SwitchRouter第15课-OSPF.pptVIP

路由器交换机安装与调试技术提高课程,网络工程系网络技术教研室,第7章 OSPF协议,学习目标,叙述OSPF路由协议的原理 配置OSPF协议,学习完本课程，您应该能够：,OSPF协议概述,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通过LSA描述网络拓扑,OSPF通过链路状态描述网络的拓扑结构,OSPF将不同的网络拓扑抽象为以下四种类型： 该接口所连的网段中只有本路由器自己。(stub networks) 该接口通过点到点的网络与一台路由器相连。(point-to-point networks) 该接口通过点到多点的网络与多台路由器相连。(point-to-multipoin) 该接口通过广播与多台路由器相连。,对以太网的链路状态描述,link id: 10.0.0.0 /*网段*/ data : 255.0.0.0 /*掩码*/ type : StubNet （3） /*类型*/ metric : 50 /*花费*/,对PPP的链路状态描述,/* 对本接口网段地址的描述 */ link id: 20.0.0.0 /*网段*/ data : 255.0.0.0 /*掩码*/ type : StubNet （3） /*类型*/ metric : 5 /*花费*/ /* 对路由器RTB的描述 */ link id: 2.2.2.2 /*RTB的router id*/ data : 20.0.0.2 /*RTB的接口地址*/ type : Router （1） /*类型*/ metric : 5 /*花费*/,对Frame-relay的链路状态描述,link id: 40.0.0.1 /*网段*/ data : 255.255.255.255 /*掩码*/ type : StubNet （3） /*类型*/ metric : 5 /*花费*/ link id: 3.3.3.3 /*RTF的router id*/ data : 40.0.0.2 /*RTF的接口地址*/ type : Router （1） /*类型*/ metric : 5 /*花费*/ link id: 4.4.4.4 /*RTE的router id*/ data : 40.0.0.3 /*RTE的接口地址*/ type : Router （1） /*类型*/ metric : 5 /*花费*/,对X.25的链路状态描述,link id: 30.0.0.3 /*网段中DR的接口地址*/ data : 30.0.0.1 /*本接口的地址*/ type : TransNet (2) /*类型*/ metric : 50 /*花费*/ /*DR (6.6.6.6) 生成的LSA:*/ Net mask : 255.255.255.0 Attached 30.0.0.1 router Attached 30.0.0.2 router Attached 30.0.0.3 router,加上LSA的头(head)结构,Type : Router /*LSA的类型*/ ls id : 1.1.1.1 /*LSA的标识*/ adv rtr : 1.1.1.1 /*生成该LSA的路由器*/ ls age : 4 /*本条LSA的老化时间*/ len : 108 /*LSA的长度*/ seq# : 80000001 /*LSA的序列号*/ cksum : 0x3543 /*较验和*/ Link count: 7 /*本LSA中包含的连接个数*/,OSPF协议计算路由过程,(4)每台路由器分别以自己为根节点计算最小生成树,OSPF协议计算路由过程,OSPF协议计算出路由主要有以下三个步骤： 描述本路由器周边的网络拓扑结构，并生成LSA。 将自己生成的LSA在自治系统中传播，并同时收集所有的其他路由器生成的LSA，生成LSDB（链路状态数据库）。 根据LSDB，以自己为根节点，使用SPF算法计算出一棵最短路径树，由这棵树得到了到网络中各个节点的路由表。,运行SPF算法计算路由,OSPF的五种协议报文,Hello报文 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,OSPF的邻居状态机,选举 DR,DR (村长) 的选举过程,登记选民 本网段内的OSPF路由器; 本村内的18岁以上公民。 