPF的计时器Rtr(config-if)#ipospfhello-interval

secondsRtr(config-if)#ipospfdead-interval

seconds如果网络中有多个厂商的设备，可能需要调整这些间隔值。缺省情况下：在多路访问和点到点链路上缺省Hello间隔为10秒，Dead间隔40秒在NBMA网络中缺省Hello间隔为30秒，Dead间隔120秒。注意：为了交换信息，相邻由器必须有相同的hello和dead间隔。配置命令(六)default-informationoriginate[always]

Router(config-router)#不带always参数时，仅当本路由器的路由表中含有缺省路由时才会向邻居传播0.0.0.0的缺省路由带always参数时，无论本路由器的路由表中是否含有缺省路由都会向邻居传播0.0.0.0的缺省路由在OSPF域中传播缺省路由配置命令(七)在OSPF域中配置缺省路由的实例CompanyXCiscoArouterospf20network10.0.0.00.255.255.255area0

default-informationoriginate

iproute0.0.0.00.0.0.0s0

S0PublicNetworkCompanyXPublicNetworkCiscoARBRoutingTable<Textomit>Gatewayoflastresortis10.1.0.2tonetwork0.0.0.010.0.0.0/16issubnetted,1subnetsC10.1.0.0isdirectlyconnected,Serial1O*E20.0.0.0/0[110/10]via10.1.0.2,00:02:23,Serial1RBS1S0在OSPF域中配置缺省路由的实例ZTE_GER08#showipospfneighborOSPFRouterwithID(10.21.100.110)(ProcessID110)Neighbor10.21.100.109Inthearea0.0.0.0viainterfacegei_2/110.21.100.49NeighborisBDRStateFULL,priority1,Cost1Queuecount:Retransmit0,DD0,LSReq0Deadtime:00:00:31Options:0x2InFullStatefor6d13h查看命令(1)查看邻居表邻居的RouterID邻居为BDR已经邻接,优先级为1,开销为1形成邻居剩余时间ZTE_GER08#showipospfdatabaseOSPFRouterwithID(10.21.100.110)(ProcessID110)RouterLinkStates(Area0.0.0.0)LinkIDADVRouterAgeSeq#ChecksumLinkcount10.21.100.10110.21.100.1011500x800002470x8f9f15NetLinkStates(Area0.0.0.0)LinkIDADVRouterAgeSeq#Checksum10.21.100.3010.21.100.1065360x80000e600x5e0aType-5ASExternalLinkStatesLinkIDADVRouterAgeSeq#ChecksumTag0.0.0.010.21.100.1106230x80001c900x75bd3

查看命令(2)查看链路状态数据库类型1的LSA类型3的LSA类型5的LSAZTE_GER08#showipospfinterfacegei_2/1OSPFRouterwithID(10.21.100.110)(ProcessID110)gei_2/1isupInternetAddress10.21.100.50255.255.255.252enableUpfor6d13hInthearea0.0.0.0DRCost1,Priority255,N