osps 协议详解.ppt

OSPF协议详解 议程 OSPF协议基础通过LSA描述网络拓扑结构用SPF算法计算路由邻居状态机DR和BDR划分区域骨干区域和虚联接与自治系统外部通信总结OSPF组网及配置 OSPF协议简介 可适应大规模网络路由变化收敛快无路由自环支持变长子网掩码支持等值路由支持区域划分提供路有分级管理支持验证支持以组播地址发送协议报文 目前IGP中应用最广 性能最优的协议 具有如下特点 OSPF协议中的基本概念 RouterID一个32bit的无符号整数 是一台路由器的唯一标示 在整个自治系统内唯一 协议号OSPF的协议号是89OSPF报文不转发通常OSPF报文是不转发的 只传递一跳 即在IP报文头中TTL值被设为1 虚连接除外 IPHeaderProtocol 89 OSPFPacket 议程 OSPF协议基础通过LSA描述网络拓扑结构用SPF算法计算路由邻居状态机DR和BDR划分区域骨干区域和虚联接与自治系统外部通信总结OSPF组网及配置 OSPF通过链路状态来描述网络拓扑结构 40 0 0 3 40 0 0 2 40 0 0 1 Rid 3 3 3 3 Rid 4 4 4 4 Rid 1 1 1 1 10 0 0 0 10 0 0 1 20 0 0 1 20 0 0 2 Rid 2 2 2 2 RTB RTA RTE RTF RTC RTD Rid 5 5 5 5 Rid 6 6 6 6 30 0 0 3 30 0 0 2 30 0 0 1 Ethernet 链路类型 FR X 25 NBMA PTP 对以太网的链路状态描述 Linkid 10 0 0 0 网段 Data 255 0 0 0 掩码 Type Stubnet 3 类型 Metric 50 花费 1 0 上述就把一个路由器在某个接口的状态描述清楚了 网络地址 子网掩码 3代表本网段只有这么一个router metric指明了花费 对PPP的链路状态描述 对本接口网段地址的描述 Linkid 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 Linkid 2 2 2 2 RTB的routeid Data 20 0 0 2 RTB的接口地址 Type Router 1 类型 Metric 5 花费 对Frame Relay等点对多点 非全连通 的链路状态描述 Linkid 40 0 0 1 网段 Data 255 255 255 255 掩码 Type Stubnet 3 类型 Metric 5 花费 Linkid 3 3 3 3 RTF的routerid Data 40 0 0 1 与RTF相连的接口地址 Type Router 1 类型 Metric 5 花费 Linkid 4 4 4 4 RTE的routerid Data 40 0 0 1 与RTE相连的接口地址 Type Router 1 类型 Metric 5 花费 对Ethernet等广播的链路状态描述 Linkid 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 Netmask 255 255 255 0Attached 30 0 0 1routerAttached 30 0 0 2routerAttached 30 0 0 3router 加上LSA的头 head 结构 Type Router LSA的类型 Isid 1 1 1 1 LSA的标示 Advrtr 1 1 1 1 生成该LSA的路由器 Isage 4 本条LSA的老化时间 Len 108 LSA的长度 Seq 80000001 LSA的序列号 Cksum 0 x3543 校验和 Linkcount 7 本LSA中包含的连接数 LSA的头部 LSA的分类 Opaque 9 11 ExternalAttributes 8 NSSA 7 GroupMembership 6 ExternalLink 5 SummaryLinktoASBR 4 SummaryLinktoNetwork 3 Network 2 Router 1 LSA Type 议程 OSPF协议基础通过LSA描述网络拓扑结构用SPF算法计算路由邻居状态机DR和BDR划分区域骨干区域和虚联接与自治系统外部通信总结OSPF组网及配置 运行SPF算法计算路由 RTA的LSDB Linkid 50 0 0 0 Data 255 0 0 0 Type StubNet Metric 50 Linkid 10 0 0 0 Data 255 0 0 0 Type StubNet Metric 50 Linkid 20 0 0 0 Data 255 0 0 0 Type StubNet Metric 5 Linkid 2 2 2 2 Data 20 0 0 2 Type Router Metric 5 OSPF协议计算路由过程 RTC RTB RTA RTD 1 2 3 5 LSDB RTA的LSA RTB的LSA RTC的LSA RTD的LSA A C B D 1 2 3 5 一 网络拓扑结构 二 每台路由器的链路状态数据库 三 由链路状态数据库得到的带权有向图 A C D 1 2 2 1 B A C D 2 1 B A C D 2 1 B A C D 2 1 B 四 每台路由器分别以自己为跟节点计算最小生成树 3 3 3 3 议程 