课件6-ospf协议原理和配置

OSPF原理与配置掌握OSPF协议工作原理课程目标掌握OSPF配置方法掌握联通IPRAN网络OSPF部署情况课程目录OSPF协议工作原理OSPF配置方法联通IPRAN网络OSPF部署情况OSPF协议基本概念OSPF协议工作原理OSPF协议工作原理Page4OSPF协议概述OSPF（OpenShortestPathFirst)属于IGP（内部网关协议）基于链路状态算法的路由协议由IETF开发目前为版本2相关协议：RFC1583,RFC2178,RFC2328Page5OSPF协议基本特征无路由自环可适应大规模网络路由变化收敛速度快支持区域划分支持等值路由支持验证支持路由分级管理支持以组播地址发送协议报文Page6OSPF协议相关术语RouterIDOSPF域中路由器的唯一标识Area区域Cost花费值ABR、ASBR区域边界路由器、自治系统边界路由器LSA链路状态通告LinkType链路类型，包括广播，非广播，点到点，点到多点DR和BDR指定路由器和非指定路由器区域类型骨干区域，STUB区域，TRANSIT区域Virtual-Link虚连接Page7OSPF协议支持的网络类型链路类型：广播，非广播，点到点，点到多点PTPBROADCASTNBMAFR/X.25HUBPTMPFR/X.25Page8OSPFRouterIDRouterID是一台路由器的唯一标识，在整个自治系统内唯一RouterIDRouterID是一个32-bit的无符号整数，格式和IP地址的格式是一样的，推荐使用路由器的loopback地址作为路由器的RouterID。Page9DR和BDRM=n(n-1)/2=28M=(n-2)×2+1=13DRBDRDR和BDR指定路由器DR（DesignatedRouter）备份指定路由器BDR（BackupDesignatedRouter）每一个广播型网络和NBMA网络都有一个DR和BDR

DR和BRD的作用：Page11DR的选举过程DR和BDR（续）DR和BDR选举原则：哪台路由器会成为本网段内的DR并不是人为指定的，而是由本网段中所有的路由器共同选举出来的。

DR和BDR是由OSPF的Hello协议选举，选举基于端口的路由器优先级（routerpriority）；如果routerpriority被设置为0，那么该路由器将不允许被选举为DR或BDR；如果优先级相同，则基于routerid进行选举，选routerid大的；

DR和BDR是终身制的，除非某个故障才会重新选举注意：网段中的DR并不一定是priority最大的路由器；同理，BDR也并不一定就是priority第二大的路由器。

DR是指某个网段中概念，是针对路由器的接口而言的。某台路由器在一个接口上可能是DR，在另一个接口上可能是BDR，或者是DROther。只有在广播和NBMA类型的接口上才会选举DR，在point-to-point和point-to-muiltipoint类型的接口上不需要选举。两台DROther路由器之间不进行路由信息的交换，但仍旧互相发送HELLO报文。DR和BDR（续）DR的选举过程Page1410.1.1.510.1.1.610.1.1.710.1.1.8RTCBDRDR我有7个邻居，但是只有2个邻接邻居和邻接RTDRTGRTHEthernet10.1.1.110.1.1.210.1.1.310.1.1.4RTARTBRTERTF网络类型是否和邻居建立进阶关系Point-to--Point总是和邻居建立邻接关系Point-to-MultiPoint总是和邻居建立邻接关系Virtuallink总是和邻居建立邻接关系BroadcastNBMADR总是和其他所有路由器包括BDR建立邻接关系；BDR总是和其他所有路由器包括DR建立邻接关系；处于DROthere端口状态的路由器只与DR和BDR建立邻接关系。Page16OSPF单区域的问题当一个巨型网络中运行OSPF路由协议，就会遇到如下问题：路由器数量的增多会导致LSDB非常庞大，占用大量的存储空间，LSDB同步会需要很长时间增加运行SPF算法的复杂度，导致路由器的CPU负担很重拓扑结构变化会导致大量的OSPF协议报文在传递，降低了网络的带宽利用率，同时所有的路由器重新进行路由计算系统规划划分区域应该综合考虑，须受到以下条件的制约：区域的规模一个区域内的路由器不能太多；经过统计，一个区域内的路由器台数最好不要超过70台。当网络中路由器的台数少于20台时也可以只划分一个区域。与骨干区域的连通问题根据协议规定，所有的区域必须与骨干区域相连通。同时骨干区域自身也必须是连通的。由于条件限制不能连通时，也可以配置虚连接来解决。

