IPUB404C1OSPF路由协议原理

1、ipub_404_c1ospf路由协议原理v1.1课程大纲经过本节的学习，你可以获得以下收获：n掌握ospf路由协议计算方法n掌握ospf路由协议的高级应用课程内容nospf概述概述nospf的一些概念nospf的协议报文ndrbdr的作用n邻接关系的建立n区域内路由的计算n区域的划分n多区域路由的维护ospf 概述nospf(open shortest path first)开放型最短路径优先协议nospf是一个内部网关协议(igp)nospf属于链路状态协议, 维护一个复杂的网络拓扑数据库，采用spf算法计算最优路由。ospf的优点n无路由自环n可适应大规模网络n路由变化收敛速度快n支持区

2、域划分n支持等值路由n支持验证n支持路由分级管理n支持以组播地址发送协议报文课程内容nospf概述nospf的一些概念的一些概念nospf的协议报文ndrbdr的作用n邻接关系的建立n区域内路由的计算n区域的划分n多区域路由的维护ospf 概念nrouter id（路由器标识符）（路由器标识符）： 32位二进制数，用于标识每个路由器，要求全局唯一。通常，为第一个先激活的接口ip地址，若有多个已经激活的接口，则为路由器的最小的ip地址。如果在路由器上配置了loopback接口，那么，路由器 id是所有loopback接口中的最小的ip地址，不管其他物理接口的ip地址的值，激活后不变。ninter

3、face（接口）（接口）：路由器和具有唯一ip地址和子网掩码的网络之间的连接。也称为链路（link）。ospf 概念（续）n指定路由器（指定路由器（dr）和备份指定路由器（）和备份指定路由器（bdr）：在一个多路访问环境中的路由器必须选举一个dr和bdr来代表这个网络。dr和bdr的选举是为了减少在局域网上的ospf的流量。nadjacency（邻接关系）（邻接关系）：邻接在广播或nbma网络的dr和非指定路由器之间形成。nneighboring routers（邻居路由器）（邻居路由器）：带有到公共网络接口的路由器。ospf 概念（续）n邻居表（邻居表（neighbor database）：

4、包括所有建立联系的邻居路由器。n链接状态表（链接状态表（拓扑拓扑表）（表）（link state database）：包含了网络中所有路由器的链接状态。它表示着整个网络的拓扑结构。同area内的所有路由器的链接状态表，都是相同的。n路由表路由表(routing table)：也称转发表，在链接状态表的基础之上，利用spf算法计算而来。ospf 术语和概念tokenring接口接口tokenringospf 术语和概念（续）接口接口邻居邻居自治系统自治系统邻居列表邻居列表tokenringospf 术语和概念（续）接口接口邻居邻居自治系统自治系统拓扑数据库拓扑数据库邻居列表邻居列表tokenri

5、ngospf 术语和概念（续）接口接口邻居邻居自治系统自治系统路由表路由表拓扑数据库拓扑数据库邻居列表邻居列表邻居邻居tokenring接口接口ospf 术语和概念（续）课程内容nospf概述nospf的一些概念nospf的协议报文的协议报文ndrbdr的作用n邻接关系的建立n区域内路由的计算n区域的划分n多区域路由的维护封装在 ip 包中的ospfnospf 是一种链接状态路由协议l依靠ip包来承载ospf信息l使用的协议号： 89ip headerframe headercrcpayloadframe payload协议号协议号:89 - ospf 6 - tcp17 - udpospf

6、headerospf的报文格式ospf 的报文格式 (1)n版本号版本号标识所使用的ospf版本n类型类型将ospf数据包类型标识为以下类型之一：lhello包：建立和维持邻居关系。l数据库描述包（dbd或ddp）：描述拓扑结构数据库的内容。l链路状态请求包（lsr）：向相邻路由器请求其拓扑结构数据库的部分内容。l链路状态更新包（lsu）：对链路状态请求数据包的回应，包含具体的链路状态信息。l链路状态确认包（lsack）：对链路状态更新数据包的确认，这种确认使o s p f的扩散过程更可靠。ospf 的报文格式 (2)n数据包长度数据包长度以字节为单位的数据包的长度，包括ospf包头；n路由器