OSPF协议基础通过LSA描述网络拓扑结构用SPF算法计算路由邻居状态机DR和BDR划分区域骨干区域和虚联接与自治系统外部通信总结OSPF组网及配置 OSPF协议计算路由过程 RT2 RT1 邻居 Neighbor 的形成 小王 小一 小二 小三 1 大家好 我是新来的 我叫小王 主从 Master Slave 关系的协商 小王 小一 小王 小一 Master Slave Master Slave 交换过程 172 16 5 1 24E0 172 16 5 2 24E1 A B Down状态 交换过程 172 16 5 1 24E0 172 16 5 2 24E1 RouterB邻居列表 172 16 5 1 24 intE1 我是路由器 id为172 16 5 1 我谁也没看到啊 Down状态 Init状态 A B 交换过程 172 16 5 1 24E0 我是路由器 id为ID172 16 5 2 我看到了172 16 5 1 172 16 5 2 24E1 Down状态 Init状态 A B 我是路由器 id为172 16 5 1 我谁也没看到啊 RouterB邻居列表 172 16 5 1 24 intE1 交换过程 172 16 5 1 24E0 RouterA邻居列表 172 16 5 2 24 intE0 172 16 5 2 24E1 Down状态 Init状态 Two Way状态 A B 我是路由器 id为ID172 16 5 2 我看到了172 16 5 1 我是路由器 id为172 16 5 1 我谁也没看到啊 RouterB邻居列表 172 16 5 1 24 intE1 探寻路由信息 E0172 16 5 1 DR E0172 16 5 3 不 我来启动交换 因为我的routerid比你的大 我要启动交换 因为我的routerid是172 16 5 1 Hello afadjfjorqpoeru39547439070713 Hello afadjfjorqpoeru39547439070713 Exstart状态 探寻路由信息 这是我的链路状态数据库的描述 摘要 DBD afadjfjorqpoeru39547439070713 Exchange状态 这是我的链路状态数据库的描述 摘要 E0172 16 5 1 DR E0172 16 5 3 Hello afadjfjorqpoeru39547439070713 Hello afadjfjorqpoeru39547439070713 Exstart状态 我要启动交换 因为我的routerid是172 16 5 1 不 我来启动交换 因为我的routerid比你的大 探寻路由信息 E0172 16 5 1 E0172 16 5 3 感谢你的链路状态摘要信息 LSAck afadjfjorqpoeru39547439070713 LSAck afadjfjorqpoeru39547439070713 DR 探寻路由信息 我需要对网络172 16 6 0 24的完整描述条目 好 这是对网络的172 16 6 0 24的具体描述 感谢你的链路状态信息 LSR afadjfjorqpoeru39547439070713 LSAck afadjfjorqpoeru39547439070713 LSU afadjfjorqpoeru39547439070713 Loading状态 E0172 16 5 1 E0172 16 5 3 LSAck afadjfjorqpoeru39547439070713 LSAck afadjfjorqpoeru39547439070713 DR 感谢你的链路状态摘要信息 探寻路由信息 Full状态 E0172 16 5 1 E0172 16 5 3 DR 我需要对网络172 16 6 0 24的完整描述条目 好 这是对网络的172 16 6 0 24的具体描述 感谢你的链路状态信息 LSR afadjfjorqpoeru39547439070713 LSAck afadjfjorqpoeru39547439070713 LSU afadjfjorqpoeru39547439070713 Loading状态 LSAck afadjfjorqpoeru39547439070713 LSAck afadjfjorqpoeru39547439070713 感谢你的链路状态摘要信息 OSPF的邻居状态机 OSPF的五种报文 1 Hello报文发现及维持邻居关系 选举DR BDR 2 DD报文描述本地LSDB的情况 3 LSR报文向对端请求本端没有或对端更新的LSA 4 LSU报文向对方更新LSA 5 LSAck报文收到LSU之后 进行确认 议程 OSPF协议基础通过LSA描述网络拓扑结构用SPF算法计算路由邻居状态机DR和BDR划分区域骨干区域和虚联接与自治系统外部通信总结OSPF组网及配置 DR DesignatedRouter RTA RTB RTC RTD RTE RTC RTD RTA RTB RTE RTC RTD RTA RTB RTE 图2 没有选举DR时的邻接关系 图3 没有选举DR时的邻接关系 DR 图1 网络拓扑结构 DR 村长 的选举过程 1 登记选民本网段的OSPF路由器 本村的18岁以上公民 2 登记候选人本网段的priority 0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 