第11章 开放式最短路径优先OSPF.ppt

1、第11章 开放式最短路径优先OSPF,要求： 1掌握OSPF的特点； 2掌握OSPF区域划分的思想； 3 掌握OSPF路由汇总的方法； 4 掌握OSPF路由计算的方法； 5 掌握OSPF各种报文的功能。,11.1 回顾SPF思想 通过交换链路状态，让AS中的每个路由器都有一张该AS的网络拓扑结构图。 节点：路由器；边：网络。 使用Dijkstra算法求最短路径，计算该路由器到其它目的站的最短路径，然后更新路由表。 （1）优点 每个路由器使用相同的原始数据。 适合大规模的AS。,（2）步骤 检查直接相邻的路由器状态：周期性发测试报文，并按“n中取k”原则进行状态检查 。 路由器周期性广播它的各个

2、链路状态。所有参与SPF的路由器负责转发收到的链路状态 。 收到链路状态的路由器更新自己的网络拓扑图，并计算最短路径 。,11.2 OSPF的发展 （1）1989.10 ，OSPF1（RFC1131） （2）1998.4， OSPF2（RFC2328） （3）1999.12，OSPF3（RFC2740，用于IPv6）,11.3 OSPF的特点 （1）基于SPF，适用于大规模网络，最多可支持数千个路由器 （2）支持VLSM和CIDR （3）具有较强的健壮性和可扩展性 （4）不产生路由循环 （5）收敛速度快 （6）提供服务类型路由和负载均衡功能 （8）提供安全性,11.4 OSPF中的区域（Are

3、a） 思想：减少参与链路状态交换的路由器群组规模 方法：多区域技术 （1）区域划分：把网络分成较小的块或区域，且只要求同一区域的路由器交换链路状态 每个区域都有一个编号，每个AS都必须有Area 0 ，称为骨干区域 （2）若干概念 内部路由器：所有接口都在同一区域 如RT1，RT2，RT5，RT6，RT8，RT9，RT12 区域边界路由器（ABR）: 接口属于不同的区域 如RT3，RT4，RT7，RT10，RT11 骨干路由器: 所有的ABR和骨干区域中的内部路由器 AS边界路由器（ASBR）：与其它AS相连 如RT5，RT7,Area 0,Area 1,Area 2,Area 3,Virtu

4、al Link,ABR,ABR,ABR,ABR,ABR,ASBR,ASBR,RT5,RT7,同一区域内的路由器交换所有的信息，而对同一 AS中其它区域的路由器隐藏它的详细拓扑结构 骨干区域可能不连续，但可通过定义虚链路实现 互通，如RT10与RT11 骨干区域在区域之间分发路由信息，非骨干区域 不能进行直接的路由信息交互 规定区域内路由器个数200，但最好50 路由汇总采用CIDR技术,（3）说明,11.5 OSPF-2报文 首部格式,报文类型 HELLO: 发现和维护邻居（测试可达性） 数据库描述: 初始化网络拓扑数据库 链路状态请求: 请求邻站传送链路状态信息 链路状态更新:（对请求的响应

5、）广播链路状态 链路状态确认: 对更新报文的确认,源路由器所在区域,0：不鉴别 1：口令鉴别 OSPF-2支持MD5，还可扩充,扩散协议,交换协议,1. HELLO报文 作用： 发现和维护邻居，检测链路是否可用 选举指定路由器和后备指定路由器 建立邻接关系（双向连通性）,（1）发现和维护邻居 a. 路由器R定期在所有接口上广播Hello报文 b. 相邻路由器S收到后，判断R是否在自己的相邻路由器列表中 若没有，则加入，并建立单向关系（S知道，但R还不知道） c. S定期向所有接口广播Hello报文，包含了自己知道的所有邻居 d. R发现自己是S的邻居，则双向关系建立 e. 如果在一段时间内没有

6、收到某个邻居的广播，则邻居关系解除,（2）报文格式 HELLO间隔(10s): 组播间隔 路由器死亡间隔(Hello的4倍) ：40s内未收到某邻居的Hello报文，邻居关系解除 邻站IP地址: 发送方最近收到Hello报文的所有邻站, 优先级: 选举指定路由器和后备指定路由器 通常优先级高的当选(相同时选IP地址比较大的) 且一经当选，不轻易更换,建立邻居关系的条件 (1) 位于相同的区域 (2) 通过安全认证 (3) 相同的Hello和死亡间隔,相当于RIP的30s更新定时器,相当于RIP的180s路由超时定时器, 指定路由器（DR） 在一个连接有多个路由器的网络上，指定其中一个路由器负责

7、向外发送该网络中所有链路状态信息,后备指定路由器: DR的接班人（防止DR失效）,拓扑图中，抽象成,若R1为DR，则只有R1对外发一个网络LSA，通告该处链路状态,2. 数据库描述报文：交换协议 作用：相邻路由器建立连通性后交换信息来初始化网络拓扑数据库（数据库同步） （该数据库称LSDB：Link State DataBase，存放各种LSA）,若干个LSA首部, 数据库序号：描述报文可能有多个，需编序,序号、I、M结合， 作用类似分片控制, Ms位的作用（Master-Slave，主从位）,交换过程 第一步：交换双方确定主从关系 先提出的一方发送一个没有链路描述的请求报文，将自己置为主方

