网络基础知识培训教材-课程ospf协议

1、课程11OSPF协议2.2 AS（自治系统QS82.3得到连接状态数据库 11小结 16习题 17第三节计算路由表 18小结 22习题 23第四节OSPF协议相关知识介绍 244.1 OSPF协议与其它路由协议的比较 242.协议的运行有差异244.2 OSPF在实际运行中的情况怎样就254.3 OSPF协议中的一些常数是怎样规定的 27课程介绍课程说明OSPF协议是(Open Shortest Path Fist)开放式最短路优先协议的缩写计算路由的一种协议只要稍有计算机网络知可参看识的人能迅速看懂城也一OSPF配置详解解决您可能会碰到的一些配置中的问题并加深对OSPF协议的理解您会迅速成为

2、一个OSPF高手记住OSPF就是去寻找到某个终点计算机的最短路径的方法.-学员能够掌握u 掌握Quidway系列路由器OSPF协议的配置Quidway系列路由器用户手册配置指导分册酰Quidway系列路由器用户手册命令介绍分册凌课程11OSPF协议9第一节OSPF协议入门1.1概述现在Internet已广泛应用于军事叱、 教育以*越来越重要的作用 发挥着Internet的重要基础是 TCP/IP协议就它是一个协议族-传输TCP/IP协议中”面：小戏再一方面的 UP或 DOWN”.一方方面小花费时间最最好还应该能动态处理路由变化町r 接口1 ?a 11 科？士 ？朴 e?u De 6 a?a 科

3、 4 科？' ? i ? ? a i o ? u ? ? o eD-o e ?u ± ? 3 ?i " 1yFloodirng法在整个系统广播自己的链路状态,一 -根据这一数据库5y其它网络节点为叶的一根最短的路径树-OSPF是一类 Interior Gateway Protocol（内部网关协议 IGP）w? o e ?- ? i ?&?：D?0O S P F , T E LNET, R I PSOCKETTCP, UD PPPP, X. 2 5 等操作系统硬件接口及驱动图1 OSPF在网络协议族的地位1.2术语和基本概念OSPF路由协议术语肥，Open

4、Shortest Path First 最短路径优先协议：“、-router就 第三层的IP包交换机叱、?自治系统（autonomy system"?D' ?aAS -自治系统的划分单元，一个自治系统可以划分为多个区域 .自治系统内区域的32-bit标识：属于一个自治系统的路由器上运行的路由协议每一个自治系统有一个单独的IGP.,OSPF是内部网关协议的一种：一个32位的标号对每个运行OSPF的路由器心? 网络（network）陞e ?1画络/子网溷网3我们把它们看成是分离的网络它们只是被当作简单的网,-?网络掩码（network mask）皿巴o ?e?a u ? e y?

5、# ?在文字上写成255.255.255.0 -由一对路由器简单组成的网络? 广播网gE都有能力将地址信息发送到所有连接的路由器上（广播）邻居路由器被 OSPF的hello协议动态地发现如果它存在w-.y以太网是一个广播网的例子网络支持许多（两个以上）路由器以*邻结点也是通过OSPF hello报文来维持在邻居间X.25网是一个例子-一种是非广播多重访问第二种类型叫点到多点. 非广播网类型的判别依靠于对网络的操作模式一个路由器与它连接的一个网络的连接称为接口心可以通过底层协议或是路由协议本身来得到.-一个接口有时也指一个连接一两台路由器有接口连向共同的网络,一，邻接（adjacency）g2?

6、 e ? a u ? o ?3 e ?a a u ?6-科？描述本地路由器或网络的数据单元对路由器来说-第一个连接状态传送会发送到整个路由领域这在全局范围内使用，缩写为LSA”所有的连接状态传送组成了连接状态数据库只有一个接口与外部相连的网络，如一个PPP可视为一个stub网络骨干区域(Backbone Area)自治系统外部路由(AS external route) 口 .e ?BGP负v.c Routing Information Protocol),系统的静态配置路由等，系统的静态路由是由配置得到的，其他协议的路由是通过引入操作得到的，外部路由的指定是由用户决定的一指两节点之间的连通路径

7、routing table kl-到每个目的地有路由 同下1.3 OSPF入门童话可以把整个网络：看成一个王国.-现在我们来看看区域内的某一个人(你所在的机器root)是怎样得到一张世界地图(routing table)的犷建立基本联系他们也会你与他们之间建立了邻居你得跟你周围的人我在这口1 (发HELLO报文)，于是 大叫5、(neighbor)关系”他们之间也有邻居关系最有威望(Priority优先级)的人会被推荐为首领 首领与你之间是上下级关系(adjacency邻接)但?2?Df ?o ?u a u ?o 0 D1y?=a ? 1 u? e ? 1 ? %?o? 1 " 1y

