路由交换机培训教材(基础篇)(ZXR10基础篇2)要点

1、路由交换机培训教材(基础篇)(ZXR10基础篇2)要点路由交换机培训教材(基础篇)(ZXR10基础篇2)要点21/21路由交换机培训教材(基础篇)(ZXR10基础篇2)要点第五章路由选择协议5.1路由协议在IP路由中的作用路由器的主要工作就是为经过路由器的每个IP包搜寻一条最正确传输路径，并将该数据有效地传达到目的站点。既然路由器要达成IP路由的功能，那么从功能逻辑上能够划分为路由功能器件(路由引擎)和转发功能器件(转发引擎)这两部分。转发引擎负责把IP包从自己的输入端快速地真实地转发到输出端。而为了转发一个IP包，转发引擎使用了两种信息资源：一个是路由器保护的路由转公布，另一个是IP包自己携

2、带的信息(一般是目的IP地址)。而路由引擎则是负责建立而且保护路由转公布，它是转发引擎的前提和基础。路由引擎功能部件则是由一个或多个路由协议组成。这些路由协议供应了路由器之间的路由信息的交换，而且利用交换获得的路由信息经过必然的算法变换成路由转公布。故路由协议的作用一句话就是：通过路由信息的交换生成并保护转发引擎需要的路由转公布。路由协议不但供应路由表信息（路由路径改变时要更新路由表），而且负责决定数据从发送方经过网络传输到接收方的最正确路径。5.2路由协议综述单播路由协讲和组播路由协议Internet应用中的IP包一般是点到点的应用，但也有某些情况是点到多点的应用，如音频/视频会议(多媒领悟

3、议)，某些如股票信息的实时数据传达，网络游戏和仿真等。我们分别称这两种IP包的路由为单播路由和组播路由，他们路由IP包时使用的路由转公布是构造不一样的，而且使用的IP包中的信息是不一样的(不详细介绍)。而分别生成和保护单播路由表和组播路由表的协议称为单播路由协讲和组播路由协议。单播路由协议有：RIP、OSPF、IS-IS、IGRP、BGP等。组播路由协议有：DVMRP、PIM-SM、PIM-DM、MOSPF、MBGP等。域间路由协议(EGP)和域内路由协议(IGP)大的ISP的网络可能含有上千台路由器，而小的供应商平时拥有十几台路由器，每个ISP管理自己的内部网络，一般称为一个管理域。它和其他

4、ISP的连通称为域间连接。这样Internet又能够讲是由一个个域互连而成。由于将网络切割为逻辑组（如路由域或自治域）的现象则产生了相应的两种路由协议（如图51所示）：负责一个路由域（在一个管理域内运行同一种路由协议的域称为一个路由域）内路由的路由协议，称为域内路由协议（InteriorGatewayProtocol，IGP）。域内路由协议的作用是保证在一个域内每个路由器均依照同样的方式表示路由信息，而且依照同样的宣告和办理信息的规则。域内路由协议对单播协议而言有：RIP、OSPF、IGRP等，对组播协议而言有：DVMRP，PIM-SM，PIM-DM等。负责在自治系统之间或域间达成路由和可到达

5、信息的交互，称为域间路由协议（ExteriorGatewayProtocol，EGP）。域间路由协议对单播协议而言有：BGP等；对组播协议而言有：MBGP(多协议BGP)、BGMP(边-52-ZXR10电信级路由交换机培训教材（基础篇）界网关组播协议)、MSDP(组播源发现协议)等。EGP协议主若是早期的EGP协议（此处的EGP是外面网关协议的一种，两者不能够混淆），其效率太低，当前仅被作为一种标准的外面网关协议，没有被广泛使用。而BGP协议特别是BGP-4，由于能办理聚合（采用CIDR无类域间路由技术）和超网（supernet）的功能，为互联网供应可控制的无循环拓扑，在互联网上被大量使用。B

6、GP-4已经成为当前互联网选路的实质标准。平时，一个自治系统内部的BGP同样体之间经过内部BGP协议（IBGP）交互路由信息，不一样自治系统的BGP同样体之间经过外面BGP协议(EBGP)交互路由信息。图51EGP和IGP距离-矢量路由协讲和链路状态路由协议前面提到，路由器之间的路由信息交换是基于路由协议实现的。交换路由信息的最后目的在于形成路由转公布，进而经过此表找到一条数据交换的“最正确”路径。每一种路由算法都有其衡量“最正确”的一套原则。大多数算法使用一个量化的参数来衡量路径的利害，一般说来，参数值越小，路径越好。该参数能够经过路径的某一特点进行计算，也能够在综合多个特点的基础进步行计算

7、，几个比较常用的特点是：路径所包括的路由器结点数（hopcount）网络传输花销（cost）带宽（bandwidth）延缓（delay）负载（load）可靠性（reliability）最大传输单元MTU（maximumtransmissionunit）依照路由器间交换路由信息的内容及路由算法，将路由协议分为：距离-矢量路由协讲和链路状态路由协议。1距离-矢量路由协议距离-矢量路由协议有：RIP，IGRP等。距离向量协议如RIP，是经过跳数来计算开销，由于选路性能低效，同时跳数碰到限制，最大为15，使之只合适应用于小型网络。距离-矢量路由协议的弊端：一是中继计数的可信度由于距离可是表示的是中继计

