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开放式最短路径优先协议 OSPF 本章内容 OSPF工作原理OSPF的报文类型OSPF的邻居状态与数据库同步OSPF的区域概念OSPF网络类型OSPF基本配置OSPF路由器类型LSA类型OSPF路由汇总与配置 OSPF特殊区域类型OSPF虚链路与配置 课程议题 链路状态路由协议的特点 链路状态路由协议特征 对网络发生的变化能够快速响应 当网络发生变化的时候发送触发式更新 triggeredupdate 发送周期性更新 链路状态刷新 间隔时间为30分钟 链路状态数据结构 邻居表 neighbortable 也叫adjacencydatabase 存储了邻居路由器的信息 如果一个OSPF路由器和它的邻居路由器失去联系 在几秒中的时间内 它会标记所有到达那条路由均为无效并且重新计算到达目标网络的路径 拓扑表 topologytable 一般叫做LSDB OSPF路由器通过LSA学习到其他的路由器和网络状况 LSA存储在LSDB中 路由表 routingtable 也就是我们所说的路由表了 也叫forwardingdatabase 包含了到达目标网络的最佳路径的信息 课程议题 OSPF的工作机制概述 OSPF与RIP OSPF不再采用跳数的概念 而是根据接口的吞吐率 拥塞状况 往返时间 可靠性等实际链路的负载能力定出路由的代价 同时选择最短 最优路由并允许保持到达同一目标地址的多条路由 从而平衡网络负荷 OSPF支持不同服务类型的不同代价 从而实现不同QoS的路由服务 OSPF路由器不再交换路由表 而是同步各路由器对网络状态的认识 OSPF邻居关系 路由器和别的路由器交换hello包 目标地址采用多播地址hello包交换完毕 邻接关系形成 接下来通过交换LSA和对接收方的确认进行同步LSDB 对于OSPF路由器而言 进入完全邻接状态 如果需要的话 路由器转发新的LSA给其他的邻居 来保证整个区域内LSDB的完全同步 OSPF泛洪机制 OSPF路由器类型 内部路由器区域边界路由器骨干路由器自治系统边界路由器 LSDB LSA 描述本地路由器或网络的数据单元 对路由器来说 它描述了路由器的接口状态和邻接状态 SPF算法 SPF算法是OSPF路由协议的基础 SPF算法有时也被称为Dijkstra算法 这是因为最短路径优先算法SPF是Dijkstra发明的 课程议题 OSPF报文类型 OSPF报文 OSPF报文是由多重封装构成的 封装在IP头部内的是5种OSPF报文类型中的一种 每一种报文类型都是由一个OSPF报文头部开始 这个OSPF报文头部对于所有的报文类型都是相同的 OSPF报文 续 OSPF有5种分组类型Hello数据库描述 DBD 链路状态请求 LSR LSULSAck Hello报文 Hello协议用来建立和保持OSPF邻居关系 采用多播地址224 0 0 5 Hello报文 续 Hello Deadintervals Hello间隔和失效间隔 定义了发送hello包频率 默认在一个多路访问网络中间隔为10秒 dead间隔是4倍于hello包间隔 邻居路由器之间的这些计时器必须设置成一样 否则将不会建立邻接关系 数据库描述报文 此报文类型用于描述 而非实际地传送链路状态数据库内容 DBD交换过程按询问 应答方式进行 链路状态请求报文 报文用于请求相邻路由器链路 状态数据库中的一部分数据 链路状态更新报文 链路状态更新报文用于把LSA发送给它的相邻节点 这些更新报文是用于对LSA请求的应答 有5种不同的LSA报文类型 这些报文类型用从1到5的类型号标识 LSA报头格式 LSA使用一个通用的头格式 头20字节长并附加于标准的24字节OSPF头后面 LSA头惟一地标识了每种LSA 链路状态确认报文 OSPF的特点是可靠地分布LSA报文 可靠性意味着通告的接收方必须应答 课程议题 OSPF的邻居状态与数据库同步 建立双向通讯 发现网络路由和添加链路条目 完全邻接状态 OSPF状态 维护路由选择信息 OSPF链路状态序列号 LSDB中的每个LSA记录都有个序列号 序列号是32位长 以0 x80000001开头 0 x7FFFFFFF结尾 OSPF路由器默认每30分钟洪泛一次LSA来保证LSDB的同步 每洪泛1次 序列号就加1 课程议题 OSPF区域概念 OSPF区域 太过频繁的SPF计算 造成路由器CPU负载过重 路由表过大 LSDB过大 解决方案 将网络划分成多个OSPF区域 这种能力称为分层区域路由选择 SPF的计算频率更低路由选择表更小降低了链路状态更新 LSU 的开销 区域概念 OSPF的网络设计要求是双层层次化 2 layerhierarchy 包括如下2层 中转区域常规区域 区域标识 区域ID可以表示成一个十进制的数字 也可以表示成一个点分十进制的数字 OSPF区域特征 减少了路由选择表条目 将区域内拓扑变化的影响限制在本地 将LSA扩散限制在区域内 要求采取层次网络设计 课程议题 OSPF网络类型 OSPF的网络类型 OSPF有4种网络类型广播式非广播式点到点点到多点 广播式网络 多路访问 Multiaccess 广播型网络中 比如以太网和TokenRing 需要进行DR BDR的选举 所有的非DR BDR 即DROTHER 路由器和DR BDR形成完全邻接关系 即DROTHER通过DR BDR交换信息 DR和BDR的选举 优势 