网络工程与规划-第03章-OSPF路由技术课件

2023/6/9第0页共68页3.4OSPF协议目标1学习完此课程，您将会：掌握OSPF协议的基本概念掌握OSPF协议的基本原理设计规划OSPF网络21OSPF协议基本概念2OSPF网络类型3OSPF路由计算过程4LSA链路状态通告5设计规划OSPF网络OSPF协议概述3OSPF（OpenShortestPathFirst)属于IGP（内部网关协议）基于链路状态算法的路由协议由IETF开发目前为版本2相关协议：RFC1583,RFC2178,RFC2328OSPF协议基本特征4无路由自环可适应大规模网络路由变化收敛速度快支持区域划分支持等值路由支持验证支持路由分级管理支持以组播地址发送协议报文OSPF协议相关术语5RouterIDOSPF域中路由器的唯一标识Area区域Cost花费值ABR、ASBR区域边界路由器、自治系统边界路由器LSA链路状态通告LinkType链路类型，包括广播，非广播，点到点，点到多点DR和BDR指定路由器和备份指定路由器区域类型骨干区域，STUB区域，TRANSIT区域Virtual-Link虚连接OSPFRouterID6RouterID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RouterIDOSPF是基于IP的，其协议号是89OSPFHeaderProtocol#89OSPFPacketOSPF协议区域7OSPF使用Area实现了分层----两层模式区域号是一个32bit的整数定义为IPaddress格式也可以用一个十进制整数表示(ie.Area0.0.0.0,orArea0)区域0.0.0.0保留为骨干区非骨干区一定要连接到骨干区OSPF协议Cost值8Cost应用于每一个启动了OSPF的链路16-bit正数，范围[1—65,535]Cost值越小链路越优该值表示的是出接口Cost值路由选取是依靠整个链路Cost值的总和OSPF协议Cost值(续)9计算方法108/bandwidth56-kbpsseriallink=1785Ethernet=1064-kbpsseriallink=1562T1(1.544-Mbpsseriallink)=64用户调节链路Cost的方法：ospfcostvalueABR&ASBR10InternalInternalInternalArea10Area11Area12RIP/RIPV2WorldABRABRABRABRASBRArea0BackboneLANLANPing向外部路由的报文轨迹外部路由信息传播轨迹问题11什么是RouterID？有什么作用？修改RouterID之后是否会立即生效?为什么要划分区域？怎样合理划分区域？为什么其他区域必须和骨干区域相连?Cost值有什么作用？OSPF协议支持的网络类型12链路类型：广播，非广播，点到点，点到多点PTPBROADCASTNBMAFR/X.25HUBPTMPFR/X.25OSPF邻居关系太多13对于多点接入网络，即NBMA和broadcast，如果网络内有上百台路由器，那将形成多少邻接关系：两两互相形成，即100*（100-1），这些邻接关系要定期的交换LSDB,这样耗费的系统资源更是不计其数。BROADCASTNBMAHUBFR/X.25DR和BDR14M=n(n-1)/2=28M=(n-2)×2+1=13DRBDR问题15LSA描述的网络类型主要有哪些？为什么要选举DR和BDR？它们有什么作用？所有路由器都只将信息发送给DR,由DR将网络链路状态发送出去OSPF报文头16Version#TypePacketlengthRouterIDAreaIDChecksumAuTypeAuthenticationAuthenticationOSPF报文头格式：OSPF的五种协议报文17Hello报文发现及维持邻居关系，选举DR，BDRDD报文（数据库描述）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，进行确认邻接关系的形成与维持18通过HELLO报文形成邻居关系邻居建立后，还需要通过HELLO报文进行邻居关系的维持，有两个定时器来进行这项工作：HELLOTIME：缺省为10秒（对于NBMA网络为30秒）DEADTIME：缺省为4倍的HELLOTIMEOSPF的邻居状态机19DownAttemptInit2-wayExStartExchangeLoadingFull邻居关系形成后开始相互交流20数据库交换过程主从协商DD交换LSA请求LSA传播LSA应答OSPF协议数据库交换过程

21RT1RT2DownDownHello(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)LSRequestLSUpdateLSAckExStartExStartInitExchangeExchangeLoadingFullFullOSPF协议路由计算过程22LSDBLSAofRTALSAofRTBLSAofRTCLSAofRTD(2)每台路由器的LSDB(3)由链路状态数据库生成