8、数，对路由器之间的链路的带宽，延缓等无考虑。这会以致数据包传达会走在一个看起来跳数是小，但实质带宽窄和延时大的链路上。二是交换路由信息的方式，即路由器交换它们能够经过如期广播整个路由表所能到达的适用网络号码。在稍大一点的网络中，路由器之间交换的路由表会很大，而且很难保护，以致收敛很缓慢。三是不支持可变长度子网掩码或CIDR以及距离矢量网络可看作是平面的，它们缺少层次，亦即缺少聚合。但RIPV2已经战胜了此弊端。距离-矢量路由协议总结以下：-53-第五章路由选择协议归纳周期性的路由信息更新受限的路由域大小通知信息直接本源於转公布采用多点或广播的方式向使用这种协议的局域网上通知只要要少量的计算就可

9、以将接碰到的路由更新同当地转公布交融在一起“水平切割”能够限制路由更新的大小和某些情况的路由黑洞的形成“毒性逆转”能够提高收敛时间，代价是更大的路由更新“触发更新”能够使得路由拓扑变化在检测到此后立刻流传开来，而无效等待下一次的周期通知的时间间隔(一般最少30S)2链路状态路由协议链路状态路由协议有OSPF、IS-IS等。链路状态路由协议工作的基础是路由器交换称为链路状态的信息元素，它带相关于链路和节点的信息。链路状态型路由协议只当网络拓扑构造发生变化时，经过交换链路状态和节点信息实现路由动向更新，这使得它能够适应更大更复杂的网络拓扑。由于链路状态协议自己不能够供应国际互联网域间选路所需的全球

10、连通解决方法，在超大型网络中，以及在链路颠簸较大时，链路状态的重新传输和计算工作会特别深重，以致路由器内存和CPU不堪重任，因此它依旧被限制于内部选路。3链路状态路由协议与距离矢量路由协议的比较链路状态路由协议与距离矢量路由协议对照，拥有下面的优点：没有中继计数：采用的衡量标准是链路的综合胸襟，如OSPF路径选择是基于开销而不是跳数。标准可信度优于中继计数，它综合考虑了链路的带宽和时延。更快的收敛速度：经过链路状态更新，链路和节点的改变扩散到域中，域内全部的路由器立刻更新它们的路由表。支持VLSM和CIDR：链路状态协议交换掩码信息作为扩散到域中的信息元素的一部分。因此，带有可变长度掩码的网络

11、能够很简单地被鉴别。更好的分层：基于距离矢量网络是平面的网络，链路状态协议将域分成不一样的层次和地区。这种分层的方法能够更好地控制网络的不牢固因数，并供应了一种更好的方法在地区间综合选路更新。5.3RIP协议RIP是第一个实现动向选路的路由协议，该协议是基于当地网络的矢量距离算法而实现的。RIP使用用户数据报文协议UDP包(端口号520)来交换RIP路由信息的。RIP报文中的路由信息包括了路由所经过的路由器数即跳数，路由器依照该跳数决定各目的网络的路由。RFC规定最大跳数不得大于16，因此，RIP是适用于较小规模的自治系统的内部网关协议。路由信息协议（RIP1）是距离向量型协议，也是有类别（c

12、lassful）路由协议，在路由更新时没有子网掩码的同步发送。RIP报文的格式RIPV1协议规定RIP报文的格式以下：CommandVersionUnused(settoallzeros)-54-ZXR10电信级路由交换机培训教材（基础篇）AddressFamilyidentifierRouteTagIPAddress00Metric(Multiplefields,uptoamaxinumof25)AddressFamilyidentifierRouteTagIPAddress00Metric每个RIP报文都以由4个字节组成的一个公用头开始，紧跟在后边的是一系列路由条目，反响了其路由信息。详细

13、内容以下：Command：划分RIP报文种类。Command=1，是一个路由央求报文；Command=2，是一个路由响应报文。Version：RIP的版本号。在一个RIP报文中，最多可通知25条路由条目，若路由条目数多于25条，则需要用多个RIP报文来交换路由信息。每条路由条目所包括的信息用以下字段来描述：AddressFamilyidentifier：地址族表记，对一般的路由条目，取值为2；若是跟在RIP报文头后面的第一条路由条目，则取值为0XFFFF，表示是一个安全认证；若是对全部路由的央求报文，取值为0；RouteTag：路由表记，用于描述由其他路由协议所导入的外面路由信息。该字段域在扩

14、散过程中保持不变，使所携带的外面路由信息在经过RIP路由域时得以保存，并导入到另一自治系统中。RouteTag一般要保存产生该路由的AS值，RIP协议自己不需要该属性值；IPAddress：可达的目的地址，。一般是指网络地址；Metric：到可达路由所需经过的路由器数，其取值范围在116。胸襟值在115内为可达路由，大于或等于16表示路由已不能达。RIP一个比较大的弊端是Metric可是简单的用跳数来表示，其实不能够正确的反响路径的真实情况。如图5-2所示，有三条路径的跳数是同样的，因此RIP就认为这三条路径是同样的路径，但实质上各有益害。-55-第五章路由选择协议归纳图52RIP的Metri

