OSPF工作原理及配置

BENET3.0第二学期课程 OSPF工作原理及单区域配置 内容简介 OSPF简介 OSPF优势 OSPF术语 OSPF计算原理 hello数据包 DR和 BDR 链路状态更新 OSPF单区域配置 OSPF单区域可先配置 OSPF配置检查 OSPF简介 开放最短路径优先协议（ OSPF） Open Shortest Path First 链路状态路由选择协议 支持大型网络 划分 区域 （ area）网络，方便扩展 快速响应网络变化、触发更新 网络带宽占用少、路由收敛速度快 支持可变长子网掩码 OSPF优势 在 OSPF网络中， 没有跳数的限制 分配 IP地址时，可以使用 变长子网掩码 OSPF使用 IP组播来发送链路状态更新 OSPF比 RIP收敛得更快 OSPF能 对网络进行逻辑定义 ，将网络 分 在不同的 区域 中 OSPF有 身份鉴别机制 OSPF术语 AS： Autonomous System；在同一个组织管理下使用相同策略的设备的集合。 DR、 BDR：网络上的路由器会选举最高的 priority的路由器为指定路由器（ DR）第二高的 priority的路由器为备份指定路由器（ BDR） COST成本 = 100,000,000 / 接口的带宽 如： 10M以太网的 cost = 100M / 10M = 10 如： 56K广域网专线的 cost = 100 / 56K = 1785 区域 默认 Area 0为骨干区域 理论上其它区域需要和骨干区域相连 OSPF计算原理 邻居表（ neighbor table） 通过 hello报文和保持时间，来发现并保持邻居关系 拓扑表（ topology table） 学习到达所有网络的链路状态，并形成全网络拓扑 通过 SPF算法，最终形成 路由表（ routing table） 最短路径优先（ SPF）根据拓扑表的信息，算出到每个目标网络的最低成本路由 hello数据包 hello数据包包括： Router ID 路由器 ID（路由器唯一标识，可能是路由器的 loopback接口地址，如没有 loopback接口 IP，则为各接口中最高的一个） Hello/Dead intervals* hello/Dead间隔周期，默认为 10和 40 Neighbors 邻居路由器 ID Area-ID* 区域 ID Router Priority 路由器优先级 DR IP Address 在多访问网络（如以太网）中指定路由器 BDR IP Address 在多访问网络（如以太网）中备份指定路由器 Authentication password* 认证 Stub Area Flag* 残余区域标识 注：带“ *”的部分在相邻的路由器上必须一致，即上述四部分信息相同的两台路由器说明为邻居关系 DR和 BDR hello机制选举代表当前网络的 DR和 BDR 每台路由器和 DR / BDR相邻 DR BDR DR和 BDR 通过组播发送 Hello 报文 具有最高 OSPF 优先级 的路由器会被选为 DR 范围是 0 255（缺省为 1） 具有 0优先级的路由器将 不能 成为 DR 或者 BDR 如果 OSPF 优先级相同具有最高 路由器 ID 的路由器会被选为 DR P=1 P=0 P=1 P=3 P=2 Hello DR BDR 设置及查看路由器接口的优先级 设置 s0接口的优先级 Router(config)# interface s0 Router(config-if)# ip ospf priority 100 显示接口的优先级信息 Router# show ip ospf interface s0 链路状态更新（ LSU） 在 广播型 网络里，路由器使用 Hello 协议选举出一个 DR， Hello 报文使用多播地址 224.0.0.5 周期性发送，并通过这个过程自动发现路由器邻居 Update Update DROther DROther DROther DR BDR (224.0.0.5) (224.0.0.5) (224.0.0.5) (224.0.0.6) (224.0.0.6) Update (b) Update Update DROther DROther DROther DR BDR (224.0.0.5) (224.0.0.5) (224.0.0.5) (224.0.0.6) (224.0.0.6) (c) Update Update Update 链路状态更新（ LSU） 所有 DR工作在 224.0.0.6组播地址下 所有其他 OSPF路由器工作在 224.0.0.5组播地址下 OSPF链路状态更新有版本号机制，可有效避免网络传输延时 通过 Hello协议发现邻居 无需 DR/BDR选举 OSPF信息发送至 224.0.0.5 点到点链路 选择路径 图中从路由器 A到路由器 C有两条路径 通过 OSPF算法，路由器 A将选择 A-B-C 而不选择 A-C的直接路径 OSPF单区域配置 (config)#router ospf 系统进程号 (config-router)#network 直连网络 反向掩码 area 区域号 