ABR的处理能力

ABR一定要由性能高的路由器来担任。在一台ABR上尽量不要配置太多的区域，一般是一个骨干区域+一个或两个非骨干区域。Area1Area2Area3Area4OSPF协议区域Area0Page20OSPF协议区域OSPF使用Area实现了分层两层模式区域号是一个32bit的整数定义为IPaddress格式也可以用一个十进制整数表示(ie.Area0.0.0.0,orArea0)区域0.0.0.0保留为骨干区非骨干区一定要连接到骨干区Area1Area2Area3Area4OSPF协议区域Area0ABR，BRABR，BRABR，BRABR，BR使用BGP连接到另外一个ASASBRIRIROSPF协议区域--路由器分类IR（InternalRouter）：内部路由器，是指所连接的网段都在一个区域的路由器，属于同一个区域的IR维护相同的LSDB。ABR（AreaBorderRouter）：区域边界路由器，是指连接到多个区域的路由器，ABR为每一个所连接的区域维护一个LSDB。BR（BackboneRouter）：骨干路由器，至少有一个端口或虚连接连接到骨干区域的路由器，包括所有ABR和所有端口都在骨干区域的路由器。ASBR（ASBoundaryRouter）：AS边界路由器，是指和其他AS中的路由器交换路由信息的路由器，这种路由器向整个AS通告AS外部路由信息。ASBR可以属于骨干区域也可以不属于骨干区域。Page23OSPF协议Cost值Cost应用于每一个启动了OSPF的链路16-bit正数，范围[1—65,535]Cost值越小链路越优该值表示的是出接口Cost值路由选取是依靠整个链路Cost值的总和Page24OSPF协议Cost值(续)计算方法10^8/bandwidth56-kbpsseriallink=1785Ethernet=1064-kbpsseriallink=1562T1(1.544-Mbpsseriallink)=64用户调节链路Cost的方法：ospfcostvaluePage25问题什么是RouterID？有什么作用？修改RouterID之后是否会立即生效?LSA描述的网络类型主要有哪些？为什么要选举DR和BDR？它们有什么作用？为什么要划分区域？怎样合理划分区域？为什么其他区域必须和骨干区域相连?Cost值有什么作用？OSPF协议基本概念OSPF协议工作原理OSPF协议工作原理Page27OSPF的五种协议报文Hello报文发现及维持邻居关系，选举DR，BDRDD报文本地LSDB的摘要LSR报文向对端请求本端没有或对端的更新的LSALSU报文向对方发送其需要的LSALSAck报文收到LSU之后，进行确认OSPF邻居关系建立过程172.16.5.1/24E0我的routerID是172.16.5.2,我的邻居有172.16.5.1RouterANeighborsList172.16.5.2/24,intE0172.16.5.2/24E1RouterBNeighborsList172.16.5.1/24,intE1我的routerID是172.16.5.1，没有看到邻居DownStateInitStateTwo-WayStateABABHelloafadjfjorqpoeru39547439070713Helloafadjfjorqpoeru39547439070713OSPFLSDB同步过程(1)这是我的链路状态数据库的汇总信息DBDafadjfjorqpoeru39547439070713ExchangeState这是我的链路状态数据库的汇总信息DBDafadjfjorqpoeru39547439070713E0172.16.5.1DRE0172.16.5.3不,我将先发起链路信息的交互，因为我拥有更高的routerID我将发起链路信息的交互，因为我的routerID是172.16.5.1DBDafadjfjorqpoeru39547439070713DBDafadjfjorqpoeru39547439070713ExstartStateDRDROSPFLSDB同步过程(2)FullState我需要网段172.16.6.0/24的LSA这是你要的网段172.16.6.0/24的信息收到！谢谢你的信息LSRafadjfjorqpoeru39547439070713LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713LSUafadjfjorqpoeru39547439070713LoadingStateE0172.16.5.1E0