带权有向图CABD1235CABD123CABD123CABD123CABD123(1)网络的拓扑结构(4)每台路由器分别以自己为根节点计算最小生成树RTARTBRTCRTD3215问题23OSPF协议报文有哪些？OSPF协议路由计算的过程是怎样的？OSPF域中有两个相同的ID，会造成什么问题?（OSPF路由计算混乱）OSPF查找路由表的顺序是怎样的?OSPF中有哪些表?生成这些表的顺序是怎样的?（邻居表、拓扑表、路由表）LSA头部24LSageOptionsLSTypeLinkStateIDAdvertisingRouterLSsequencenumberLSchecksumlength所有LSA头部都有20个字节，它包含了足够的信息来唯一标识一条LSALSA分类25TypeLSA1Router-LSAs2Network-LSAs3Summary-LSAs4ASBR-summary-LSA5AS-external-LSAs6MulticastOSPFLSA7Not-So-Stubbyarea(NSSA)8External-attributes-LSA9-11OpaqueLSALSA进一步阐述26以下图为例，介绍各种LSAArea0Area2Area3Area4AS100AS200ASBRRT2RT3RT4RT5RT6RT8RT9OSPFRIPv210.1.1.0/2420.1.1.0/2430.1.1.0/2440.1.1.0/2450.1.1.0/2460.1.1.0/2470.1.1.0/2480.1.1.0/24BGPASBRNSSARouterLSA(Type1)27V|E|B#linksLinkIDLinkDataType#TOSMetirc…TOS0TOSMetricLinkIDLinkDataRouterLSA（不包括LSA头部）RouterLSA报文格式：RouterLSAofRT428由区域内所有路由器产生，并且只能在本个区域内泛洪广播。这些最基本的LSA通告列出了路由器所有的链路和接口，并指明了它们的状态和沿每条链路方向出站的代价。NetworkLSA(Type2)29生成且只在Broadcast和NBMA网络中生成包含所有连接到该网络上的Router只有DR（designatedrouter）生成NetworkLSA和RouterLSA一样，只在区域内传播，不再向外传播由区域内的DR或BDR路由器产生，报文包括DR和BDR连接的路由器的链路信息。网络LSA也仅仅在产生这条网络LSA的区域内部进行泛洪。NetworkLSAfor6.6.6.630<RT6>dispospflsdbnetworkOSPFProcess1withRouterID6.6.6.6LinkStateDatabaseArea:0.0.0.4Type:Net

LSA类型Lsid:60.1.1.2DR在该网段的接口地址Advrtr:6.6.6.6LSA的始发者Lsage:166

Len:32Seq#:80000003

Chksum:0xfbc5Options:(DC)

Netmask:255.255.255.0AttachedRouter6.6.6.6连接到该网络的路由器AttachedRouter2.2.2.2SummaryLSA(Type3,4)31定义:目的地址在区域外但是仍然在OSPF域内在整个OSPF域内传播，产生该LSA的区域除外由ABR产生Type4LSA传播的是ASBR的信息，由ABR产生，用来广播ASBR的位置由ABR产生，可以通知本区域内的路由器通往区域外的路由信息。在一个区域外部但是仍然在一个OSPF自治系统内部的缺省路由也可以通过这种LSA来通告。

如果一台ABR路由器经过骨干区域从其他的ABR路由器收到多条网络汇总LSA，那么这台始发的ABR路由器将会选择这些LSA通告中代价最低的LSA，并且将这个LSA的最低代价通告给与它相连的非骨干区域。Type3Details32<RT2>displayospflsdbsummaryOSPFProcess1withRouterID2.2.2.2LinkStateDatabaseArea:0.0.0.0Type:SumNetLSA类型Lsid:40.1.1.0被通告的网络地址Advrtr:4.4.4.4始发此LSA的RouterLsage:1382

Len:28Seq#:80000004

Chksum:0x439eOptions:(DC)(NonDN)Netmask:255.255.255.0网络掩码Tos0metric:1562花费Type4Details33<RT5>dispospflsdbasbrOSPFProcess1withRouterID5.5.5.5LinkStateDatabaseArea:0.0.0.3Type:SumASBLSA类型Lsid:1.1.1.1ASBRRouterIDAdvrtr:4.4.4.4通告路由器Lsage:1498Len:28Seq#:80000002Chksum:0x7176Options:(DC)Tos0metric:3125ExternalLSA(Type5)34由ASBR产生，告诉相同自治区的路由器通往外部自治区的路径。自治系统外部LSA是惟一不和具体的区域相关联的LSA通告，将在整个自治系统中进行泛洪。LSA传播范围：域外路由，不属于某个区域，一个LSA即是一条路由信息

LSA通告路由器：ASBR的RouterID，通告路由器不会发生改变

LSA链路状态ID：网络号

LSA包含的内容：将外部自治系统传递进来，包含着域外的路由信息ExternalType135R3R1R2Cost=10Cost=8ToN1ExternalCost=1ExternalCost=2ToN1NetworkMetricNextHopN111R1