8、 e x a i a ' ?a a ?u 嘘喧 ? ?馋 i " ?0? o 2? a ?a a ?四？（Database Description数据库描述报文）你发现地名表中有你缺少的或比你新的东西.他发现你的地名表中有他需要的东西4（LinkState Reques连接状态t#求报文）当然 3（Link State Update 连接状态升级报文）收到地图后四（Link State Ack连接状态响应报文）现在心Link State DataBase连接状态数据库的!：你去查找地图把到所有地方的路挑一条最近坐的立”routing table路由表1加当然以后查这份表格就知

9、道到目的地的一条最近的路了万一表格上的某条路不通了可以通过图去找一条新的路.，-只是周围一群人叱”因为你的地图是跟首领的一致你要去画一份世界地图你可以知道你这一群人的任何一点点小动静工-他会告诉你另一群人的地图,过，：!.“这样同一区内两网段if（不对于不知道的那也没办法，一，现在-上的人义不容辞地把这个区的地图-住在区边境发送到别的区,-国王会把这些边境的人命名为骨干播有些人5LI.：3?1科 ± 6 ? a° ?aD?u 1?撼叱.？血.一6 a ?科消？OSPF是这样标记最短的路的山首先intra area区域内址如果有心花费最小裨玄写进你的表格中，这个目的地可能是到

10、本群体某个人也可能是到其他群体的也“你会不予考虑同区域 威其他区域如果没有本区的路5区域间郎你只要在地图上找最近的就是了3你也只能先把它标记到你的表格上皿1你就可以把它标记到国内地图上了给你一份此而已罢了OSPF是一个基于链路状态的动态路由协议此z在自治系统中每一台运行OSPF的路由器收集各自的接口 /邻接信息称为链路状态, 使得在整个系统内部 维护一个同步的链路状态数据库x路由器计算出以自己为根从而计算出自己到达系统 内部各可定的最佳路由.一它处理在一个自治系统中，.，.，习题1-1概述O S P F协议的基本思想占1-3什么是邻居路由器&袒第二节OSPF协议分析2.1概述OSPF把

11、整个网络(Internet上的子网或其他类型的网 )看成一个自治系统 (AS) 2网络(Network)组成 Area? u ? ? a ?AS20 6" ? e u ?b ?D?S w?X?科 i 3?D?屋a?2.2 AS（自治系统醺图2 OSPF系统网络拓扑结构图例Rxx代表路由器”R1,R2,R3,R4,N1组成区域1,R3,R4是区域边界路由器（ABR）R7,R8,R10,N2,N3组成区域2,R7,R10,R11是区域边界路由器（ABR）R9.R11,R12,N4 组成区域 3-Area1,Area2,Area3 以 及 R5,R6 共 同组成了一个 自 治系统（Auto

12、nomousSystem）,R5是系统的边节点（ASBR）所有区域边节点到R和R 1编及R5,R6共同组成了骨干区域3口 =网络o =路由器图3 OSPF的数据储存结构OSPF协议的中心思想是在每一个区域上运行一个OSPF的副本一Area内部的信息可以逐步达到同步可以确定邻节点 幼的存在-每个节点的连接状态数据库（LSDB）包含了整个区域的信息，而且这些LSDB包含的信息是描述相同的网络拓扑结构的-6 6?LSDB 由 LSA 鼠LSDB分成五类? asbrsum LSA 区域间传送描述 AS边节点的LSA.? ASE_LSA AS 外部的 LSA连接状态传送报文所描述的信息一般包括状态(ST

13、ATE)等掩码麟 小位置接口 ID-? 网络节点信息星L 等即路由下一步该去的顶点九.，? 路由信息WE 类型(route type)等? 其他信息、小该节点收到的连接状态传送报文信息等Area的边节点(abr)把本area的信息组合成summary_LSA(连接信息摘要传送)?aD?e ? psUmmary_LSA 的区域边节点把它收到的 summary_LSA传送到本区域内除stub net的所有节点 犷 它是一种特殊的 Area.一般来说也但这种可达不一定要求它们在物理上是直接相连的 使用虚连接的概念(VirtualLink)来描述这一现象aam但彼此都有接口指向某公共的非Backbon

14、e区域，协议要求将他们配置成虚连接在描述Backbone的有向带权图里5事实上,-这一公共区域被称作Transit区域也A S边节点(asbr)发送 自己 接收到 的其他AS传送来AS_External_LSA (ASE_LSA)给本AS内部的所有节点这样一来AS外部路由分两种 心其花费视为与 AS内部路由同一级别课程11OSPF协议2类外部路由是AS边节点引入的不同等级的路由般说来这样任何一个顶点可以通过area内节点，同区域的abr得至U的SUM_LSA,及AS内的asb得到的ASE_LSA来知道整个网络的连接状态数据库（LSDB）?o u AS部的路由器来说但在同一区域内部 一所以它需要