15、cRIP的路由过程RIP不支持可变长度子网掩码（VLSM）的网络路由，子网划分时遵守“连续子网”的规则。其路由动作为：发送更新先判断待发送路由的主网络与发送端口的主网络可否同样，不同样的话只发送主网络地址，这也称为路由汇总（summary）,不仅能够减少通信量，而且能够有效地减少路由表的大小，由于对端不用知道该网络的每个子网信息，只依照该路由可将到各子网的数据包转发到本路由器，本路由器认识各子网的拓扑，能够实现正确的转发；若是主网络同样的话再判断子网部分，两者子网掩码同样的话，广播该子网，不同样的话就抛弃该路由，由于若是广播出去，对端检查后安装了该路由的话既没有该子网的详细信息，也可能以致路由

16、循环，因此不能够发送。接收更新先判断收到的路由的主网络与接受端口的主网络可否同样，同样时用接收端口的掩码作为该路由的掩码，但若是该路由的主机地址部分非全零，将把该路由作为主机路由，掩码长度为32位；不同样时（一般而言该路由的网络地址就是主网络地址，唯一的例外是应用了“ipunnumbered”命令的ppp线路上，发送过来的路由可能含有子网部分），检查路由表可否有来自其他端口的为该主网络的子网的路由条目，已有就忽略该更新，没有就用标准分类掩码安装该路由。（但若是由ipunnumbered接口来的子网路由，由于无法确定掩码长度，则将该路由作为主机路由，掩码长度为32位）。下面以一个详细例子看一下路

17、由的更新检查：图53RIP的路由更新路由器1发送更新到路由器2时要执行检查：与S0口的主网络部分同样-56-ZXR10电信级路由交换机培训教材（基础篇）吗？同样，都是131.108，掩码长度同样吗？同样，广播该网络。关于网络，主网络部分为137.99与出口的131.108不同样，因此只广播网络，这也称为路由汇总（summary）。再看路由器2收到路由器1的更新时也要执行检查：137.99.0.0的主网络与131.108.2.0同样吗？不一样，路由表中有来自除S0以外其他端口的主网络为137.99的子网路由条目吗？没有，那么将作为该路由的掩码，安装该路由条目。131.108.5.0与131.10

18、8.2.0两者的主网络部分同样吗？同样，用S0口的掩码255.255.255.0作为该路由的掩码，安装该路由条目。可变长度子网掩码（VLSM）所谓变长子网掩码（VLSM）是指一致主网络地址下的子网划分应用了不一样长度的子网掩码，一般在大规模的网络中使用，以充分利用IP网络地址。RIP1路由协议不支持VLSM，由于通知路由的掩码长度与发送接口的掩码长度不同样，以致该路由不被通知。以下图就是应用VLSM的网络拓扑：图54RIP1路由协议不支持VLSM网络131.108.0.0划分为四个子网，网络掩码长度不一样，三个子网的网络掩码长度为30位，一个子网的网络掩码的长度为24位。当路由器1在发送路由更

19、新到路由器2时执行以下的检查过程：第一检查与发送端口网络两者的主网络地址可否一致？是一致，检查掩码长度可否一致：不一致，路由器1不通知该路由。再检查与发送端口网络两者的主网络地址可否一致?是一致，检查掩码长度可否一致；一致，路由器1通知该路由。以上检查过程决定了路由器1的通知只包括131.108.7.0一条路由。在路由器1上执行debugiprip调试命令能够看到实质的路由通知情况：RIP:sendingv1updateto255.255.255.255viaSerial0(131.108.6.2)subnet131.108.7.0,metric1观察路由器2的路由表能够看到实质的路由安装情况

20、，以下为执行showiproute命令的输出结果：131.108.0.0/30issubnetted,3subnets131.108.7.0120/1via131.108.2.2,00:00:08,Serial0C131.108.6.0isdirectlyconnected,Serial0C131.108.2.0isdirectlyconnected,Ethernet0这种情况下为达到网络的互通，能够使用静态路由的方法，但最好的解决方法还是使用一致长度的子网掩码，也许使用支持VLSM的路由协议，如RIP2，EIGRP。OSPF等。不连续子网路由更新时的检查过程决定了RIP1不支持VLSM，也不

21、支持关于不连续的子网划分，所谓不连续的-57-第五章路由选择协议归纳网络是指任意的两个主网络同样的网络之间有其他的主网络的存在，在以以下图所示的网络拓扑中，网络131.108.0.0被网络137.99.0.0分开，因此131.108.0.0就是不连续的网络。图55RIP1不支持不连续子网路由器1通知网络131.108.5.0时，由于其主网络部分131.108与发送口的主网络部分137.99不同样，因此路由器1只通知网络，用debugiprip可看到路由器1实质的通知内容：RIP:receivedv1updatefrom137.99.88.1onSerial0131.108.0.0in1hops