7、路由器id标识数据包的发送者；n区域区域id标识数据包所属的区域。所有ospf数据包都与一个区域相关联；n校验和校验和校验整个数据包的内容，以发现传输中可能受到的损伤；n认证类型认证类型包含认证类型：类型0标识不进行认证，类型1表示采用明文方式进行认证，类型2表示采用md5算法进行认证。ospf协议交换的所有信息都可以被认证，认证类型可按各个区域进行配置；n认证认证包含认证信息；n数据数据包含所封装的上层信息（实际的链路状态信息）邻居关系 helloafadjfjorqpoeru39547439070713router idhello/dead intervalsneighborsarea-i

8、drouter prioritydr ip addressbdr ip addressauthentication passwordstub area flag* * * *helloadecb* 带星号的项目必须要一致带星号的项目必须要一致课程内容nospf概述nospf的一些概念nospf的协议报文ndrbdr的作用的作用n邻接关系的建立n区域内路由的计算n区域的划分n多区域路由的维护dr and bdrn每个网段都会选出dr和bdrn然后，每个router都会和dr，bdr建立邻接关系drbdrnhello 包的交换是通过组播实现的。 n拥有最高优先级的router 将成为dr（bdr）

9、p=1p=0p=1dr and bdr的选举p=3p=2hellodrbdr课程内容nospf概述nospf的一些概念nospf的协议报文ndrbdr的作用n邻接关系的建立邻接关系的建立n区域内路由的计算n区域的划分n多区域路由的维护ospf的邻居表的建立过程 172.16.5.1/24e0我的我的 router id是是172.16.5.2, 我的邻居有我的邻居有 172.16.5.1。router aneighbors list172.16.5.2/24, int e0172.16.5.2/24e1router bneighbors list172.16.5.1/24, int e1我的我

10、的router id是是172.16.5.1，没有看到邻居。，没有看到邻居。down stateinit statetwo-way stateabospf链接状态数据库的建立过程（1） 这是我的链路状态数据库的汇总信息。这是我的链路状态数据库的汇总信息。dbdafadjfjorqpoeru39547439070713exchange state这是我的链路状态数据库的汇总信息。这是我的链路状态数据库的汇总信息。dbdafadjfjorqpoeru39547439070713e0172.16.5.1e0172.16.5.3不不, 我是主发送方我是主发送方, 因为我拥有更高的因为我拥有更高的rou

11、ter id.我将发起链路信息的交互我将发起链路信息的交互,我是主发送方（我是主发送方（ms=1）dbdafadjfjorqpoeru39547439070713dbdafadjfjorqpoeru39547439070713exstart statedrospf链接状态数据库的建立过程（2） full state我需要我需要 172.16.6.0/24完整的完整的lsa条目条目.这是这是172.16.6.0/24的的lsa条目条目.收到，谢谢收到，谢谢!lsrafadjfjorqpoeru39547439070713lsackafadjfjorqpoeru39547439070713lsua

12、fadjfjorqpoeru39547439070713loading statee0172.16.5.1e0172.16.5.3drflooding(洪泛)过程（1）n路由器用224.0.0.5将拓扑改变消息通告给邻居x x点对点链路状态发生变化点对点链路状态发生变化lsu1lsu更新路由表。更新路由表。23ab更新路由表。更新路由表。4lsu3lsu2x xlsu1flooding(洪泛)过程（2）n路由器路由器a用用224.0.0.6通告给通告给drndr用用224.0.0.5通告给其他路由器通告给其他路由器广播类型链路状态发生变化广播类型链路状态发生变化drab更新路由表。更新路由表。

13、4lsu32x xlsu1flooding(洪泛)过程（3）n路由器路由器a用单播地址通告给用单播地址通告给dr（或邻居）（或邻居）nbma环境下链路状态发生变化环境下链路状态发生变化帧中继云lsulsudrabc课程内容nospf概述nospf的一些概念nospf的协议报文ndrbdr的作用n邻接关系的建立n区域内路由的计算区域内路由的计算n区域的划分n多区域路由的维护ospf协议计算过程lsdblsa of rtalsa of rtblsa of rtclsa of rtd(2)每台路由器的lsdb(3)由链路状态数据库生成 带权有向图cabd1235 5的解释，的解释，100m/ 接口带

