第八章 OSPF基本概念及单区域配置

1、page 1/43 第第7章章 内容回顾内容回顾 v 什么是什么是adsl v adsl的特点的特点 v adsl的工作原理的工作原理 网络基本结构网络基本结构 物理层频分复用物理层频分复用 数据链路层封装协议数据链路层封装协议 v adsl的接入方式的接入方式 v adsl的发展的发展 vadsl modem的配置的配置 version 2.0 ospfospfospf基本概念及单区域配置基本概念及单区域配置基本概念及单区域配置基本概念及单区域配置基本概念及单区域配置基本概念及单区域配置 第第8章章 page 3/43 本章目标本章目标 v掌握掌握ospf单区域的配置单区域的配置 理解理解o

2、spf的工作原理的工作原理 v掌握掌握ospf单区域的故障排除单区域的故障排除 理解理解ospf的邻接关系建立的过程的邻接关系建立的过程 理解理解ospf接口的类型与接口的类型与dr/bdr的选举的选举 理解理解ospf保存的保存的3张表的内容张表的内容 page 4/43 本章结构本章结构 ospf ospf保存的保存的3张表张表 ospf协议概述协议概述 ospf协议的应用环境协议的应用环境 邻接关系建立的过程邻接关系建立的过程 ospf的的cost值值 ospf单域的配置单域的配置 路由表路由表 状态状态 接口类型接口类型 邻居列表邻居列表 链路状态数据库链路状态数据库 报文类型报文类型

3、 page 5/43 ospf协议概述内部网关路由协议协议概述内部网关路由协议 as 1 as 2 v ospf内部网关路由协议内部网关路由协议 用于在单一自治系统用于在单一自治系统(autonomous system-as)内决策路由内决策路由 v 自制系统（自制系统（as） 执行统一路由策略的一组网络设备的组合执行统一路由策略的一组网络设备的组合 例如：例如：rip ospf等等 例如：例如：bgp 外部网关路由协议（外部网关路由协议（egp） 用来连接不同的用来连接不同的as 内部网关路由协议（内部网关路由协议（igp） page 6/43 v 为了适应大型的网络，为了适应大型的网络，o

4、spf在在as内划分多个区域内划分多个区域 v 每个每个ospf路由器只维护所在区域的完整的链路状态信息路由器只维护所在区域的完整的链路状态信息 ospf协议概述区域协议概述区域 as area 0 area 1 area 2 骨干区域骨干区域 边界路由器了解边界路由器了解 area 0和和area 2的的 链路信息链路信息 page 7/43 ospf协议概述链路状态路由协议协议概述链路状态路由协议2-1 ra 10 30 20 v ospf是链路状态路由协议，链路状态路由协议中的路由是链路状态路由协议，链路状态路由协议中的路由 器了解器了解ospf网络内的链路状态信息网络内的链路状态信息

5、最初，最初，ra只知道直连的只知道直连的 3个网段个网段10、20、30， rb、rc、rd也一样也一样 ra rb rc rd 10 50 30 20 60 80 40 70 page 8/43 v 链路状态路由协议中，直连的路由器之间建立邻接关系，链路状态路由协议中，直连的路由器之间建立邻接关系， 互相互相“交流交流”链路信息，来链路信息，来“画画”出完整的网络结构出完整的网络结构 ospf协议概述链路状态路由协议协议概述链路状态路由协议2-2 ra 10 30 20 50 rb 40 rd 80 70 rc 60 为了标识链路信息是由为了标识链路信息是由 谁发出的，用谁发出的，用rout

6、er id标识路由器标识路由器 路由器学习到的链路路由器学习到的链路 信息，保存在信息，保存在链路状链路状 态数据库态数据库中中 相邻路由器之间建立相邻路由器之间建立 邻接关系邻接关系，保存在，保存在邻邻 居列表居列表中中 page 9/43 router id vrouter id 是在是在ospf区域内唯一标识一台路由器的区域内唯一标识一台路由器的ip地址地址 vrouter id选取规则选取规则 首先，路由器选取它所有首先，路由器选取它所有loopback接口上数值最高的接口上数值最高的 ip地址地址 如果没有如果没有loopback接口，就在所有物理端口中选取一接口，就在所有物理端口中