反向掩码：将网络掩码中的“ 0”和“ 1”互换 区域号：默认为 0,表示骨干区域 如： (config)#router ospf 1 (config-router)#network 10.0.0.0 0.255.255.255 area 0 通配符掩码 (config)# router ospf 100 (config-router)# network 2.3.6.0 0.0.0.255 area 0 表示可以是 2.3.6.0 这个网段的任意主机 (config-router)# network 2.2.2.2 0.0.0.0 area 0 表示唯一地址为 2.2.2.2 （常用于设定接口地址 ) (config-router)# network 0.0.0.0 0.0.0.0 area 0 表示可以是任意网段的任意主机 路由器 ID 是一个 32位的二进制数 OSPF识别路由器的号码 缺少情况下是路由器所有接口中最大 IP地址 可以是 LOOPBACK接口的最大 IP地址 注： LOOPBACK本地回环逻辑测试接口，是虚拟接口，而不是物理接口，是一直处于激活状态的 ,可用于测试路由器的存活状态 COST设置 (config-if)#ip ospf cost 成本值 OSPF配置检查 #show ip protocols 显示当前路由器中所启动的 IP路由协议 #show ip route 显示所有 (被路由器学习到的 )IP路由表 #show ip ospf interface 显示每个接口的区域 ID和邻居基本信息 OSPF配置检查 #show ip ospf 显示 OSPF计时器和状态统计值 #show ip ospf neighbor detail 显示 DR、 BDR和邻居的相关信息 #show ip ospf database 显示 OSPF链路状态数据库（ LSDB） OSPF配置检查 #clear ip route * 将 IP路由表清空，使 OSPF重新计算路由表 #debug ip ospf option 显示路由器相互作用在 hello，交换，泛洪等期间 实验 1点到点 OSPF 实验拓扑及 IP地址 实验 1要求 1、给路由器分别命名主机名。例如：路由器 A：RouterA。定义进入特权模式的密码为： cisco。 2、根据拓扑图配置接口 IP地址。 3、在 DCE端配置时钟。 4、分别在两台路由器上起 OSPF，并做通告。 实验 1检测 在全局模式下使用指令： show ip route，观察路由表。 在路由器 B上运行 show ip ospf neighbors命令可以显示这个路由器邻居的状态。 实验 2 在广播型网络中配置 OSPF 实验拓扑及 IP地址 实验 2要求 1、给路由器分别命名主机名。例如：路由器 A： RouterA。定义进入特权模式的密码为： cisco。 2、根据拓扑图配置接口 IP地址。 3、分别在 4台路由器上起 OSPF，并做通告。 4、在路由器 A上设置 ospf 优先级为 100, 在路由器 B上设置ospf 优先级为 0, 在路由器 C上设置 ospf 优先级为 2, 路由器 D上默认的优先级为 1。 (config-if)# ip ospf priority number 5、修改路由器的环回口 ospf的类型。 (config-if)# ip ospf network point-to-point 实验 2检测 在路由器的特权模式下使用指令： show ip ospf neighbor，观察 ospf 邻居表。 使用命令 show ip route显示路由器上的路由表。 BENET3.0第二学期课程 OSPF多区域原理与配置 理论部分 课程回顾 内容回顾 动态路由的分类包括哪些？ OSPF保存的三张表作用分别是什么？ Router ID的作用以及选举原理？ OSPF的度量值是什么？ 29 技能展示 会处理与 OSPF邻居建立相关的常见故障 会指定 DR和 BDR 会出来产生 OSPF路由震荡的一些常见问题 理解 OSPF区域、 LSA、路由器类型的概念 了解 OSPF LSDB、路由表的形成过程 30 本章结构 OSPF多区域原理与配置 OSPF邻接关系 完全邻接关系的建立 OSPF的网络类型 多址网络中的 DR和 BDR OSPF的路由传播 OSPF的多区域 生成 OSPF多区域的原因 路由器的类型 区域的类型 链路状态数据库 链路状态数据库的组成 链路状态通告 OSPF多区域配置验证 邻居、邻接等配置 配置多区域 OSPF OSPF多域配置 31 OSPF包类型 状态名称 描述 Hello 建立和维护同邻居路由器的邻接关系 数据库描述包 DBD 描述每台 OSPF路由器的链路状态库的内容 链路状态请求包 LSR 请求链路状态数据库的部分内容 链路状态更新包 LSU 传送链路状态数据通告 LSA给邻居路由器 链路状态确认包 LSAck 确认邻居发过来的 LSA已经收到 Hello用于发现和维护邻居关系，并保证邻居间双向通信 DBD和 LSR报文用于建立邻接关系 LSU和 LSAck报文用于实现 OSPF可靠的更新机制 32 RB OSPF邻接关系的建立 Down Down