OSPF协议原理

1、OSPF协议原理,ISSUE 1.0,2,本课程由浅入深的讲解OSPF协议基本概念，OSPF路由计算过程，各种类型的LSA，以及如何合理规划设计OSPF网络。学完本课程，无论您是新手，还是资深专家，都能从中获益匪浅。,3,学习指南,本课程全套资料包括培训胶片、配套原理教材、多媒体课件、试题、演练案例和教师教学指导书，合理有效利用上述资料您将会取得良好的学习效果。,4,参考资料,VRP 3.30 操作手册、命令手册 RFC1583, RFC1587, RFC2178, RFC2328, RFC2370 TCP/IP协议卷,5,目标,学习完此课程，您将会： 掌握OSPF协议的基本概念 掌握OSPF

2、协议的基本原理 设计规划OSPF网络,6,第1章 OSPF协议基本概念 第2章 OSPF网络类型 第3章 OSPF路由计算过程 第4章 LSA链路状态通告 第5章 设计规划OSPF网络,7,OSPF协议概述,OSPF（Open Shortest Path First) 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, RFC2328,8,OSPF协议基本特征,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,9,OSPF协议相关术

3、语,Router ID OSPF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 Link Type 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,10,OSPF Router ID,Router ID 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 Router ID OSPF 是基于IP的，其协议号是89,11,OSPF协议区域,OSPF使用Area实现

4、了分层-两层模式 区域号是一个32bit的整数 定义为IP address格式 也可以用一个十进制整数表示 (ie. Area 0.0.0.0, or Area 0) 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,12,OSPF协议Cost值,Cost应用于每一个启动了OSPF的链路 16-bit正数，范围165,535 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,13,OSPF协议Cost值(续),计算方法 108 /bandwidth 56-kbps serial link = 1785 Ethernet = 10 64-kb

5、ps serial link = 1562 T1 (1.544-Mbps serial link) = 64 用户调节链路Cost的方法： ospf cost value,14,ABR & ASBR,15,问题,什么是Router ID ？有什么作用？修改Router ID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？,16,第1章 OSPF协议基本概念 第2章 OSPF网络类型 第3章 OSPF路由计算过程 第4章 LSA链路状态通告 第5章 设计规划OSPF网络,17,OSPF协议支持的网络类型,链路类型：广播，非广播，

6、点到点，点到多点,18,OSPF邻居关系太多,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。,19,DR和BDR,20,问题,LSA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？,21,第1章 OSPF协议基本概念 第2章 OSPF网络类型 第3章 OSPF路由计算过程 第4章 LSA链路状态通告 第5章 设计规划OSPF网络,22,OSPF报文头,OSPF报文头格式：,23,OSPF的五种协议报文,Hello报文

7、 发现及维持邻居关系，选举DR，BDR DD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LSA LSU报文 向对方发送其需要的LSA LSAck报文 收到LSU之后，进行确认,24,邻接关系的形成与维持,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： HELLO TIME：缺省为10秒（对于NBMA网络为30秒） DEAD TIME：缺省为4倍的HELLO TIME,25,OSPF的邻居状态机,26,邻居关系形成后开始相互交流,数据库交换过程 主从协商 DD交换 LSA请求 LSA传播 LSA应答,

8、27,OSPF协议数据库交换过程,28,OSPF协议路由计算过程,(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,29,问题,OSPF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?,30,第1章 OSPF协议基本概念 第2章 OSPF网络类型 第3章 OSPF路由计算过程 第4章 LSA链路状态通告 第5章 设计规划OSPF网络,31,LSA头部,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LSA,32,LSA分类

9、,33,LSA进一步阐述,以下图为例，介绍各种LSA,34,Router LSA (Type 1),Router LSA（不包括LSA头部）,Router LSA 报文格式：,35,Router LSA of RT4,RT4disp ospf lsdb router 4.4.4.4 OSPF Process 1 with Router ID 4.4.4.4 Link State Database Area: 0.0.0.0 Type : Router Type 1 LSA Ls id : 4.4.4.4 OSPF的Router ID Adv rtr : 4.4.4.4 LSA的始发者 Ls a

10、ge : 1195 Len : 36 Seq# : 80000008 Chksum : 0 x5d57 Options : (DC) ABR Link count : 1 Link ID : 3.3.3.3 连接对象 Data : 40.1.1.1 取决于链路类型 Type : Virtual 连接类型 Metric : 1562,36,Network LSA (Type 2),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（designated router）生成Network LSA 和Router LSA一样，只在区域内传播，不再向