22、当路由器2收到该通知路由时，检查其主网络地址可否与接收端口的主网络一致，发现不一致再检查路由表可否存在该主网络的子网路由条目，由于存在路由条目，因此该通知路由被忽略。同样路由器2也不能够将其局域网路由通知到路由器1的路由表中，因此两边的网络不能够够互通。解决方法为使用静态路由。RIP路由表的建立RIP路由表的建立过程以下：当路由器最初引导时，它所知道的唯一的网络是直接与之相连的网络。RIP路由表包括目标网络、到目标网络的跳跃计数或胸襟，以及包被发送到目标网络应经过的接口。每30秒，RIP将使用图54中的格式广播每个接口的整个路由表。一个RIP信息可包括至多25个网络。若是路由表包括多于25个条

23、目，那不得不传输多个RIP信息。当路由器接收一个RIP信息时，使用简单的一个算法来确定可否应该把路由器增加到路由表中：l）若是要更新的路由不在路由表中，那么，把路由增加到表中，并把胸襟值增加1。2）若是要更新的路由在路由表中，那么只把它增加到当地路由表中。若是胸襟值小于当前路由的度量值，且更新是在不一样的接口接收到的，那么，把路由增加到路由表中，若是更新是在与路由表中某个接口同样的接口接收到的，那么，接受该路由。-58-ZXR10电信级路由交换机培训教材（基础篇）路由回路图56路由回路1)如图56所示，当RouterC的E0端口down掉了，便失去与10.4.0.0网络的连接。2)若是Rout

24、erB这时发送路由更新（该更新信息包里包括了到网络10.4.0.0的路由信息，跳数为1），RouterC就会接受该信息（由于接碰到的路由信息更新包里的相关网络10.4.0.0的路由比自己的要好），并将到网络10.4.0.0的路由安装到自己的路由表里。（这时，在B和C之间便出现了路由环路。）3)此时，RouterC将发送新的路由更新信息，能够到达网络，且跳数为2。RouterB在收到这个更新信息此后，由于和路由表里原有的路由信息属于同一个端口，因此就会接受，并放入自己的路由表（此时，跳数为3）。这样频频，B和C中相关网络10.4.0.0的路由信息的跳数，将不断增大，直到无量大。针对以上出现的问题

25、，能够采用以下几种方法加以解决：设置跳数的极限值：将跳数的极限值设为16，当跳数达到16时，就说明网络已经不能达，将不再进行发送。水平切割(HorizonSplit)：水平切割是用于解决上述问题的技术，利用这种方法，路由器将不再经过它得知路由的接口去宣告路由。这将防范路由器B宣告到网络10.4.0.0的路由回到路由器C。尔后，在30秒内，A将宣告到网络10.4.0.0的跳跃计数是16，即其他Router宣告网络10.4.0.0是不能到达的。毒性逆转（PoisonedReverse）：RIP协议亦使用毒性逆转（PoisonedReverse）来解决这些问题。毒性逆转（PoisonedRevers

26、e）是设置那些不能达的网络跳数设置为16，收到此种的路由信息后，路由器会立刻抛弃该路由，而不是等待其老化时间到（AgeOut）。触发更新：RIP协议能够使用来加速路由信息在RIP路由域中的扩散，当每个RIP路由器检测到某个接口正在或已经停止工作，也许是某个相邻节点瘫痪了，也许是一个新的子网或邻居节点加入进来，这时它将立刻发送一个“触发更新”，这将大大的加速了网络的收敛速度。准时器RIP使用一些准时器来创办和管理路由选择表。下面的输出信息显示了所用的准时器：ZXR10#showipripripversion:2updatetimer:30secondsinvalidtimer:180second

27、s-59-第五章路由选择协议归纳holddowntimer:180secondsflushtimer:240seconds刷新准时器（updatetimer）RFC协议规定每隔必然的时间间隔发送一次路由信息的更新报文，这个过程称为路由信息通知。更新报文使用UDP端口520，全部RIP信息被封装在UDP段中。RIP定义了2个信息种类：Requestmessage和Responsemessage。Request被用来要求邻居路由器送Update包。Response用来传达Update包。这个时间间隔由刷新准时器（updatetimer）控制，缺省为30秒。严格地讲，刷新准时器随机产生一个介于约25

28、到30秒之间的时间值，借用这种差异来搅乱路由表的同步。当共享同一个广播域的多个路由器开始同时发送它们的广播刷新报文时，将会以致传输拥塞。无效准时器（invalidtimer）无效准时器被用作迟滞体系。这个准时器会使路由信息在路由表内保持一段时间，而不被路由表刷新报文来更新。若是一条已建立的路由在6个刷新间隔内仍没有被刷新，这条路由将被标示为不能达，但它仍存在于路由表中。抑拟定时器（holddowntimer）当路由表中某条路由被标示为不能达时，触发抑拟定时器。抑拟定时器和除去准时器用来计量该条路由完整从路由表中删除前的时间。当网络路由处于控制状态时，关于该路由的刷新就会被忽略。抑拟定时器计时停