7、选取一 个数值最高的个数值最高的ip地址地址 page 10/43 链路状态路由协议中的数据库类型链路状态路由协议中的数据库类型 v 邻居列表邻居列表 列出每台路由器全部已经建立邻列出每台路由器全部已经建立邻 接关系的邻居路由器接关系的邻居路由器 v 链路状态数据库（链路状态数据库（lsdb） 列出网络中其他路由器的信息，列出网络中其他路由器的信息， 由此显示了全网的网络拓扑由此显示了全网的网络拓扑 v 路由表路由表 列出通过列出通过spf算法计算出的到达算法计算出的到达 每个相连网络的最佳路径每个相连网络的最佳路径 a b c d e f 以以a为例，为例，a的的链路链路 状态数据库状态数据

8、库中保存中保存 着着ospf网络的所网络的所 有链路信息有链路信息 a以自己为中心，以自己为中心， 计算到达每个路由计算到达每个路由 器最近的链路器最近的链路 1 1 1 1 1 1 1.5 1.5 生成一个最短路径生成一个最短路径 树树 根据最短路径树，根据最短路径树， 生成生成路由表路由表 链路状态数据库链路状态数据库最短路径树最短路径树 djkstra算法算法 建立邻接关系建立邻接关系路由表路由表 学习链路状态学习链路状态 信息信息 page 11/43 建立邻接关系的过程建立邻接关系的过程 rarb hello(neighbor=“ ”) hello(neighbor=“ra”) he

9、llo(neighbor=“rb”) hello(neighbor=“ ”) dbd（seq） 接收到对方的接收到对方的 hello报文，转报文，转 换为初始状态换为初始状态 在对方发来的在对方发来的 hello报文中看到报文中看到 自己的自己的router id， 转换为双向状态转换为双向状态 确定数据库描述报确定数据库描述报 文的序列号，转换文的序列号，转换 为信息交换初始状为信息交换初始状 态态 dbd（seq） dbd dbd 发送数据库描述报发送数据库描述报 文，转换为信息交文，转换为信息交 换状态换状态 lsr lsu lsr lsu 发送链路状态信息请求发送链路状态信息请求 报文

10、，获取未知的链路报文，获取未知的链路 状态信息状态信息 发送链路状态信息更新发送链路状态信息更新 报文，同步链路状态数报文，同步链路状态数 据库据库 直到两台路由器的链直到两台路由器的链 路状态数据库完全一路状态数据库完全一 致，形成邻接关系致，形成邻接关系 发送发送hello消息消息 就像双方互相就像双方互相 打个招呼打个招呼 dbd类似于类似于 一个目录一个目录 互相发送对互相发送对 方未知的链方未知的链 路信息路信息 page 12/43 ospf的邻接关系需满足的条件的邻接关系需满足的条件 v邻居邻居 两个路由器之间如果不满足下列条件，则他们就不能两个路由器之间如果不满足下列条件，则他

11、们就不能 成为邻居：成为邻居： area-id：两个路由器必须在共同的网段上，它们的端口必须：两个路由器必须在共同的网段上，它们的端口必须 属于该网段上的同一个区，且属于同一个子网属于该网段上的同一个区，且属于同一个子网 验证（验证（authentication ospf）：同一区域路由器必须交换相）：同一区域路由器必须交换相 同的验证密码，才能成为邻居同的验证密码，才能成为邻居 hello interval和和dead interval： ospf协议需要两个邻居路由协议需要两个邻居路由 器的这些时间间隔相同，否则就不能成为邻居路由器。器的这些时间间隔相同，否则就不能成为邻居路由器。 stu

12、b区域标记：两个路由器可以在区域标记：两个路由器可以在hello报文中通过协商报文中通过协商stub 区域的标记来成为邻居区域的标记来成为邻居 page 13/43 ospf的网络类型的网络类型 网络类型网络类型举例举例 广播广播以太网以太网 非广播多路访问非广播多路访问nbma帧中继、帧中继、x.25 点到点点到点ppp，hdlc 点到多点点到多点多个点到点链路的集合多个点到点链路的集合 v路由器接口类型不同，在建立邻接关系的时候，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路由器执行的操作也略有不同 page 14/43 ospf的的dr与与bdr 4-1

13、 acb de a b c e d 广播网络中广播网络中 建立邻接关系建立邻接关系 构成构成n(n一一1)2个个 邻接关系邻接关系 如果直连的路由如果直连的路由 器互相都建立邻器互相都建立邻 接关系接关系 这种方法非常烦这种方法非常烦 琐！不可取！琐！不可取！ page 15/43 ospf的的dr与与bdr 4-2 acb de a b c e d v 指定路由器指定路由器 （dr） 一个网段上一个网段上 的其他路由的其他路由 器都和指定器都和指定 路由器路由器 （dr）构构 成邻接关系，成邻接关系， 而不是它们而不是它们 互相之间构互相之间构 成邻接关系成邻接关系 page 16/43 o