N110R2SelectedRouteExternalType236R3R1R2Cost=10Cost=8ToN1ExternalCost=1ExternalCost=2ToN1NetworkMetricNextHop

N11R1

N12R2SelectedRouteType5Details37<RT2>dispospflsdbaseOSPFProcess1withRouterID2.2.2.2LinkStateDatabaseArea:0.0.0.0Type:ASELSA类型Lsid:80.0.0.0LinkStateIDAdvrtr:1.1.1.1通告路由器Lsage:789Len:36Seq#:80000002Chksum:0x756Options:(DC)Netmask:255.0.0.0掩码

Tos0metric:1Etype:2

ForwardingAddress:0.0.0.0转发地址Tag:1NSSAExternalLSA(Type7)38NSSA区域可以有选择的引入外部路由NSSA中的引入操作产生Type7LSAType7LSA是由NSSAASBR产生的Type7LSA只存在于NSSA区域Type7LSA在传出NSSA区后，被转换成TYPE5LSA，这是由NSSAABR完成的NSSAABR会告诉OSPF域：我是一个ASBRType7Details39<RT2>dispospflsdbnssaOSPFProcess1withRouterID2.2.2.2LinkStateDatabaseArea:0.0.0.4Type:NSSALSA类型Lsid:0.0.0.0Advrtr:2.2.2.2Lsage:1330Len:36Seq#:80000004Chksum:0xdcc8Options:(DC)Netmask:0.0.0.0Tos0metric:1Etype:2ForwardingAddress:0.0.0.0Tag:1初始状态的LSA40随着邻居关系向邻接关系的过渡,这些ROUTERLSA会根据从对方学到的LSA信息，发生一些变化，比如生成NETWORKLSA或其他类型的LSA.当一个路由器的接口上启动了OSPF，那么就会生成一个且只生成一个LSA----RouterLSALSA交换之后接下来是？41广播和NBMA网络中，DR产生NETWORKLSA，同时ROUTERLSA也发生了一些变化PTP和PTMP网络中产生了POINT-TO-POINT类型的ROUTERLSA这些变化稳定之后,邻接关系形成邻接关系形成之后,开始进行路由计算问题42LSA主要包括哪些类型？Network-LSA、Net-Summary-LSA、Asbr-Summary-LSA和AS-External-LSA主要区别是什么？OSPF区域43OSPF的分层工具一个区域生成一棵最小生成树，相关信息只在这个区域内传播。不同类型的区域其路由信息的传播方式不一样Backbone骨干区域Transit区域Stub区域完全Stub区域NSSA区域Transit区域44接收如下类型的LSA：SummaryLSAExternalLSATransit区域45BackboneArea0AreaBorderRouterArea51AnAreaForwardstheFollowing SummaryLSAs DefaultExternal0.0.0.0ExternalLSAsABRsforwardallLSAsfrombackboneStub区域46允许学习SummaryLSAs拒绝type5LSADefaultLSA作为summaryLSA注入到该区域，用以弥补学不到type5LSA的信息需要在该区域的每一个路由器上都配置stub属性外部路由的振荡不会波及stub区Stub区域47BackboneArea0AreaBorderRouterArea51AStubAreaForwardsSummaryLSAsSpecificLSAsDefaultExternal0.0.0.0Consolidatesspecificexternallinks—default0.0.0.0完全Stubby区域48拒绝具体的summaryLSA拒绝所有的externalLSADefaultLSA注入到本区域，用来代表他所拒绝的路由信息LSDB更小，路由信息更稳定，路由数量更少完全Stubby区域49BackboneArea0AreaBorderRouterArea51ATotallyStubbyAreaForwardsDefaultLink0.0.0.0Usethisforstable—scalableinternetworksNSSA区域50有stub区的优点，但是允许路由引入引入了新的LSA类型：externalLSA(type7)Type7LSAs泛洪到NSSA的整个区域该区域没有Type5LSAType7LSAs被转换成Type5LSAs之后泛洪到骨干区域可以在ABR处进行路由过滤或者聚合NSSA区域51BackboneArea0ABR—Type7-->Type5Area51AnAreaForwardstheFollowingSummaryLSAsSpecificLSAsDefaultExternal0.0.0.0ASBRInjectsLSAType7RIP虚链接VirtualLink52首先：不推荐使用！即使用，一般也只用在冗余备份的情况下。但是可以说说他是做什么用的为ABR通向骨干区建立的一个隧道变相的允许非骨干区不用物理连接到骨干区当然她还有另外