29、止后，该路由仍将作为一条可能已经断掉的路由保持在路由表中，但是，任何一条接碰到的网络刷新都将是可用的。除去准时器（flushtimer）当路由表中某条路由被标示为不能达时，触发除去准时器。抑拟定时器和除去准时器用来计量该条路由完整从路由表中删除前的时间。在抑拟定时器计时停止后的60秒中，路由器若是没有收到那条被标示为不能达路由的刷新报文，则完整除去这条路由。RIP版本2RFC1723（1994）包括RIP版本1的扩展（即RIPv2）。最显然的是RIP信息格式（图57）。其中带阴影的条目是在版本2中所做的补充。路由标志可用于指出从其他RIP路由器，或从另一个IGP，如OSPF，也许从EGP如BG

30、P得知的路由。子网掩码大概是最重要的补充，赞同设计者在RIP版本2中使用VLSM。不幸的是，RIP版本2依旧碰到RIP版本1的其他限制。RIP可安全地用于小网络，但若有其他选择的话，则应该使用其他。RIPV2协议规定RIP报文的格式以下：-60-ZXR10电信级路由交换机培训教材（基础篇）CommandVersionUnused(settoallzeros)AddressFamilyidentifierRouteTagIPAddressSubnetMaskNextHopMetric(Multiplefields,uptoamaxinumof25)AddressFamilyidentifierR

31、outeTagIPAddressSubnetMaskNextHopMetricSubnetMask：可达目的地址的掩码，IPAddress和SubnetMask是一个地址/掩码对，共同表记一个可达的网络地址前缀。当取值为0.0.0.0时，该路由条目没有子网掩码；NextHop：到达该可达路由的更好的下一跳的IP地址。对一般的可达路由，NextHop=0.0.0.0，表示下一跳的IP地址就是宣告该路由信息的路由器地址；关于公共接见介质（如以太网、FDDI等）上的路由器扩散路由信息时，若某路由信息是由该公共接见介质上的某路由器传达来的，则在该公共接见介质上往其他路由器进一步扩散该路由信息时，下一跳

32、IP地址NextHop应为先前的路由器地址，而不是当前宣告该路由信息的路由器地址，以使该路由上的IP报文在经过公共接见介质时，直接送往前一个路由器，不需经由这个节余的中转路由器，此时，NextHop不再为，而是前一个路由器的IP地址；在RIP2中，增加了口令和MD5的安全认证体系，其格式是将RIP报文头后边的第一条路由信息更换为安全鉴权，这样一个RIP报文最多可通知24条路由信息，详细格式以下：CommandVersionUnused(settoallzeros)0XFFFFAuthenticationTypePassWord(Byte03)PassWord(Byte47)PassWord(B

33、yte811)PassWord(Byte1215)(Multiplefields,uptoamaxinumof24)AddressFamilyidentifierRouteTagIPAddressSubnetMaskNextHopMetric-61-第五章路由选择协议归纳AuthenticationType：安全鉴权种类，AuthenticationType=2，是一个纯文本口令，口令最多可由16个八位组组成，当少于16个八位组时，其他域应置为0。AuthenticationType=3，是Cisco基于MD5的安全鉴权。RIP的限制：收敛慢路由采用到无量不能够办理VLSM（版本1）不能够检测

34、路由环路胸襟值可是跳跃计数；网络直径小（15个跳跃）5.4OSPF协议OSPF代表开放最短路径优先，它是一个链路状态协议。OSPF协议是IETF在RFC-1371中介绍的内部网关协议。第一个OSPF的RFC初版与1989年10月，最后一个完满的Internet标准版本RFC-2328初版于1998年4月。归纳OSPF是一个内部网关协议（InteriorGatewayProtocol，IGP），用于在单一自治系统（Autonomoussystem，AS）内决策路由。与RIP相对，OSPF是链路状态路由协议，RIP是距离向量路由协议。RIP的运作是经过与其他相邻的路由器交换它的整张路由表，而OSP

35、F和其他路由器交换的信息不是路由信息，而是链路信息。OSPF不是见告其他路由器它们能够到达哪些网络，以及距离是多少，而是见告他们的网络接口的状态，这些接口所连的网络，以及使用这些接口的花销。显然，各个路由器和其他路由器对照，都有不一样的链路状态。每个路由器链路的状态都可称为当地链路状态，这些当地链路状态遍布在OSPF网络中流传，直到全部路由器都有完满而同样的链路状态数据库为止。一旦每个路由器都接碰到全部的链路状态信息，那么每个路由器就可以构造一棵树，以自己为根，而分支表示到AS中全部网络的最短的或花销最少的路由。每个OSPF路由器使用这些最短路径构造路由表，因此得名最短路径优先。OSPF中的O

36、可是意味着定义OSPF的标准是对公共开放的，而不是私有的专用路由协议，比方CISCO的IGRP和EIGRP。链路-状态路由是最短路径优先(SPF)协议-保护一个复杂的网络拓扑数据库。与距离-向量路由协议不同，链路-状态协议形成和保护网络路由器的全部信息，以及它们是如何互联的。能够经过和网络中的其他路由器交换链路-状态通知(LSA)来实现这一点。交换了LSA的每一个路由器于是使用收到的LSA建造一个拓扑数据库。SPF算法用于计算目的地的可达性。计算的信息用于更新路由表。这个过程能发现由于链路断开或网络升级等而以致的拓扑变化。实质上，LSA交换由网络中的事件驱动，而不是周期性地运行，这样能大大减小