14、spf的的dr与与bdr 4-3 drbdr v 通过通过hello报文选择报文选择dr和和bdr来代表来代表ospf网段网段 v 其他的路由器其他的路由器(drothers)只和只和dr及及bdr路由器之间形成路由器之间形成 邻接关系邻接关系 page 17/43 ospf的的dr与与bdr 4-4 p=1p=0p=1 p=3p=2 hello drbdr v 通过组播发送通过组播发送hello报文报文 v 具有最高具有最高ospf优先级的路由器会被选为优先级的路由器会被选为dr v 如果如果ospf优先级相同，则具有最高优先级相同，则具有最高router id的路由器的路由器 会被选为会被

15、选为dr page 18/43 建立邻接关系过程总结建立邻接关系过程总结 发送发送hello消息消息 接口类型为点到点接口类型为点到点 接口类型为点到多点接口类型为点到多点 接口类型为广播接口类型为广播 接口类型为接口类型为nbma 选择选择dr和和 bdr 发送发送dbd 请求请求/发送发送 lsu 生成完整的生成完整的 lsdb 形成邻接关系形成邻接关系 page 19/43 ospf的包类型总结的包类型总结 包类型包类型描述描述 hello用于邻居路由器之间建立和维护邻接关系用于邻居路由器之间建立和维护邻接关系 数据库描述包数据库描述包dbd描述每台描述每台ospf路由器的链路状态数据库

16、的内容路由器的链路状态数据库的内容 链路状态请求包链路状态请求包lsr请求链路状态数据库的部分内容请求链路状态数据库的部分内容 链路状态更新包链路状态更新包lsu传送链路状态数据通告传送链路状态数据通告lsa给邻居路由器给邻居路由器 链路状态确认包链路状态确认包lsack确认邻居发过来的确认邻居发过来的lsa已经收到已经收到 page 20/43 ospf的的hello协议协议 v 当路由器上启动当路由器上启动ospf进程时，每台路由器都会间隔一定进程时，每台路由器都会间隔一定 的时间发送的时间发送hello包包 v hello包通过组播地址包通过组播地址224.0.0.5发送发送 v osp

17、f路由器使用路由器使用hello包发起建立邻接关系并监视这种关包发起建立邻接关系并监视这种关 系的存在和消失系的存在和消失 v 在广播网或者点对点网上，在广播网或者点对点网上，hello的发送间隔是的发送间隔是10秒；在秒；在 nbma网络上，网络上，hello的发送间隔是的发送间隔是30秒秒 page 21/43 ospf的度量方法的度量方法 v cost= 108/bw v ospf协议决定最短路径是基于路由器每一个接口指定的协议决定最短路径是基于路由器每一个接口指定的 代价（代价（cost）来的）来的 v 一条路由的代价：是指沿着到达目的网络的路由路径上一条路由的代价：是指沿着到达目的网

18、络的路由路径上所所 有出站接口的代价之和有出站接口的代价之和! 100m 128k abc c学习到的学习到的10 网段的网段的cost 是多少？是多少？ 108/100m1108/128k781 cost值为值为 11781 783 10 100m page 22/43 何时需要何时需要ospf路由协议路由协议 v 网络的规模网络的规模 网络中的路由器在网络中的路由器在10台以上；中等或大规模的网络台以上；中等或大规模的网络 v 网络的拓扑结构网络的拓扑结构 网络的拓扑结构为网状，并且任意两台路由器之间都有互通的需网络的拓扑结构为网状，并且任意两台路由器之间都有互通的需 求求 v 其它特殊的

19、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 量降低量降低 v 对路由器自身的要求对路由器自身的要求 运行运行ospf协议时，对路由器的协议时，对路由器的cpu的处理能力及内存的大小都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有一定的要求，性能很低的路由器不推荐使用ospf协议协议 page 23/43 ospf路由协议的特点路由协议的特点 v可适应大规模网络可适应大规模网络 v路由变化收敛速度快路由变化收敛速度快 v无路由环无路由环 v支持变长子网掩码支持变长子网掩码vlsm v支

20、持区域划分支持区域划分 v支持以组播地址发送协议报支持以组播地址发送协议报 page 24/43 ospf与与rip的比较的比较 ospfrip v1rip v2 链路状态路由协议链路状态路由协议距离矢量路由协议距离矢量路由协议 没有跳数的限制没有跳数的限制rip的的15跳限制，超过跳限制，超过15跳的路由被认为不可达跳的路由被认为不可达 支持可变长子网掩码支持可变长子网掩码 (vlsm) 不支持可变长子网掩码不支持可变长子网掩码 (vlsm) 支持可变长子网掩码支持可变长子网掩码(vlsm)(vlsm) 收敛速度快收敛速度快收敛速度慢收敛速度慢 使用组播发送链路状态更使用组播发送链路状态更