3 竞选演说所有的priority 0的OSPF路由器都认为自己是DR所有的候选人都认为自己应该当村长 4 投票选priority值最大的 若priority值相等 选RouterID最大的 选年纪最大 若年龄相等 按姓氏笔画排序 DR选举中的指导思想 选举制 民主 DR是各路由器选出来的 而非人工指定的 终身制 稳定压倒一切 DR一旦当选 除非路由器故障 否则不会更换 即便新加入一台优先级比DR高的路由器 也不更换 世袭制 快速响应 DR选出的同时 也选出BDR BackupDesignatedRouter 来 DR故障后 由BDR自动代替DR成为新的DR 因为重新选举会造成新的一轮的同步 NBMA与PTMP的区别NBMA NonBroadcastMultiAccess 全连通 PTMP PointToMultiPoint 非全连通 NBMA 任何两点都直接可达 PTMP 不满足任何两点都直接可达 AD BC不能直接可达 引入DR后 带来的协议变化 将同一网段内LSDB同步的次数由O N2 减少到O N 在同一网段中 路由器的角色为DR BDR DRother 路由器之间的关系分为Unknown Neighbor Adjacency增加了一种新的接口类型 PointToMultipoint增加了一种LSA Network LSA 由DR生成 描述了本网段的链路状态 为了减少在一个网段内带宽的占用 提出了DR的概念 议程 OSPF协议基础通过LSA描述网络拓扑结构用SPF算法计算路由邻居状态机DR和BDR划分区域骨干区域和虚联接与自治系统外部通信总结OSPF组网及配置 OSPF在大型网络中应用可能遇到的问题 当网络规模变大时 有些问题会从量变到质变 即理论讲是可行 但实际上可能已不能正常工作了 缺点1 LSDB非常庞大 占用大量存储空间 相对与DV来说 不仅存储路由信息 还存储链路状态而DV只存储路由信息 当然DV的每个路由器也不知道全网拓扑结构 缺点2 计算最小生成树耗时增加 CPU负担很重 相对与DV 计算复杂 要算出一个树来 而DV算法只是简单的路由表的加减 有1台路由器链路状态发生变化 全网的所有路由都要重新计算 一有风吹草动 都要重新计算 缺点3 网络拓扑结构经常发生变化 网络经常处于 动荡 之中就象往湖里投个石子 会波及整个网络而网络中链路变化是经常的 up或down 所以 整个网络不停的动荡 OSPF划分区域 Area0 Area1 Area2 区域的边界是路由器 区域间的路由计算 Area0 Area3 Type 3 Type 3 192 178 14 0 172 18 141 0 Mask 255 255 255 240 Mask 255 255 255 240 Metric 120 Metric 91 192 178 14 0 28 172 18 141 0 24 区域划分后的一些优点 针对第1个缺点 要传递的信息减少了 只描述路由项目 不描述链路状态了 缩减了LSDB的大小 针对第2个缺点 计算变的简单了 不用画一棵树了 只画叶子节点 针对第3个缺点 1 若有一条路由失效 简单删除就是了 2 提出路由聚合的策略 大大减少路由规模 某区域的变化不会影响到其他区域 而且对聚合后的路由没有影响 议程 OSPF协议基础通过LSA描述网络拓扑结构用SPF算法计算路由邻居状态机DR和BDR划分区域骨干区域和虚联接与自治系统外部通信总结OSPF组网及配置 骨干区域 Area0 Area12 RTC RTB RTA Area19 Area13 区域间的路由计算已经是DV算法了 从ABR的LSA的描述可以看出来 只包含路由信息 没有拓扑结构的描述 而DV算法就存在路由自环的问题 以区域为单位 不是以路由器为单位了 因为优化而导致了自环 解决方案 引入骨干区域 所有ABR都必须连着这个区域 Hub spoken形式 虚连接 Area12 Area0 RTC RTB RTA Area19 VirtualLink 骨干区域的引入 解决了路由自环问题 但也限制了区域的规模 解决方案 随意划分 不必直接相连 但这又违背了骨干区域的原则 怎么办呢 引入虚连接 RTA和RTB可以直接通信了 所有ABR都知道哪个信息是哪个ABR生成的 到此 就比较完美了 议程 OSPF协议基础通过LSA描述网络拓扑结构用SPF算法计算路由邻居状态机DR和BDR划分区域骨干区域和虚联接与自治系统外部通信总结OSPF组网及配置 与自治系统外部通信 Area0 Area3 10 53 11 0 24 ASBR Routeid 1 2 3 4 BGP ABR Stub区域与路由聚合 Area12 Area0 RTC RTB RTA Area19 VirtualLink Area8 议程 OSPF协议基础通过LSA描述网络拓扑结构用SPF算法计算路由邻居状态机DR和BDR划分区域骨干区域和虚联接与自治系统外部通信总结OSPF组网及配置 LSA分类 1 Router LSA 由每个路由器生成 描述了路由器的链路状态和花费 传递到整个区域 2 Network LSA 由DR生成 描述了本网段的链路状态 传递到整个区域 3 Net Summary LSA 由ABR生成 描述了到区域内某一网段的路由 传递到相关区域 相关区域 如果一个路由器连了3个区域 那就传到除自身外的另两个区域里去 4 Asbr Summary LSA 由ABR生成 描述了到Asbr的路由 传递到相关区