37、收敛过程，由于在这种情况下路由器没有必要等一系列计时器超时后才开始汇聚！链路-状态路由作为动向路由能够合适任何大小的网络。在一个设计优异的网络中，链路-状态路由协议会使网络能够经得起任何不能预知的网络拓扑构造变化。使用事件(如变化事件)来驱动更新(而不是固定时间间隔的计时器)能使收敛在拓扑变化此后更快地进行。距离-向量路由协议中经常性的、以时间驱动的更新所造成的开销在这里也被防范了。若是正确地设计网络，能够使更多的带宽用于路由数据流量而不是网络保护流量。链路-状态路由协议能更好地利用带宽带来的另一个好处是，使网络比使用静态路由或距离-62-ZXR10电信级路由交换机培训教材（基础篇）向量协议的

38、网络拥有更好的可扩展性。综合考虑这些协议的限制，会很简单看出链路-状态路由关于更大的、更复杂化的网络或高度可扩展的网络是最合适的。诚然有这些特点和灵便性，链路-状态路由可能产生两个问题：在初始发现过程中，链路-状态路由协议会在网络传输线路进步行洪泛(flood)，因此会大大削弱网络传输数据的能力。性能降低诚然可是暂时的，但是却特别显然。这样的洪泛过程可否会显著影响网络性能依赖于两点：可获得的带宽和必定交换路由信息的路由器数。在一个拥有带宽相对窄的大型网络中进行洪泛(如帧中继网络，拨号线路等)造成的影响比在拥有大带宽链路(如千兆接口)的小型网络上造成的影响显然得多。链路-状态路由对储藏器容量和办

39、理器办理能力敏感。因此，要求支持链路-状态路由的路由器配置较高，价格较贵。OSPF数据报头格式OSPF数据包头格式如图5-7所示，其中各域的描述以下：11244228可变的以字节表示的域长版本号种类数据包路由器ID地区ID校验和认证种类认证数据长度版本号表记所使用的OSPF版本种类将OSPF数据包种类表记为以下种类之一：hello包：建立和保持邻居关系；Hello包被周期地发向路由器接口，周期长短以网络种类为依照。Hello协议还担负着在多路接见网络中优选出DR。数据库描述包（DBD或DDP）：描述拓扑构造数据库的内容，而且是形成毗邻的第一步（初始化一个（adjacency）关系时将交换这些信

40、息）。每台路由器经过发送空的数据库描述器包来选举主从关系，一个路由器被指定为主机，其他的被指定为从机，主机发出数据库描述包，从机经过发出数据库描述器包来发出应答；链路状态央求包（LSR）：向相邻路由器央求其拓扑构造数据库的部分内容。当路由器发现（经过检查数据库描述包）它的拓扑构造数据库有些部分过时后，路由器将会使用链路状态央求包央求对端发送更新，交换信息；链路状态更新包（LSU）：对链路状态央求数据包的回应。这些信息也被用于老例的LSA散布。几个LSA包能够被包括在一个链路状态更新数据包内；LSA有很多类（路由器、网络、汇总和外面）；链路状态确认包（LSAck）：对链路状态更新数据包的确认，这

41、种确认使OSPF的扩散过程更可靠；数据包长度以字节为单位的数据包的长度，包括OSPF包头；路由器ID表记数据包的发送者；地区ID表记数据包所属的地区。全部OSPF数据包都与一个地区相关系；校验和校验整个数据包的内容，以发现传输中可能碰到的伤害；认证种类包括认证种类：种类0表记不进行认证，种类1表示采用明文方式进行认证，种类2表示采用MD5算法进行认证。OSPF协议交换的全部信息都能够被认证，认证种类可按各个区-63-第五章路由选择协议归纳域进行配置；认证包括认证信息；数据包括所封装的上层信息（实质的路由信息）看法和术语很有必要先理解OSPF网络的术语，下面我们一一介绍。RouterID（路由器

42、表记符）：用于表记每个路由器的32位数。平时，最高的IP地址分配给路由器。若是在路由器上使用了Loopback接口，那么，路由器ID是全部Loopback接口中的最高IP地址，无论其他物理接口的IP地址的值。Interface（接口）：路由器和拥有唯一IP地址和子网掩码的网络之间的连接。也称为链路（Link）。NeighboringRouters（相邻路由器）：带有到公共网络的接口的路由器。BroadcastNetwork（广播网络）：支持广播的网络，如Ethernet。NonBroadcastNetwork（非广播网络）：不支持广播的网络，如帧中继（FrameRelay）和X.25。指定路由

43、器（DR）和备份指定路由器（BDR）：在一个广播型多路接见环境中的路由器必定选举一个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。为保证稳定性，一旦选举产生后，它们就向来担当这个角色，即使有更好的选择出现。除非是DR或BDR自己瘫痪了。DR瘫痪后，BDR成为DR，重新选举BDR。在DR运行时，BDR不执行任何DR的功能。但它会接收全部信息，可是不做办理而已，由DR达成转发和同步的任务。Adjacency（毗邻关系）：毗邻在广播或NBMA网络的DR和非指定路由器之间形成。毗邻也在BDR和全部非指定路由器之间形成。OSPF路由更新信息仅经过毗邻被传达和接收。毗