登记候选人 本网段内的priority0的OSPF路由器; 本村内的30岁以上公民，且在本村居住3年以上。 竞选演说 所有的priority0的OSPF路由器都认为自己是DR。 所有的候选人都自认为应该当村长; 投票 选priority值最大的，若priority值相等，选Router ID最大的; 选年纪最大，若年龄相等，按姓氏笔划排序;,DR选举中的指导思想,选举制 DR是各路由器选出来的，而非人工指定的。 终身制 DR一旦当选，除非路由器故障，否则不会更换。 世袭制 DR选出的同时，也选出BDR来。DR故障后，由BDR接替DR成为新的DR,OSPF在大型网络中可能遇到的问题,LSDB非常庞大，占用大量存储空间。 计算最小生成树耗时增加，CPU负担很重。 网络拓扑结构经常发生变化，网络经常处于“动荡”之中。,划分区域,划分区域之后的OSPF协议,划分成区域之后，给OSPF协议的处理带来了很大的变化。 区域的边界是路由器，这样会有一些路由器属于不同的区域，这样的路由器称作区域边界路由器ABR，而一个网段只能属于一个区域。 每一个网段必须属于一个区域，或者说每个运行OSPF协议的接口必须指明属于某一个特定的区域，区域用区域号（Area ID）来标识。区域号是一个从0开始的32位整数。 不同的区域之间通过ABR来传递路由信息。,区域间的路由计算,区域间的路由计算,只有同一个区域内的路由器之间会保持LSDB的同步，网络拓扑结构的变化首先在区域内更新。 区域之间的路由计算是通过ABR来完成的。ABR首先完成一个区域内的路由计算，然后查询路由表，为每一条OSPF路由生成一条Type3类型的LSA，内容主要包括该条路由的目的地址、掩码、花费等信息。然后将这些LSA发送到另一个区域中。 在另一个区域中的路由器根据每一条Type3的LSA生成一条路由，由于这些路由信息都是ABR发布的，所以这些路由的下一跳都指向该ABR。,划分区域之后的好处,减小了LSDB的庞大程度。 减少计算最小生成树，减轻了CPU的负担。 由于划分区域后ABR是根据本区域内的路由生成Type3的LSA，则可以根据IP地址的规律先将这些路由进行聚合后再生成LSA，这样做可以大大减少自治系统中LSA的数量。 划分区域之后，网络拓扑的变化首先在区域内进行同步，如果该变化影响到聚合之后的路由，则才会由ABR将该变化通知到其他区域。大部分的拓扑结构变化都会被屏蔽在区域之内了。,骨干区域和虚连接,通过骨干区域解决路由自环,所有的ABR将本区域内的路由信息封装成Type3的LSA后，统一的发送给一个特定的区域（Area0），再由该区域将这些信息转发给其他区域。在这个特定区域内，每一条LSA都确切的知道生成者信息。在其他区域内所有的到区域外的路由都会发送到这个特定区域中，所以就不会产生路由自环。这个“特定区域”就是骨干区域。由上面的分析可知：所有的区域必须和骨干区域相连，也就是说，每一个ABR连接的区域中至少有一个是骨干区域。而且骨干区域自身也必须是连通的。,虚连接,虚连接是指在两台ABR之间，穿过一个非骨干区域（转换区域transit Area），建立的一条逻辑上的连接通道。可以理解为两台ABR之间存在一个点对点的连接。“逻辑通道”是指两台ABR之间的多台运行OSPF的路由器只是起到一个转发报文的作用（由于协议报文的目的地址不是这些路由器，所以这些报文对于他们是透明的，只是当作普通的IP报文来转发），两台ABR之间直接传递路由信息。这里的路由信息是指由ABR生成的Type3的LSA，区域内的路由器同步方式没有因此改变。,何时需要运行OSPF协议,网络的规模 网络中的路由器在10台以上；中等或大规模的网络 网络的拓扑结构 网络的拓扑结构为网状，并且任意两台路由器之间都互通的需求 其它特殊的需求 要求路由变化时能够快速收敛，要求路由协议自身的网络开销尽量降低 对路由器自身的要求 运行OSPF协议时对路由器的CPU的处理能力及内存的大小都有一定的要求，性能很低的路由器不推荐使用OSPF协议、,配置OSPF协议划分区域,划分区域的基本原则 按照自然的地区或者行政单位划分 按照网络中的高端路由器来划分 按照IP地址的规律 一些制约条件 区域的规模 与骨干区域连通 ABR的处理能力,OSPF的故障排除,配置故障排除 首先检查是否已经启动并且正确配置了OSPF协议 局部故障排除 检查两台直接相连的路由器之间协议运行是否正常 全局故障排除 从