14、宽接口带宽=cost,选路选路是选择是选择cost值最小的值最小的路径，路径，cost是发挥值是发挥值cabd123cabd123cabd123cabd123rtartcrtd3215(1)网络的拓扑结构(4)每台路由器分别以自己为根节点计算最小生成树rtb最小生成树计算n数据方向出端口cost之和 ，损耗值是按出接口的cost算的cost=1cost=5cost=1cost=510.1.1.0/2410.2.2.0/2410.3.3.0/24topology tablenet cost10.2.2.0 110.3.3.0 2topology tablenet cost10.1.1.0 5ab

15、ccost计算方式n范围：165535的整数n计算方式：l1.自动计算n参考值/带宽，参考值默认为100mnauto-cost reference-bandwidth l2.手工指定nip ospf cost 链路状态信息的封装lsa头部n所有lsa头部都有20个字节，它包含了足够的信息来唯一标识一条lsals ageoptionsls typelink state idadvertising routerls sequence numberls checksumlengthls agen用来标识lsa产生后所经历的时间，单位为秒；nlsa产生达到30分钟重新洪泛一次；nls age达到60分

16、钟撤销该lsa。lsa typels typelsa名称名称lsa描述描述1router-lsa每一个路由器都会生成。这种lsa描述某区域内路由器端口链路状态的集合。只在所描述的区域内洪泛。2network-lsa由dr生成，用于描述广播型网络和nbma网络。这种lsa包含了该网络上所连接路由器的列表。只在该网络所属的区域内洪泛。lsa typels typelsa名称名称lsa描述描述3network-summary-lsa由区域边界路由器（abr）产生，描述到as内部本区域外部某一网段的路由信息，在该lsa所生成的区域内洪泛。lsa typels typelsa名称名称lsa描述描述4as

17、br-summary-lsa由区域边界路由器（abr）产生，描述到某一自治系统边界路由器（asbr）的路由信息，在该lsa所生成的区域内洪泛。5as-external-lsa由自治系统边界路由器（asbr）产生，描述到as外部某一网段的路由信息，在整个as内部洪泛。link state idlsa名称名称link state idrouter-lsa生成这条lsa的路由器的router idnetwork-lsa所描述网段上dr的端口ip地址network-summary-lsa所描述的目的网段的地址asbr-summary-lsa所描述的asbr的router idas-external-l

18、sa所描述的目的网段的地址ls sequence numbern4个字节大小，从0 x80000001 开始到0 x7fffffff结束；n每更新一次加1。nls type、link state id & advertising router三者表示唯一一条lsanls sequence number & ls age 表示该lsa是否是更新信息维护路由表 (cont.)yesgo to aanonoyesyes lsa lsu noendend该记录在该记录在链接状态数据库中链接状态数据库中已经存在了吗？已经存在了吗？利用利用spf算法算法计算新的路由表计算新的路由表增加到数据库中去增加到数

19、据库中去 lsa洪泛洪泛发送发送lsack给给 dr序列号序列号是否一样？是否一样？忽略该忽略该 lsa将携带更新信息将携带更新信息的的lsu发送给发送给源源router序列号序列号是否更高？是否更高？ospf 单区域网络的构成routerslsastype 1type 2afadjfjorqpoeru39547439070713afadjfjorqpoeru39547439070713area 0骨干区域骨干区域areasrouter lsa 是如何产生的？network lsa是如何产生的？internaldr课程内容nospf概述nospf的一些概念nospf的协议报文ndrbdr的作用

20、n邻接关系的建立n区域内路由的计算n区域的划分区域的划分n多区域路由的维护一个大规模 ospf 网络遇到的问题我的路由表太大了，我的路由表太大了，而我的内存又太小了而我的内存又太小了老是要算路由表，烦死了！老是要算路由表，烦死了！我现在只能收到我现在只能收到 lsa了了, 根本没有数据根本没有数据ospfospfospfospfospfarea 0area 1area 2自治系统自治系统解决办法: 划分区域（area）外部外部as内部路由器内部路由器 骨干骨干/内部路由器内部路由器 abr 和骨干和骨干路由器路由器 abr 和和骨干路由器骨干路由器 内部路由器内部路由器 asbr 和和骨干路由