44、邻关系的建立必须在建立双向连接此后。组成毗邻关系，也就是一对路由器交换并保护一个公共的链接状态数据库。邻居表（NeighborDatabase）：包括全部建立联系的邻居路由器。（以以下图）。链接状态表（拓扑表）（LinkStateDatebase）：包括了网络中全部路由器的链接状态。它表示着整个网络的拓扑构造。同Area内的全部路由器的链接状态表，都是同样的。（以以下图）。路由表(RoutingTable)：也称转公布，在链接状态表的基础之上，利用SPF算法计算而来。（如图5-8所示）。图5-8OSPF的邻居表，拓扑表和路由表路由器种类：OSPF路由器的不一样种类对控制数据流如何进入和出门地区

45、是不一样的。路由器关于-64-ZXR10电信级路由交换机培训教材（基础篇）它所连接的每个地区都有一个单独的链路状态数据库。属于同一地区的两台路由器相关于该共同地区的同样的地区链路状态数据库。值得注意的是：链路状态数据库在每对毗邻路由器间是同步的，也就是说在一台路由器和它的DR及BDR之间是同步的。Linkstateadvertisement（LSA）（链路状态宣告）：描述路由器的当地状态。在OSPF网络中，有6种LSA。每个LSA包括一个LSA头，LSA头中的RouterID表示生成此LSA的路由器，其中LSA头中的序次号使得新LSA能够覆盖旧LSA。Flooding（洪泛）：用于散布和同步路

46、由器之间的链路状态数据库。RouteSummarization（路由汇总）：一个地区内的路由，来自另一个AS的路由，以及从另一个路由协议得知的路由，全部这些路由可由SOPF汇总成一个路由宣告，若是IP网络的设计正确的话。图67显示了一个OSPF地区，它有6个类网络。不经过汇总，ABR将通知6个路由。经过汇总后，ABR只要通知2个路由，显然地减少了路由更新量，且下游路由器可有更小的路由表。注意，汇总仅能够在ABR或ASBR上发生。汇总不是自动的，需要手工配置。图5-9OSPF的路由汇总OSPF工作原理运作过程归纳链路状态路由协议工作原理简单来说为：相邻路由器经过“hello”包互相建立邻居关系，

47、在邻居关系建立好后，就互相交换链路状态，这样最后每一个路由器都保存一份最新的关于整个网络的网络拓扑构造数据库。因此路由器不但清楚地知道从本路由器出发可否到达某一指定网络，而且在能到达的情况下，还能选择出最短的路径以及使用该路径将经过哪些路由器。OSPF由两个互相关系的主要部分组成：“呼叫”协议(helloProtocol)和“可靠洪泛体系”(ReliableFlooding)。呼叫协议使得OSPF能够检测邻居并确认它们的存活。呼叫协议在每个活跃的OSPF接口上运行，它使用的多点传达地址使得这些流量不会对非OSPF路由器造成影响。可靠洪泛算法能够保证全部的路由器（在OSPF地区中）向来拥有一致的

48、链接状态数据库。呼叫（Hello）协议呼叫协议的数据包经过多点传达的方式发送到启用OSPF的路由器的接口上。呼叫协议数据包的目的地址为224.0.0.5(全部OSPF路由器)。默认情况下，OSPF的呼叫每10S(HelloInterval)传达一次。某个路由器连续的呼叫数据包就是告诉其他路由器，它还是活跃的。若是4个呼叫间隔时间过去了，但还没有侦听到邻居路由器的呼叫，就认为该邻居已“瘫痪”。OSPF呼叫协议的功能主若是：它的通知说明路由器依旧-65-第五章路由选择协议归纳处于“活动”状态；经过呼叫协议包中列出的邻居项能够考据双向连接，防范单向连接；能够用于在多点传达网络上选举“指定路由器”和“

49、备份指定路由器”；在OSPF毗邻关系建立后，它能够进行保护。DR和BDR的选举选举DR和BDR时，路由器将在hello数据包交换过程中查察互相之间的优先级值（RouterPriority）或路由器ID（RouterID）值，详细过程是这样的（如图5-10所示）：在局域网上出现的第一个路由器在等待一个时间后，若是没有其他活跃的路由器后，就宣告自己为DR，出现的第二个路由器同样样候一段时间后，确定除DR外没有其他活动的路由器，则宣布自己为BDR。若是在局域网中本来没有DR和BDR，而且多个路由器同时初始化，则拥有最大RouterPriority值的路由器将成为DR。若是多个路由器拥有同样的选举Ro