15、知道路由器的信息.一我们只需要知道网络信息ASBRSUM是为了计算ASE路由时寻径方便 通 过 LSDB ？ o 3?x ?D?6 （Shortest PathTree）通过最小树它可以建立或修改路由表（routing table）皿下一跳（next hop）心.发送连接状态传送报文的顶点（adv_rtr）等“OSPF协议中还包含认证过程 ,即在OSPF报文中加入认证字.一12路由器路由器DOWNDOWNHMIqSRR,没人宣称为DR, BDR）两边互通开始交换（主/从）交换装载完成初始化HellQ（DR=Rb RZ, R3为候补）加（序列号=匕主）DD （序列号中，主）DD （序列号二乂+1

16、,主）DD （序列号=X+L从） .DD （序列号Kf从）连接状态请求连接状态升级连接状态请求连接状态升级完成图4两台路由器的数据同步过程? 首先3广播网同一网段或PPP或NBMA上的指定的节点W同时也收到它们发送来的Hello报文3可以确认哪些机器是相连的业加确定了它们之间的Neighbor的关系.Hello报文的内容一般包括砂路由器ID号校验和F.*路由器优先级B DR.HELLO报文的处理详见下图5所示.工课程11OSPF协议和 DR”?e 6?3?口DR：优先级次高的作为BDR心BDR构成邻接关系首先,一一database 轴k s c 啰之）对方I lb己1 所拥有的路由信息-版本号

17、区域ID".、?Ir.vMS%也 DD序列号DD报文有两种 用来确定Master/Slave关系聪“才发送有路由信息的DD报文比较自己的数据库g则向对方发送LSR就报文3? 连接状态请求报文包含的内容有的路由器ID,：.一校验和心连接类型额，连接状态的ID横，传送的路由器碟等：按要求发送新的路由信息给对方Link State Update '，；? 连接状态升级报文包括的内容有路由器IDmp校验和公连接状态传送报文数量 3? 收到连接状态升级报文之后行CLink State Ack feS o ? e ? e ?,M ?a C ? i o ?° u o? a ?6X

18、' I ?比y?a?6X' I =?eyi? ? i?,?u o D?>?DD报文包含的内容有酢1c路由器ID心校验和以1c连接状态传送报文头等连接状态请求报文5y连接状态响应报文统称为连接状态传送报文A.L连接状态请求报文也J在没有得到应有的对方相应的LSRu.-a ? 6 x ' i ? i度城? 外立？DD报文若收到后发现没有必要产生连接状态请求报文>>.：.则只向形成Adjacency关系的路由器发连接状态升级报文OSPF能得到整个AS的拓扑结构亦就是由网段内拓扑信息同步得到的一故在以下讨论中可能会有路由器属于同一区域两个不同网段A2只需在两个

19、接口上配置OSPF将那么3也会把B网段的信息在A网段传播“Ai6 4 ' ? i ?' ?6 6?up?D?0' ?2？口？（？2?o e D-届 e它会把它得到的路由信息摘要皿摘要指的是只发网段信息-Backbone上的点会首先得到全自治系统的拓扑结构.这样E当然对于自治系统引入的外部路由乙 RIP、ASBR信息传送到整个自治系统皿它不把ASE信息发送到STUB区域皿好了卬它们是由岫& R T R La ANET-L6 AS UMNET-tjS AA S B R S UMASE US A16Area 1图7各类连接状态传送报文的发送RTARTC皿RL是路由器连

20、接状态传送报文 口SL(3)是NETSUM连接状态传送报文EL表示ASE连接状态传送报文 一该图描述了各类连接状态传送报文发送的源和目的地,但在系统达到同步后1- ，如，DOWN-只对路由变化的部分 叱”对路由减少的项藻M3 6 0 (h秒收到该连接状态升级报文的路由器比较自己的路由表V则把路由表升级如此类似链式反应的发送泛滥 把升级的路由表在系统内同步了LSA1y?¥ 报:DD来实现：RT药两台具有邻接关系的路由器”用来确定Master/Slave关系视-R T将报文与自己的数据库比较则向对方发送连接状态请求报文一课程11OSPF协议请求对方给自己发送相应数据 送新的路由信息给对方

21、按要求发收到连接状态升级报文后以示收到一.建二路由信息在同一个网段内达到同步18依此类推作为边界路由器它应该属于骨干发给骨干上其他点然后把它传道所连的非骨干区域内部所有的路由器都得到了整个自治系统的拓扑结构发送自己接收到的其他 AS传送来的LSA给本AS内部的路由器这样任何一个路由器都可以知道整个网络的LADB 一2-1 OSPF协议的报文类型共分那几种歌第三节计算路由表让我们先看一个例子如图8所示由.网络到路由器是没有花费的一如图9，；? e e ? e ?把root加入最小树，设root可直达的顶点为候选人Step2' -? o X ?D?6 + 3 u 36 i e 3 e?o