21、新，在链路状态变化时使新，在链路状态变化时使 用触发更新，提高了带宽用触发更新，提高了带宽 的利用率的利用率 周期性广播整个路由表，在低速链路及广域网中应用周期性广播整个路由表，在低速链路及广域网中应用 将产生很大问题将产生很大问题 page 25/43 阶段总结阶段总结 ospf建立邻接关系建立邻接关系 包类型包类型 状态转换状态转换 接口类型接口类型 ospf路由协议的路由协议的cost值值 ospf的应用环境与特点的应用环境与特点 page 26/43 ospf单区域的配置命令单区域的配置命令4-1 v配置配置loopback接口地址接口地址 router(config)# interf

22、ace loopback 0 router(config-if)# ip address ip地址地址 掩码掩码 v启动启动ospf路由进程路由进程 router(config)# router ospf 进程号进程号 v指定指定ospf协议运行的接口和所在的区域协议运行的接口和所在的区域 router(config-router)# network 网络号网络号 反向掩码反向掩码 area 区域号区域号 本路由器的进程号，本路由器的进程号， 用于标识同一路由器用于标识同一路由器 上的多个上的多个ospf进程进程 可以是网络地址、子可以是网络地址、子 网地址、接口地址网地址、接口地址 指明网络

23、所属区域，指明网络所属区域， 此处是此处是0-骨干区域骨干区域 用于产生路由器的用于产生路由器的 router id 192.168.1.0/24 子网掩码：子网掩码：255.255.255.0 反向掩码：反向掩码：0.0.0.255 子网掩码为子网掩码为1的位，在反向掩码中为的位，在反向掩码中为0； 子网掩码为子网掩码为0的位，在反向掩码中为的位，在反向掩码中为1。 例如：例如：192.168.2.0/28的反向掩码应该是多的反向掩码应该是多 少？少？ 反向掩码：反向掩码：0.0.0.15 page 27/43 ospf单区域的配置命令单区域的配置命令4-2 v修改接口的修改接口的cost值

24、值 router(config-if)#ip ospf cost number 例如：例如： router(config)#interface s0 router(config-if)#ip ospf cost 1000 取值范围取值范围165535 ospf路由器在接口上使用路由器在接口上使用 cost值来决定最佳路径值来决定最佳路径 page 28/43 ospf单区域的配置命令单区域的配置命令4-3 v配置配置ospf计时器计时器 router(config-if)#ip ospf hello-interval 时间时间(s) router(config-if)#ip ospf dead

25、-interval 时间时间(s) 例如：例如： router(config)#interface e0 router(config-if)#ip ospf hello-interval 5 router(config-if)#ip ospf dead-interval 20 为了交换信息，相邻由器为了交换信息，相邻由器 必须有相同的必须有相同的hello和和dead 间隔，通常间隔，通常dead时间是时间是 hello时间的时间的4倍倍 page 29/43 ospf单区域的配置命令单区域的配置命令4-4 v查看邻居列表查看邻居列表 router#show ip ospf neighbor

26、v查看链路状态数据库查看链路状态数据库 router#show ip ospf database v查看路由表查看路由表 router#show ip route v 查看查看ospf的配置的配置 router#show ip ospf v查看查看ospf接口数据结构接口数据结构 router#show ip ospf interface 接口接口 page 30/43 ospf单区域配置实例单区域配置实例10-1 s0/1 s0/1 a b c 192.168.10.1/24 192.168.10.2/24 192.168.20.1/24 192.168.20.2/24 f0/0 f0/0

27、loopback 0：10.1.1.1 loopback 0：20.1.1.1 loopback 0：30.1.1.1 page 31/43 ospf单区域配置实例单区域配置实例10-2 ra#config terminal ra(config)#interface loopback 0 ra(config-if)#ip address 20.1.1.1 255.0.0.0 ra(config-if)#exit ra(config)#interface f0/0 ra(config-if)#ip address 192.168.20.1 255.255.255.0 ra(config-if)#

28、no shut ra(config)#interface s0/1 ra(config-if)#clock rate 128000 ra(config-if)#bandwidth 128 ra(config-if)#ip address 192.168.10.1 255.255.255.0 ra(config-if)#no shut 带宽值用于计算带宽值用于计算 ospf的的cost page 32/43 ospf单区域配置实例单区域配置实例10-3 ra(config)#router ospf 20 ra(config-router)#network 192.168.10.0 0.0.0.2