减少路由更新数据流管理链路状态同步 DR和BD的选举 续 当选举DR BDR的时候要比较Hello包中的优先级 priority 优先级高的为DR 次高的为BDR 默认优先级都为1 在优先级相同的情况下就比较RID RID等级最高的为DR 次高的为BDR 当你把优先级设置为0以后 OSPF路由器就不能成为DR BDR 只能成为DROTHER 当网络中新加入一个优先级更高的的路由器 不会影响现有的DR BDR 除非DR出故障 BDR随即升级为DR 并重新选举BDR 如果是BDR出故障了就重新选举BDR 非广播式网络 NBMA网络比如帧中继 ATM和X 25 没有广播的能力 有了非广播式模型 DR和BDR被选出 并且所有路由器与它们形成邻接 这个联盟实现了优化扩散 因为所有LSA被送到DR 同时DR将它们扩散到网络中每一个单独的路由器上 因为广播式性能的缺陷 必须定义邻居来使用邻居命令 所有路由器在同一个子网 与广播式模型相同 也要选出DR 必须注意确认DR与所有的路由器有逻辑连接 Hello记时器是30秒 终结间隔是120秒 等待间隔是120秒 点到点式网络 在点到点链路中一般采用PPP或者HDLC的封装格式 OSPF自动检测接口类型 并且不需要进行DR BDR的选举 在点到点模型中 既没有DR也没有BDR 直接相连的路由器形成邻接 每个点到点链路要求一个分开的子网 Hello记时器为10秒 dead间隔为40秒 等待间隔为40秒 点到多点式网络 没有DR不需要定义邻居 因为额外的LSA被用来传播邻居路由器连接 整个网络使用一个子网Hello记时器为30秒 终结间隔为120秒 等待时间为120秒 帧中继拓扑 星型 Star hub and spoke 最常见的帧中继网络拓扑 代价最小 全互连 Full mesh 冗余 但是代价大 在这样的环境中计算VC的数量 使用n n 1 2的公式 n为网络中的节点数 部分互连 Partial mesh 前两种的折中方案 帧中继拓扑 续 OSPF运行的模式 NBMA 一般和部分互连的网络结合使用 需要选举DR BDR和人工指定邻居 优点是相对point to multipoint模式它的负载较低 point to multipoint 把非广播的网络当作点到点连接的集合 自动发现邻居 不指定DR BDR 一般和部分互连的网络结合使用 优点是配置较为简便point to multipointnonbroadcastbroadcastpoint to point OSPF运行的模式 Broadcast 使得WAN接口看上去像LAN接口 一个IP子网 多播hello包自动发现邻居 选举DR BDR 要求网络全互连 Nonbroadcast NBMA 一个IP子网 邻居手工指定 选举DR BDR DR BDR要求和DROTHER完全互连 一般用在部分互连的网络中 Point to multipoint 一个IP子网 多播Hello包自动发现邻居 不要求DR BDR的选举 一般用在部分互连的网络中 OSPF运行的模式 Point to multipointnonbroadcast 如果VC中多播和广播能力没有启用的话就不能使用point to multipoint模式 也路由器没办法多播Hello包 邻居必须人工指定 不需选举DR BDR Point to point 一个子网 不选举DR BDR 当只有2个路由器的接口要形成邻接关系的时候才使用 接口可以为LAN或WAN接口 NBMA配置 point to multipoint模式 multipointsubinterface NBMA拓扑上的OSPF小结 路由选择表 路由类型 E1和E2的区别 E1 成本为外部成本加上分组经过的每条链路的内部成本 当多台ASBR将同一条外部路由通告到同一个AS中时 应使用这类型避免次优路由选择 E2 成本总是只包含其外部成本 只有一台ASBR将外部路由通告到AS中时 全用这种类型 Showiprouter 课程议题 OSPF的基本配置 OSPF基本配置 routerospfprocess id Router config 创建OSPF路由进程 networknetworkwildcardareaarea id Router config router 定义接口所属区域 配置OSPF接口参数 ipospfcostcost Router config if 指定该接口的花费 ipospfretransmit intervalseconds Router config if 定义OSPF链路状态通告重传时间间隔 ipospftransmit delayseconds Router config if 设置OSPF发送一个更新报文的时间 配置OSPF接口参数 续 ipospfprioritypriority Router config if 设置OSPF优先值 用于确定指定路由器 ipospfhello intervalseconds Router config if 设置发送hello报文时间间隔 ipospfdead intervalseconds Router config if 设置无效时间间隔 在该时间内如果没接收到邻居的hello报文 则宣告邻居无效 配置OSPF网络类型 ipospfnetwork broadcast non broadcast point to multipoint Router config if 配置OSFP网络类型