22、e ?X ?D?6T ?D课程11OSPF协议? Step3,? Step4 ？Step2工作过程he利用Dijkstra算法i 内研 外 从区域内到区域间 4逐步生成最小树，进而生成路由表.根据协议的精神,.=计算每一个区域的最小树(相当与一个阶段性的最小树),小? 6d?u?a!id!i ? u 叉？56f ? ?猫科？ASE节点逐区域改进最小树一改进路由表调用生成和发送连接状态传送报文的函数一«下面详细介绍路由表计算过程保存旧的路由表(2)用Dijkstra算法计算intra_area的路由(包括abr)1. router2. transit network3. stub ne

23、twork；.，? a ? u ?(3)通过检查SUM_LSA贝U只检查 backbone的 SUM_LSA4. ) root 是 abr且连着 transit area，出(5)通过ASE_LSA,计算AS外部路由计算是按根节点所连的区域逐个区域来计算的分别进行计算，且在计算过程中逐步改进路由表20开始路由比较的规则：同一级别的路由比较总是选小的花费的路由.对于不同级另IJ的路由，分为含AS外部的路由：a. INT路由（区域内路由与区域间路由）在AS外路由之前考虑，即不含外部路 由的路由优先于含外部路由的路由.b. typel在ypte2之前考虑 选择基于intra_AS的至U ASBR路由

24、 d.仍不可分3-课程11OSPF协议例如总的花费是100.若rt2是自治系统内部路由 同时删去路由表中的rt1 .?o ? 1 3o?媪的优先级由高到低为，指从经过了两个区域的路由但又不是虚连接构成的骨干区域内路由工22比较时如果相同的话花费相同的两条路由视为等价路由取高优先级的路由开始从而计算出自己到达网络中各可定节点的最佳路径1小结束由于网络拓扑结构的复杂性而且这些路由的花费并不相同生成以本路由器为根节点从区域内到区域间 .进而生成路由表根据协议的精神，一 计算每一个区域的最小树课程11OSPF协议包括该区域内部路由器和子网该区域所知道的ASBR路由器系统根据所得的区域的最小树最后生成全

25、局的最小树 工匕并根据路由表的变化向外发送新的连接信息则调用路由比较规则 一24第四节OSPF协议相关知识介绍4.1 OSPF协议与其它路由协议的比较通用的路由协议除了 OSPF1?OSPF和RIP作一个大致的比较如下际、d o e D?0 生均 e小心“说它简单a系统分区g-它用的是不分类的路由也匕 小M是因为它的每一个节点只能处理以自己为头的至多16个节点的链无法体现带宽和网络延迟OSPF可以适用于较大规模的网络业卜通过系统内外路由的不同处理 ”引入摘要的概念皿=OSPFM应于RIP中的好 的概念勺权metric!?o u 2? i ?i ?a?o?e o ? e ?1 0? '

26、? o ? u?Yf ? w ?' ? i o i i ?o 3u ?" i ?雅x? " ?区域内皿'心可以地SPF的路由处理能力相当大 会它的处理能力已经是相当完全了 一Variable Length Subnet Masks i.e. VLSM.V.*4.1.2.协议的运行有差异RIP运行时其他运行RIP的路由器收到请求报文后1.：:在没有收到请求报文时"30 - -：在180秒之内如果没有收到某个相邻路由器的路由表3把它从路由表中作废并广播自己新的路由表课程11OSPF协议OSPF运行时wx然后迅速建立邻接的关系心以后相对来说网络拥塞也少了

27、6在NBMA虚连接上30秒发送一次4倍于HELLO间隔即认为对方刖“ 掉/在LSBD中给它置位为 INFINITY 4o?±?u?u?ee ±?e u e y?Y： ?e ?a?3600秒能真正去掉它重发间隔是1800秒“RIP相对简单-4.1.3.使用情况不同一般说来 总参看RFC 1245曲 OSPF占用的实际链路带宽比RIP少叱'只在建立邻接关系的路由器间此 OSPF使用的CUP时间比RIP少iRIP是发送路由表因为OSPF相对有一个大的路由表：“因为它往往要发送及处理一些无用的路由言息衡量其运行情况的因素主要有路由器内存使用情况及路由器的处理量的情况描述了 OSPF在一些网络的运行情况皿NErK90年数据：StatisticBARRNetNSIOARnet路由器的数量141513数据收集用时99 hrs277 hrs28 hrsSPF计算频率50 min25 min13 min外部路由