11、外传播,Network LSA（不包括LSA头部）,Network LSA 报文格式：,37,Network LSA for 6.6.6.6,disp ospf lsdb network OSPF Process 1 with Router ID 6.6.6.6 Link State Database Area: 0.0.0.4 Type : Net LSA类型 Ls id : 60.1.1.2 DR在该网段的接口地址 Adv rtr : 6.6.6.6 LSA的始发者 Ls age : 166 Len : 32 Seq# : 80000003 Chksum : 0 xfbc5 Options

12、 : (DC) Net mask : 255.255.255.0 Attached Router 6.6.6.6 连接到该网络的路由器 Attached Router 2.2.2.2,38,Summary LSA (Type 3,4),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 Type 4 LSA传播的是ASBR的信息,Summary LSA（不包括LSA头部）,Summary LSA 报文格式：,39,Type 3 Details,display ospf lsdb summary OSPF Process 1 with Ro

13、uter ID 2.2.2.2 Link State Database Area: 0.0.0.0 Type : SumNet LSA类型 Ls id : 40.1.1.0 被通告的网络地址 Adv rtr : 4.4.4.4 始发此LSA的Router Ls age : 1382 Len : 28 Seq# : 80000004 Chksum : 0 x439e Options : (DC) (Non DN) Net mask : 255.255.255.0 网络掩码 Tos 0 metric: 1562 花费,40,Type 4 Details,disp ospf lsdb asbr OS

14、PF Process 1 with Router ID 5.5.5.5 Link State Database Area: 0.0.0.3 Type : SumASB LSA类型 Ls id : 1.1.1.1 ASBR Router ID Adv rtr : 4.4.4.4 通告路由器 Ls age : 1498 Len : 28 Seq# : 80000002 Chksum : 0 x7176 Options : (DC) Tos 0 metric: 3125,41,External LSA (Type 5),External LSA（不包括LSA头部）,AS-external-LSAs

15、报文格式：,42,External Type 1,43,External Type 2,44,Type 5 Details,disp ospf lsdb ase OSPF Process 1 with Router ID 2.2.2.2 Link State Database Area: 0.0.0.0 Type : ASE LSA类型 Ls id : 80.0.0.0 Link State ID Adv rtr : 1.1.1.1 通告路由器 Ls age : 789 Len : 36 Seq# : 80000002 Chksum : 0 x756 Options : (DC) Net ma

16、sk : 255.0.0.0 掩码 Tos 0 metric: 1 E type : 2 Forwarding Address :0.0.0.0 转发地址 Tag: 1,45,NSSA External LSA (Type 7),NSSA区域可以有选择的引入外部路由 NSSA中的引入操作产生Type 7 LSA Type 7 LSA是由NSSA ASBR产生的 Type 7 LSA只存在于NSSA 区域 Type 7 LSA在传出NSSA区后，被转换成TYPE 5 LSA，这是由NSSA ABR完成的 NSSA ABR会告诉OSPF域：我是一个ASBR,46,Type 7 Details,di

17、sp ospf lsdb nssa OSPF Process 1 with Router ID 2.2.2.2 Link State Database Area: 0.0.0.4 Type : NSSA LSA类型 Ls id : 0.0.0.0 Adv rtr : 2.2.2.2 Ls age : 1330 Len : 36 Seq# : 80000004 Chksum : 0 xdcc8 Options : (DC) Net mask : 0.0.0.0 Tos 0 metric: 1 E type : 2 Forwarding Address :0.0.0.0 Tag: 1,47,初始状

18、态的LSA,随着邻居关系向邻接关系的过渡,这些ROUTER LSA会根据从对方学到的LSA信息，发生一些变化，比如生成NETWORK LSA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-Router LSA,48,LSA交换之后接下来是？,广播和NBMA网络中，DR产生NETWORK LSA，同时ROUTER LSA也发生了一些变化 PTP和PTMP网络中产生了POINT-TO-POINT类型的ROUTER LSA 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,具体的计算过程参见我们将要介绍的第四部分,49,问题,LSA主

19、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？,50,第1章 OSPF协议基本概念 第2章 OSPF网络类型 第3章 OSPF路由计算过程 第4章 LSA链路状态通告 第5章 设计规划OSPF网络,51,OSPF区域,OSPF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,52,Transit 区域,接收如下类型的LSA： S

20、ummary LSA External LSA,53,Transit 区域,54,Stub 区域,允许学习Summary LSAs 拒绝type 5 LSA Default LSA作为summary LSA注入到该区域，用以弥补学不到type 5 LSA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,55,Stub 区域,56,完全Stubby区域,拒绝具体的summary LSA 拒绝所有的external LSA Default LSA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,57,完全Stubby区域,58,NSSA区域,有stub区的优点，但是允许路由引入 引入了新的LSA类型：external LSA (type 7) Type 7 LSAs 泛洪到NSSA的整个区域 该区