172.16.5.3收到！谢谢你的信息LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713DRDROSPF协议计算过程LSDBLSAofRTALSAofRTBLSAofRTCLSAofRTD(2)每台路由器的LSDB(3)由链路状态数据库生成带权有向图CABD346CABD234CABD234CABD234CABD234RTARTCRTD4326(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RTB2LSA的洪泛机制(1)网络链路状态发生改变时：OSPF采用触发更新，保证网络内的所有路由器都能及时知道网络的变化当链路状态发生改变的时候，路由器使用泛洪（flooding）方式通知网络中其它的路由器这一变化。LSU提供了泛洪LSA的机制。Ineedtoupdatemyroutingtable.4LSU3LSU2xxLink-StateChangeLSU1BADRDRLSA的洪泛机制(2)网络稳定时，OSPF是通过周期性的LSA泛洪来保证每个OSPF路由器有最新的网络信息YesGotoAANoNoYesYesLSALSUNoEndEnd该记录在链接－状态数据库中已经存在了吗？利用SPF算法计算新的路由表增加到数据库中去LSA洪泛发送LSAck给DR序列号是否一样？忽略该LSA将携带更新信息的LSU发送给源Router序列号是否更高？Page34问题OSPF协议报文有哪些？邻居发现的过程是怎样的？LSDB同步的过程是怎样的?路由计算的过程是怎样的？LSA的洪泛机制是怎样的？OSPF区域类型(1)Area0Area1Area2AS100OSPF协议里把区域划分为以下5种类型：骨干区域(backbonearea):

骨干区域是连接所有其他区域的中心点，区域号总是“0”。所有其他区域都连接到这个区域以交换路由信息。标准区域:这个默认的区域接收链路状态更新、路由汇总和外部路由信息。

特点：通常只能有一个出口区域内不能有ASBR

不能是Area0(Backbone)

不能使用虚连接(Virtuallinks)单一出口Area20.0.0.0External

ASXXOSPF区域类型(2)

末节区域(stubarea)不接受任何自治系统外部路由的信息，比如非OSPF网络的信息。使用缺省的0.0.0.0路由连接AS外的网络。末节区域不能包含ASBR。完全末节区域(totallystubarea)不接受任何AS外部的路由，及AS内部的其他区域的汇总信息。使用缺省的路由发送数据包到外部网络或是其他区域。不包含ASBR。

非完全末节区域(not-so-stubbyarea)NSSA提供类域末节区域和完全末节区域同样的好处。但，在NSSA中允许存在ASBR。OSPF区域类型(3)OSPF虚连接

所有的区域必须和骨干区域相连，而且骨干区域自身也必须是连通的。由于网络的拓扑结构复杂，有时无法满足这个条件。为此，OSPF提出了虚连接的概念。

虚连接是指在两台ABR之间，穿过一个非骨干区域(转换区域—transitarea)，建立的一条逻辑上的连接通道。Area2Area0(Backbone)Area3Area1VirtualLinkTransitAreaLSA的类型常见的六种LSA类型：Type1:RouterlinkentryType2:NetworklinkentryType3and4:SummarylinkentryType5:ASexternallinkentryType7:NSSAexternallinkentryLSAType(1)LSATypeLSA名称LSA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。LSAType(2)LSATypeLSA名称LSA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。LSAType(3)LSATypeLSA名称LSA描述4ASBR-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。7NSSAexternallinkentry

NSSA区域可以使用Type-7LSA引入非OSPF路由到OSPF区域，Type-7LSA仅在NSSA区洪泛，通过ABR转化成Type-5LSA。Type5LSA

Type7LSARIParea0NSSAarea

ASBRABR路由汇聚的作用减小路由表的大小将拓扑变化的影响限制在本地减少LSA的数量，节省CPU资源路由汇聚的方式在ABR上汇聚Type-3LSA在ASBR上汇聚Type-5LSA路由汇聚一条路由信息就可以代表多个子网路由汇聚举例O172.16.8.0 255.255.252.0

O172.16.12.0 255.255.252.0

O172.16.16.0 255.255.252.0

O172.16.20.0 255.255.252.0

O172.16.24.0 255.255.252.0

O172.16.28.0 255.255.252.0RoutingTableforBLSAsSenttoRouterCIA172.16.16.0255.255.240.0Area1Area0ABRSummarizationIA172.16.8.0255.255.248.0ABC路由分类OSPF一共将路由分为4级，按优先级从高到低排列：区域内路由区域间路由自治系统外一类路由指引入的是IGP路由(例如RIP，STATIC)

可信程度较高到第一类外部路由的花费值=本路由器到相应的ASBR的花费值+ASBR到该路由目的地址的花费值自治系统外二类路由指引入的是BGP路由可信度比较低到第二类外部路由的花费值=ASBR到该路由目的地址的花费值。与自治系统外部通讯