Init 2-way 2-way Full Hello(neighbor=“ ”) Hello(neighbor=“RA”) Hello(neighbor=“RB”) Hello(neighbor=“ ”) Init DBD（ Seq） DBD（ Seq） ExStart ExStart DBD DBD ExChange ExChange LSR Loading LSU LSR LSU Loading Full RA 33 OSPF邻居关系的建立 建立 OSPF邻居关系需要满足的条件 Area-id相同 Hello Interval和 Dead Interval相同 Stub区域标记相同 OSPF邻居关系无法建立的处理 物理链路的检查 设备配置的检查 34 OSPF的网络类型 路由器接口类型不同，在建立邻接关系的时候，OSPF路由器执行的操作也略有不同 OSPF定义了一下 4种网络类型 点到点网络（ Point-to-Point） 广播多址网络（ Broadcast） 非广播多址网络（ NBMA） 点到多点网络（ Point-to-Multipoint） 35 OSPF多址网络中的 DR和 BDR4-1 A C B D E A B C D E 广播网络中 建立邻接关系 构成 n(n一 1) 2个 邻接关系 36 OSPF多址网络中的 DR和 BDR4-2 指定路由器（ DR） A C B D E A B C D E （ DR） （ DR） 37 OSPF多址网络中的 DR和 BDR4-3 通过 Hello报文选择 DR和 BDR来代表 OSPF网段 其他路由器 (DRothers)只和 DR及 BDR形成邻接关系 DR BDR 38 OSPF多址网络中的 DR和 BDR4-4 DR和 BDR的选举过程 优先级为 0不参与 DR和 BDR选举 通过组播发送 Hello报文 P=1 P=0 P=1 P=3 P=2 Hello DR BDR 39 OSPF建立邻接关系过程总结 发送 Hello消息 接口类型为点到点 接口类型为点到多点 接口类型为广播 接口类型为 NBMA 选择 DR和BDR 发送 DBD 请求 /发送 LSU 生成完整的 LSDB 形成完全邻接关系 40 OSPF路由传播 通过泛洪保证每一个节点数据库都可以更新 最终保证所有节点数据库的统一性的过程 泛洪使用的 OSPF报文 链路状态更新报文 链路状态确认报文 41 小结 请思考： 如何选举 DR和 BDR？ OSPF邻接关系建立过程？ OSPF包括哪几种报文，其作用分别是什么？ 42 OSPF多区域的生成 生成 OSPF多区域的原因 改善网络的可扩展性 快速收敛 Area 0 Area 1 43 OSPF的三种通信量 域内通信量（ Intra-Area Traffic） 单个区域内的路由器之间交换数据包构成的通信量 域间通信量（ Inter-Area Traffic） 不同区域的路由器之间交换数据包构成的通信量 外部通信量（ External Traffic） OSPF域内的路由器和另一个自治系统内的路由器之间交换数据包构成的通信量 44 OSPF的路由器类型 其它 AS Area 0 Area 1 Area 2 内部路由器 内部路由器 内部路由器 区域边界路 由器 /ABR 区域边界路 由器 /ABR 自治系统边界路 由器 /ASBR 只保存本区域内 的链路状态信息 用来连接区域 0 和其他区域 用来连接 OSPF的 AS 与外部其他的路由 45 OSPF的区域类型 2-1 OSPF的区域类型 骨干区域 Area 0 非骨干区域根据能够学习的路由种类来区分： 标准区域 末梢区域（ stub） 完全末梢（ Totally stubby）区域 非纯末梢区域（ NSSA） 46 OSPF的区域类型 2-2 Area 0 Area 1 Area 2 RIP 标准区域 ASBR ABR ABR 将 Area 1的链路状态信息汇总后发送到 Area 0 将其他区域的链路 状态 信息汇总后发送给 Area 1 1.能学习其他区域的路由 2.能学习外部路由 ASBR负责将外部路由 注入到 OSPF的网络中 47 OSPF链路状态数据库 链路状态数据库的组成 每个路由器都创建了由每个接口、对应的相邻节点和接口速度组成的数据库 链路状态数据库中每个条目称为 LSA（链路状态通告），常见的有六种 LSA类型 48 OSPF链路状态通告 4-1 链路状态 通告（ LSA） 类型 类型 代码 描述 用途 Type 1 路由器 LSA 由区域内的路由器发出的 Type 2 网络 LSA 由区域内的 DR发出的 Type 3 网络汇总 LSA ABR发出的，其他区域的汇总链路通告 Type 4 ASBR汇总 LSA ABR发出的，用于通告 ASBR信息 Type 5 AS外部 LSA ASBR发出的，用于通告外部路由 Type 7 NSSA外部 LSA NSSA区域内的 ASBR发出的，用于通告本区域连接的外部路由 49 OSPF链路状态通告 4-2 路由器 LSA（ Router LSA） Link 1 Link 2 Link 3 Type=1 Router ID = 192.168.30.