8、收到请求的一方发送一个相同格式的“确认”报文，将自己置为从方, Ms位的作用（Master-Slave，主从位）,交换过程 第一步：交换双方确定主从关系 先提出的一方发送一个没有链路描述的请求报文，将自己置为主方 收到请求的一方发送一个相同格式的“确认”报文，将自己置为从方,先提出方发请求报文 置自己为主方,1,收到方发“确认”报文 置自己为从方,0, Ms位的作用（Master-Slave，主从位）,交换过程 第一步：交换双方确定主从关系 先提出的一方发送一个没有链路描述的请求报文，将自己置为主方 收到请求的一方发送一个相同格式的“确认”报文，将自己置为从方,问题 ：若双方同时请求，怎么办？

9、 （Tie-Breaking算法：比较地址，大者为主） 第二步 ：非对称交换 主路由器发送，从路由器“确认”收到的报文，并附带自己的数据库描述记录 思考：主发送完，但从未完，怎么办？ （主发送M位置0的空报文并等待确认）, 一条“LSA首部”描述一条链路 链路类型共5种 此处仅LSA首部，没有任何链路状态记录的内容，接收方需通过链路状态请求报文去获得,3、链路状态请求报文 对没有链路状态记录内容的链路或信息过时的链路，请求邻站发送更新信息,4、链路状态更新报文 （扩散协议） 定期(至少30分钟)组播链路状态记录内容，以“维护”网络拓扑数据库 对链路状态请求的响应,LSA的个数,类型为3的OSP

10、F首部,类型为4的OSPF首部,5、链路状态确认报文 对链路状态更新报文的确认 发回收到的LSA的首部来确认,6、核心内容：链路状态通告LSA （Link State Advertisement）,（1）首部：20字节, 链路状态序号：使得接收方可以判断收到的对某条链路的描述是否是最新的 (一条链路的状态会变化，描述会多次出现，每次赋予不同序号) 链路状态年龄：该LSA产生后经历的秒数 （MaxAge=3600s，此时删除）,链路状态序号,链路状态年龄,链路状态类型, 链路状态类型和链路状态ID：指示LSA的格式与功能,链路状态ID,类型1：路由器链路 本区域内如右图所示的链路 路由器R1通告

11、它的所有接口状态,类型2：网络链路 本区域内如左图所示的多点接入网 由指定路由器DR通告该组路由器,类型3：Summary链路（到网络） ABR产生的所连区域内到网络的汇总链路，向骨干通告 骨干区汇总后的到网络的链路，向非骨干区域通告,汇总后,隐藏细节,类型4：Summary链路（到ASBR） ABR产生的到ASBR的汇总链路（类似于类型3）,类型5：外部链路 ASBR通告的到外部系统的链路,同一区域的路由器保持相同的LSDB 包含三方面内容： 本区路由器发出的类型1和类型2的LSA 发自本区ABR的属于骨干区和其它区的类型3和类型4的LSA 发自ASBR的外部LSA（不改变）,Area 0,

12、Area 1,Area 2,Area 3,Virtual Link,ABR,ABR,ABR,ABR,ABR,ASBR,ASBR,RT5,RT7, LSA格式示例, ,LSA首部,Link ID,类型=1,Link Data,如：路由器LSA格式,描述一个Link,有多个ToS时，每个特殊的ToS一项,（路由器的身份） V：Virtual Link E：ASBR B：ABR,Type Description Link ID Link Data 1 Point to point link Neighbor Router ID Interface IP Address 2 Link to a tra

13、nsit network Interface address of DR Interface IP Address 3 Link to a stub network IP network number IP Address mask 4 Virtual link Neighbor Router ID Interface IP Address,10,1,3,202.196.48.0/24,设R1 是ABR， R1的三个接口： 左：203.19.2.1 右：202.196.48.1 下：198.22.5.1,203.19.2.2/24,198.22.5.2/24（DR）,如：网络LSA格式,由网络

14、掩码和LSA首部中的链路状态ID（DR的接口IP地址）可推出网络号 202.196.48.0,202.196.48.0/20,202.196.48.1,（DR）,DR发出的网络LSA,11.6 OSPF路由计算 1、域内路由计算 运行SPF算法 2、域间路由计算 一个域内的ABR（设为R1）首先产生汇总路由，通告给其它ABR ABR收到这个通告后，在本地路由表中生成新的路由条目，下一跳指向R1，之后把这些信息传递给其它IR 3、AS外部路由计算 ASBR把其它AS的路由扩散到末梢区域外的所有区域 路由器收到ASBR的通告后，把这些路由条目作为ASBR的叶子，添加到以自己为根的最小生成树中 依据最小生成树生成路由表,11.7 说明 1、OSPF-2与OSPF-1相比 路由器地址统一改为路由器ID（为每个路由器唯一分配） 鉴别支持MD5，可进一步扩充 报文中增加了选项字段，携带的信息量增加，控制能力增强 2、 OSPF-3与OSPF-2相比 原理同OSPF-2，用于IPv6 功能更强，通用性和扩展性更好 基本抛弃IP地址概念，侧重于说明拓扑结构 去掉了鉴别功能（由IPv6来保障） 3、接口有限自动机 邻居有限自动机,与OSPF-3一致,便于正确实现,参阅RFC2740或张宏科等路由器原理与技术（国防工业版2003）,