OSPF动态路由协议课件

OSPF動態路由協議6.1OSPF概述6.1.1OSPF特點OSPF無路由自環問題。OSPF支持變長子網掩碼VLSM。OSPF支持區域劃分、適應大規模網路。OSPF支持等值路徑負載分擔（Cisco定義最大6條）。OSPF支持驗證，防止對路由器、路由協議的攻擊行為6.1.1OSPF特點（續）OSPF路由變化時收斂速度快，可適應大規模網路。OSPF並不週期性地廣播路由表，因此節省了寶貴的帶寬資源。OSPF被直接封裝於IP協議之上（使用協議號89），它靠自身的傳輸機制保證可靠性。OSPF數據包的TTL值被設為1，即OSPF數據包只能被傳送到一跳範圍之內的鄰居路由器。OSPF以組播地址發送協議報文（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協議的基本術語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鏈路狀態資料庫6.2OSPF數據包類型6.2.1OSPF數據包結構1．OSPF數據包類型表6-2-1OSPF數據包類型2．OSPF數據包頭部結構圖6-2-1OSPF數據包頭部結構6.2.25種類型的OSPF數據包1．Hello數據包Hello數據包是編號為1的OSPF數據包。運行OSPF協議的路由器每隔一定的時間發送一次Hello數據包，用以發現、保持鄰居（Neighbors）關係並可以選舉DR/BDR。2．鏈路狀態資料庫描述數據包鏈路狀態資料庫描述數據包（DataBaseDescription，DBD）是編號為2的OSPF數據包。該數據包在鏈路狀態資料庫交換期間產生。它的主要作用有三個：選舉交換鏈路狀態資料庫過程中的主/從關係。確定交換鏈路狀態資料庫過程中的初始序列號。交換所有的LSA數據包頭部。3．鏈路狀態請求數據包鏈路狀態請求數據包（LSA-REQ）是編號為3的OSPF數據包。該數據包用於請求在DBD交換過程發現的本路由器中沒有的或已過時的LSA包細節。4．鏈路狀態更新數據包鏈路狀態更新數據包（LSA-Update）是編號為4的OSPF數據包。該數據包用於將多個LSA泛洪，也用於對接收到的鏈路狀態更新進行應答。如果一個泛洪LSA沒有被確認，它將每隔一段時間（缺省是5秒）重傳一次。5．鏈路狀態確認數據包鏈路狀態確認數據包（LSA-Acknowledgement）是編號為5的OSPF數據包。該數據包用於對接收到的LSA進行確認。該數據包會以組播的形式發送。如果發送確認的路由器的狀態是DR或者BDR，確認數據包將被發送到OSPF路由器組播地址：224.0.0.5。如果發送確認的路由器的狀態不是DR或者BDR，確認將被發送到OSPF路由器組播地址：224.0.0.6。6.2.3LSA數據包1．鏈路狀態通告數據包（LSA）頭部格式表6-2-2LSA數據包類型LSA頭圖6-2-6LSA頭部表6-2-3LSA類型及對應鏈路狀態ID2．路由器LSA路由器LSA主要包括以下內容：該路由器是否是一個區域邊界路由器（ABR，見6.5節）。該路由器是否是一個自治系統邊界路由器（ASBR，見6.5節）。路由器鏈路的數量。鏈路類型、鏈路數據、鏈路ID：不同鏈路類型的這三個字段的內容及含義不同。度量：指定鏈路的OSPF代價。表6-2-4不同類型鏈路的對應鏈路狀態ID和鏈路數據3．網路LSA網路LSA主要包括以下內容：網路掩碼：與傳輸網相關的網路掩碼。接入（Attached）路由器：接入到傳輸網的所有路由器的路由器ID列表。6.3OSPF網路介質分類RFC將網路介質類型分為：NBMA和點到多點類型。Cisco額外定義了三種網路介質：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中，OSPF數據包以多播地址發送不選舉DR、BDROSPF路由器之間的hello數據包每10秒鐘發送一次，鄰居的死亡間隔時間為40秒圖6-3-1點到點鏈路6.3.2廣播網絡（Broadcast）需要選舉DR/BDR。OSPF路由器之間的hello數據包每10秒鐘發送一次，鄰居的死亡間隔時間為40秒。圖6-3-2廣播網絡6.3.3非廣播多路訪問（NBMA）非廣播多路訪問（Non-BroadcastMulti-Access，NBMA）類型的介質包括運行幀中繼、X.25、ATM等協議的網路。對於NBMA網路，需要手工指定DR/BDR。之後，其運行模式將同廣播網絡一樣。OSPF路由器之間的hello數據包每30秒鐘發送一次，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）類型的介質包括運行幀中繼、X.25、ATM等協議的網路。在點到多點介質中，不選舉DR/BDR。OSPF路由器之間的hello數據包每30秒鐘發送一次，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數據包每30秒鐘發送一次，鄰居的死亡間隔時間為120秒。表6-3-1介質特性表6.4SPF過程6.4.1OSPF鄰居狀態機1．OSPF鄰接建立過程OSPF鄰接建立過程主要會經過以下一些階段或狀態：關閉（Down）狀態：沒有發送hello數據包，也沒有收到hello數據包。嘗試（Attempt）狀態：不停地向對方發送hello數據包。初始（Init）狀態：收到了對方的hello數據包。但對方沒有收到自己的hello報文。雙向（Two-Way）狀態：雙方均收到了對方的hello數據包。啟動（ExStart）狀態：發送DBD報文，選舉主/從設備、設定初始序列號。交換（Exchange）狀態：互相交換LSA報頭資訊。裝入（Loading）狀態：向對方請求自己沒有的或過時的LSA資訊，並在收到對方的更新LSA後添加到自己的鏈路狀態資料庫中。完成（Full）狀態：雙方的鏈路狀態資料庫完全相同。圖6-4-1OSPF鄰接建立過程2．OSPF鄰居狀態機圖6-4-2OSPF鄰居狀態機6.4.2SPF計算OSPF協議的核心是SPF，即最短路徑優先演算法。OSPF使用Dijkstra演算法來產生最短生成樹。OSPF協議中的SPF計算路由過程如下：各路由器發送自己的LSA，其中描述了自己的鏈路狀態資訊。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點計算出最小生成樹，依據是鏈路的代價。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區域圖6-5-1多區域OSPF多區域OSPF中路由器的名稱及用途區域內路由器（InterAreaRouter，IAR）：該路由器負責維護本區域內部路由器之間的鏈路狀態資料庫。骨幹（主幹）路由器：可以是區域內路由器，也可以是區域邊界路由器。區域邊界路由器（AreaBorderRouter，ABR）：該路由器擁有所連接的區域的所有鏈路狀態資料庫並負責在區域之間發送LSA更新消息。自治系統邊界路由器（Autonomous