29、55 area 0 ra(config-router)#network 192.168.20.0 0.0.0.255 area 0 page 33/43 ospf单区域配置实例单区域配置实例10-4 s0/1 s0/1 a b c 192.168.10.1/24 192.168.10.2/24 192.168.20.1/24 192.168.20.2/24 f0/0 f0/0 loopback 0：10.1.1.1 loopback 0：20.1.1.1 loopback 0：30.1.1.1 page 34/43 ospf单区域配置实例单区域配置实例10-5 rb(config)#inter

30、face loopback 0 rb(config-if)#ip address 10.1.1.1 255.0.0.0 rb(config-if)#exit rb(config)#interface s0/1 rb(config-if)#ip address 192.168.20.1 255.255.255.0 rb(config-if)#no shut rb(config)#router ospf 10 rb(config-router)#network 192.168.20.0 0.0.0.255 area 0 rb(config-router)#network 10.0.0.0 0.25

31、5.255.255 area 0 page 35/43 ospf单区域配置实例单区域配置实例10-6 s0/1 s0/1 a b c 192.168.10.1/24 192.168.10.2/24 192.168.20.1/24 192.168.20.2/24 f0/0 f0/0 loopback 0：10.1.1.1 loopback 0：20.1.1.1 loopback 0：30.1.1.1 由学员完成由学员完成 page 36/43 ospf单区域配置实例单区域配置实例10-7 vrouter(config-router)#router-id 3.3.3.3 vrouter#clear

32、 ip ospf process v 查看邻居列表查看邻居列表 ra#show ip ospf neighbor neighbor id pri state dead time address interface 30.1.1.1 1 full/bdr 00:00:37 192.168.20.2 fastethernet0/0 10.1.1.1 1 full/ - 00:00:35 192.168.10.2 serial0/1 page 37/43 ospf单区域配置实例单区域配置实例10-8 v 查看路由表查看路由表 ra#show ip route codes: c - connected

33、, s - static, i - igrp, r - rip, m - mobile, b - bgp d - eigrp, ex - eigrp external, o - ospf, ia - ospf inter area n1 - ospf nssa external type 1, n2 - ospf nssa external type 2 e1 - ospf external type 1, e2 - ospf external type 2, e - egp i - is-is, l1 - is-is level-1, l2 - is-is level-2, ia - is-

34、is inter area * - candidate default, u - per-user static route, o - odr p - periodic downloaded static route gateway of last resort is not set c 20.0.0.0/8 is directly connected, loopback0 c 192.168.10.0/24 is directly connected, serial0/1 c 192.168.20.0/24 is directly connected, fastethernet0/0 10.

35、0.0.0/32 is subnetted, 1 subnets o 10.1.1.1 110/782 via 192.168.10.2, 00:45:55, serial0/1 30.0.0.0/32 is subnetted, 1 subnets o 30.1.1.1 110/2 via 192.168.20.2, 00:45:55, fastethernet0/0 通过通过ospf学习到学习到 的路由的路由 ospf的管理距离的管理距离 是是110 128k的链路的链路cost 值为值为781 page 38/43 ospf单区域配置实例单区域配置实例10-9 v 查看接口数据结构查看接

36、口数据结构 ra#show ip ospf inter f0/0 fastethernet0/0 is up, line protocol is up internet address 192.168.20.1/24, area 0 process id 20, router id 20.1.1.1, network type broadcast, cost: 1 transmit delay is 1 sec, state dr, priority 1 designated router (id) 20.1.1.1, interface address 192.168.20.1 backup

37、 designated router (id) 30.1.1.1, interface address 192.168.20.2 timer intervals configured, hello 10, dead 40, wait 40, retransmit 5 hello due in 00:00:05 index 2/2, flood queue length 0 next 0 x0(0)/0 x0(0) last flood scan length is 2, maximum is 2 last flood scan time is 0 msec, maximum is 0 msec

38、 neighbor count is 1, adjacent neighbor count is 1 adjacent with neighbor 30.1.1.1 (backup designated router) suppress hello for 0 neighbor(s) 广播型网络广播型网络 dr的的id bdr的的id 接口所属区域接口所属区域 page 39/43 ra#show ip ospf interface s0/1 serial0/1 is up, line protocol is up internet address 192.168.10.1/24, area 0 process id 20, router id 20.1.1.1, network type point_to_point, cost: 781 transmit delay is 1 sec, state point_to_point, timer intervals configured