50、uterPriority值，则拥有最大RouterId的路由器将成为DR。在OSPF的hello数据包中，RouterPriority字段是一个8位的字段，其值可以从0到255，值越大优先级越高。若是某个系统管理员将某个路由器接口的RotuerPriority设置为0，则说明该路由器永远也不会成为DR和BDR（在该特定接口上）。大多数路由器默认值为1。为了使协议牢固，一旦DR和BDR选举产生后，它们便不会由于任何原因此变化，除非是某一个瘫痪了。即使DR和BDR的RouterPriority值都为1，而这时一个RotuerPriority值为200的新路由器加入到了局域网中，也不将作任何改变。若

51、是DR瘫痪了，BDR将成为DR（这也是为什么选举BDR的原因，这样在必要时它就可以立刻取代其地址）。这时在等待RouterDeadInterval的间隔时间后，RouterPriority值为200的新路由器将成为BDR。若是开始的DR在这时期又恢复了，它也无法再担当本来的角色了。再者，活跃的DR和BDR其中的一个瘫痪是改变它们地位的唯一机遇。图5-10DR和BDR的选举邻居表的建立（如图5-11所示）1.Downstate:RouterA方才开启，处于DOWN状态，便开始发送hello包。2.Initstate:RouterB收到该包，便把RouterA加入自己的邻居表。3.Two-ways

52、tate:RouterB收到该包此后，便向RouterA返回一个包，RouterA收到该包后，便把RouterB加入自己的邻居表。再A和B互相将对方加入自己的邻居表此后，便达到了Two-way状态。-66-ZXR10电信级路由交换机培训教材（基础篇）图5-11OSPF的邻居表的建立过程链接状态数据库的建立OSPF链接状态数据库是全部OSPF路由器共享的一个散布式数据库。若是OSPF路由域划分为多个地区，链接状态数据库也将被分开，而且每个地区基于唯一的链接状态数据库。在一个地区中的变化应该只引起该地区内路由器路由表的重新计算，而不应影响整个地区的路由表。地区界线路由器必定保护一个链接状态数据库聚

53、合。若是网络拓扑没有变化，那么OSPF路由器只要集中交换链路状态数据库一次，然后就保持不变。当链路状态发生变化时，则任何的变化都必定依赖“洪泛”到整个域，而且每个更新必定加以确认，这样能够使得路由器保证更新正确地传达到下一个路由器。在局域网上，发生的变化经过多点传达地址224.0.0.6以“洪泛”方式发送到DR和BDR上。由于多点传达是不能靠的，因此发送的路由器必定等到确认后才传达更新。在DR和BDR获得更新后，它们将向毗邻关系的每一个邻居发送一份更新的拷贝(224.0.0.5)。而且，每个毗邻节点必定确认接碰到的更新，否则将连续重传。将更新可靠地传达到包括地区中全部路由器的伸展树的过程，也就

54、是OSPF的可靠洪泛算法。链接状态数据库的建立分为以下四个步骤：1.ExstartState：2.ExchangeState:3.LoadingState:4.FullState:详细过程如图5-12所示。-67-第五章路由选择协议归纳图5-12OSPF链接状态数据库的建立过程（1）图5-12OSPF链接状态数据库的建立过程（2）路由表的建立路由表的建立是在这个链接状态数据库的基础之上的。当链接状态数据库完满的建立达成此后，便开始利用SPF算法算出最短的路径，并将其放入路由表。请注意，OSPF只支持等值路径负载均衡，不支持非等值路径负载均衡。-68-ZXR10电信级路由交换机培训教材（基础篇）

55、图5-13OSPF的最正确路由选择OSPF的域（Area）关于单域（singlearea）的OSPF网络来说，网络规模过大，就会出现以下一些问题（以以下图）：频频的SPF计算：关于一个大规模的网络，频频的网络变化会引起频频的SPF的计算，这将耗资路由器大量的CPU资源和内存资源。多大的路由表：每个路由器将要保护一个巨大的路由表。过大的链接状态表：链接状态表表示着整个网络完满的拓扑构造，网络规模的过大，也将直接以致链接状态表的过大。图5-14没有划分Area时的问题针对这种情况，OSPF供应了一种解决方法，就是将一个大的网络切割成多个地区。地区（Area）的种类分为以下几种：标准地区这种地区能够

56、接收（域内）链路更新、（域间）路由归纳以及外面路由。骨干地区（转接地区）当互连多个地区时，骨干地区是全部其他地区所连接的中心实体。主干地区总被注明为地区0，全部其他地区都必定连接到该地区以交换信息并路由数据包。骨干区域属于变换地区。OSPF骨干地区拥有全部标准OSPF地区所拥有的属性。变换地区中的ABR可以向变换地区中引入地区间的大纲Summary-LSA和AS-External-LSA。-69-第五章路由选择协议归纳根状地区（StubArea）指不接收那些关于本自治系统（即OSPF网络）以外路由信息的一种地区，比方来自非OSPF源的路由。若是路由器需要路由到自治系统以外的网络，那么它们使用缺省路由。缺省路由为。根状地区中的链接状态数据库仅限于包括它们的内部LSA以及可选的Default-SummaryLSA。完满根状地区（TotallyStubArea）这是一种不接收外面自治系统(AS)路由或来自本自治系统内其他地区的归纳路由的地区。若是路由器需要向当地区外的网络发送数据包，那么它使用缺省路