21、器骨干路由器area 1area 2骨干区域骨干区域 area 0ospf routers 的类型重分发n其他方式发现的路由如何在ospf世界传递？nzxr10(config-router)# redistribute n将其他协议发现的路由用type 5类型lsa重新封装，发布到整个ospf世界。重分发路由cost计算n重分发后type 5 lsa的metric-type，取值为ext-1或ext-2，缺省为ext-2 ：next-1：将ospf世界的cost值记入该条路由的花费值中进行计算；next-2：缺省metric在重分配bgp路由时为1，其他路由时为20 ；n优选ext-1类型路由

22、。课程内容nospf概述nospf的一些概念nospf的协议报文ndrbdr的作用n邻接关系的建立n区域内路由的计算n区域的划分n多区域路由的维护多区域路由的维护ospf 多区域网络的构成routerslsastype 1type 2type 3/4type 5afadjfjorqpoeru39547439070713afadjfjorqpoeru39547439070713afadjfjorqpoeru39547439070713afadjfjorqpoeru39547439070713area 0骨干区域骨干区域area 2末节区域末节区域area 1普通区域普通区域areasintern

23、alabrasbrbackbonep1r3#show ip ospf database ospf router with id (10.64.0.1) (process id 1) router link states (area 1)link id adv router age seq# checksum link count10.1.2.1 10.1.2.1 651 0 x80000005 0 xd482 4 net link states (area 1)link id adv router age seq# checksum10.64.0.1 10.64.0.1 538 0 x8000

24、0002 0 xad9a summary net link states (area 1)link id adv router age seq# checksum10.2.1.0 10.2.1.2 439 0 x80000002 0 xe6f8lsa 的类型routerarea 1area 0networksummaryexternalexternalasdrabrasbr多区域网络中数据包的转发data到到abr1到骨干路由器到骨干路由器到到abr2到目的网段到目的网段afadjfjorqpoeru39547439070713bbonearea 50area 1area 0internala

25、br1bboneabr2internal区域间路由环路area 0area 1area 2area 3连接到n1骨干区域内发布去往n1的路由信息非骨干区域间直接发布路由信息形成区域间环路abr4abr3虚链路area 0area 1area 2area 3 v-link单播发送连接到n1骨干区域内发布去往n1的路由信息abr3abr2abr4abr5多区域网络中 lsu 的洪泛type 1afadjfjorqpoeru39547439070713area 1area 0area 50internalabr1abr2internalbbone多区域网络中 lsu 的洪泛type 3type 1a

26、fadjfjorqpoeru39547439070713afadjfjorqpoeru39547439070713type 3afadjfjorqpoeru39547439070713area 1area 0area 50internalabr1abr2internalbbone多区域网络中 lsu 的洪泛type 5area 1area 0area 50riptype 3type 5type 1afadjfjorqpoeru39547439070713afadjfjorqpoeru39547439070713afadjfjorqpoeru39547439070713afadjfjorqpoe

27、ru39547439070713afadjfjorqpoeru39547439070713type 3afadjfjorqpoeru39547439070713type 4afadjfjorqpoeru39547439070713internalabr1abr2internalbbone多区域 lsus 的洪泛 （续）路由表路由表区域间路由区域间路由区域内路由区域内路由外部路由外部路由(非非ospf路由路由)area 1area 1area 0area 1rip完全末节区完全末节区不接收外部不接收外部lsa及汇总及汇总lsa末节区末节区不接收外部的不接收外部的lsa骨干区骨干区area 0骨干

28、区域骨干区域 接收所有接收所有lsa.areas 的类型defaultdefaultsummarydefault末节（stub）和 完全末节（ totally stubby ）区域area 1totally stubbyarea 0area 50stubsummaryexternalexternalsummaryripafadjfjorqpoeru39547439070713afadjfjorqpoeru39547439070713afadjfjorqpoeru39547439070713afadjfjorqpoeru39547439070713afadjfjorqpoeru395474390

29、70713afadjfjorqpoeru39547439070713afadjfjorqpoeru39547439070713afadjfjorqpoeru39547439070713internalabr1asbrbboneabr2internaln通常只能有一个出口n域内不能有asbrn不能是area 0（backbone）n不能使用虚拟链接（virtual links）末节和完全末节区域的限制单出口单出口area 20.0.0.0外部外部as0.0.0.0r3r4x xnssannot so stubby area（非完全末节区域）to other area type 5area 20.0.0.0externalasriptyp