作为IGP，OSPF同样需要了解自治系统外部的路由信息，这些信息是通过ASBR(自治系统边界路由器)获得的，ASBR是那些将其他路由协议(也包括静态路由和接口的直接路由)发现的路由引入(redistribute)到OSPF中的路由器。

ASBR为每一条引入的路由生成一条Type-5类型的LSA，主要内容包括该条路由的目的地址、掩码和花费等信息。这些路由信息将在整个自治系统中传播(StubArea，totallyStubArea除外)。计算路由时先在最短路径树中找到ASBR的位置，然后将所有由该ASBR生成的Type-5类型的LSA都当作叶子节点挂在ASBR的下面。注：ASBR并不一定真的位于AS的边界，而是可以在自治系统中的任何位置。Page47问题OSPF区域划分原则？Stub域、完全Stub域和NSSA域的特点？ABR、ASBR的作用？LSA的类型？路由聚合的作用？课程目录OSPF协议工作原理OSPF配置方法联通IPRAN网络OSPF部署情况配置步骤

配置OSPF协议的基本步骤：设置路由器的ID号（推荐使用路由器的loopback地址作为路由器的RouterID）启动OSPF

宣告相应的网段基本命令(1)指定一个OSPF进程的RouterID

router-id<ip-address>启动OSPF路由协议进程

routerospf<processid>定义OSPF协议运行的接口以及对这些接口定义区域IDnetwork<ip-address><wildcard-mask>area<area-id>基本命令(2)

定义一个区域为末节区域或完全末节区域

area<area-id>stub[no-summary][default-cost<cost>]

定义一个区域为非完全末节区域

area<area-id>nssa[no-redistribution][default-information-originate[metric<metric-value>][metric-type<type>]][no-summary]

配置区域间路由聚合

area<area-id>range<ip-address><net-mask>[advertise|not-advertise]基本命令(3)

配置通告缺省路由

notifydefaultroute[always][metric<metric-value>][metric-type<type>][route-map<map-tag>]

配置重分布其它路由协议

redistribute<protocol>[as<as-number>][peer

<peer-address>][tag<tag-value>][metric<metric-value>][metric-type<type>][route-map<map-tag>]

注：控制其他协议符合条件的路由导入OSPF自治系统中，使用该命令后路由器成为一个ASBR。配置案例(1)RIPBGPArea0Area1NSSAArea2STUBR1R2R3R4R5192.168.0.1/24192.168.1.1/2410.0.1.2/3010.0.1.1/3010.0.2.2/3010.0.2.1/3010.0.0.1/2410.0.0.2/2410.0.0.3/24配置案例(2)区域0.0.0.1是一个NSSA区域，R1是工作在NSSA区域0.0.0.1和骨干区域之间的ABR。R1向本区域内通告一条缺省路由。R1的配置：

ZXR10_R1(config)#interfacefei_1/1ZXR10_R1(config-if)#ipaddress10.0.1.1255.255.255.252ZXR10_R1(config)#interfacefei_1/2ZXR10_R1(config-if)#ipaddress10.0.0.1255.255.255.0ZXR10_R1(config)#routerospf1ZXR10_R1(config-router)#network10.0.0.00.0.0.255area0.0.0.0ZXR10_R1(config-router)#network10.0.1.00.0.0.3area0.0.0.1ZXR10_R1(config-router)#area0.0.0.1nssadefault-information-originate配置案例(3)区域0.0.0.2是一个stub区域，R2是工作在区域0.0.0.2和骨干区域之间的ABR。在stub区域内，ABR自动会向stub区域内通告一条缺省路由。R2的配置：ZXR10_R2(config)#interfacefei_1/1ZXR10_R2(config-if)#ipaddress10.0.2.1255.255.255.252ZXR10_R2(config)#interfacefei_1/2ZXR10_R2(config-if)#ipaddress10.0.0.2255.255.255.0ZXR10_R2(config)#routerospf1ZXR10_R2(config-router)#network10.0.0.00.0.0.255area0.0.0.0ZXR10_R2(config-router)#network10.0.2.00.0.0.3area0.0.0.2ZXR10_R2(config-router)#area0.0.0.2stub配置案例(4)R3是工作在骨干区域0中的路由器，对外通过BGP和其它自治系统网络相连。作为整个自治系统的出口路由器，R3通过手动配置通告一条缺省路由到整个OSPF域中。R3的配置：ZXR10_R3(config)#interfacefei_1/1ZXR10_R3(config-if)#ipaddress10.0.0.3255