第7章OSPF动态路由协议原理与配置

7.1OSPF动态路由协议原理

7.1.1OSPF特点OSPF无路由自环问题。OSPF支持变长子网掩码VLSM。OSPF支持区域划分、适应大规模网络。OSPF支持等值路径负载分担（Cisco定义最大6条）。OSPF支持验证，防止对路由器、路由协议的攻击行为第一页，共73页。第一页，共73页。7.1.1OSPF特点（续）OSPF路由变化时收敛速度快，可适应大规模网络。OSPF并不周期性地广播路由表，因此节省了宝贵的带宽资源。OSPF被直接封装于IP协议之上（使用协议号89），它靠自身的传输机制保证可靠性。OSPF数据包的TTL值被设为1，即OSPF数据包只能被传送到一跳范围之内的邻居路由器。OSPF以组播地址发送协议报文（对所有DR/BDR路由器的组播地址：224.0.0.6；对所有的SPF路由器的组播地址：224.0.0.5）。第二页，共73页。第二页，共73页。7.1.2OSPF协议的基本术语1．路由器ID—RouterID2．邻居（Neighbors）3．邻接（Adjacency）4．指定路由器（DesignativeRouter，DR）5．备份指定路由器（BackupDesignativeRouter，BDR）6．DROTHER7．OSPF链路状态数据库第三页，共73页。第三页，共73页。7.1.3OSPF数据包类型及OSPF数据包头部结构1．OSPF数据包类型第四页，共73页。第四页，共73页。2．OSPF数据包头部结构第五页，共73页。第五页，共73页。图7-3OSPFhello数据包的解码结果第六页，共73页。第六页，共73页。7.1.45种类型的OSPF数据包1．Hello数据包Hello数据包是编号为1的OSPF数据包。运行OSPF协议的路由器每隔一定的时间发送一次Hello数据包，用以发现、保持邻居（Neighbors）关系并可以选举DR/BDR。第七页，共73页。第七页，共73页。2．链路状态数据库描述数据包链路状态数据库描述数据包（DataBaseDescription，DBD）是编号为2的OSPF数据包。该数据包在链路状态数据库交换期间产生。它的主要作用有三个：选举交换链路状态数据库过程中的主/从关系。确定交换链路状态数据库过程中的初始序列号。交换所有的LSA数据包头部。第八页，共73页。第八页，共73页。图7-4DBD的头部结构第九页，共73页。第九页，共73页。图7-5OSPFDBD数据包的解码结果第十页，共73页。第十页，共73页。3．链路状态请求数据包链路状态请求数据包（LSA-REQ）是编号为3的OSPF数据包。该数据包用于请求在DBD交换过程发现的本路由器中没有的或已过时的LSA包细节。第十一页，共73页。第十一页，共73页。图7-6链路状态请求数据包第十二页，共73页。第十二页，共73页。图7-7OSPFREQ数据包的解码结果第十三页，共73页。第十三页，共73页。4．链路状态更新数据包链路状态更新数据包（LSA-Update）是编号为4的OSPF数据包。该数据包用于将多个LSA泛洪，也用于对接收到的链路状态更新进行应答。如果一个泛洪LSA没有被确认，它将每隔一段时间（缺省是5秒）重传一次。第十四页，共73页。第十四页，共73页。图7-8链路状态更新数据包第十五页，共73页。第十五页，共73页。图7-9OSPFUpdate数据包的解码结果第十六页，共73页。第十六页，共73页。5．链路状态确认数据包链路状态确认数据包（LSA-Acknowledgement）是编号为5的OSPF数据包。该数据包用于对接收到的LSA进行确认。该数据包会以组播的形式发送。如果发送确认的路由器的状态是DR或者BDR，确认数据包将被发送到OSPF路由器组播地址：224.0.0.5。如果发送确认的路由器的状态不是DR或者BDR，确认将被发送到OSPF路由器组播地址：224.0.0.6。第十七页，共73页。第十七页，共73页。图7-10链路状态确认数据包第十八页，共73页。第十八页，共73页。图7-11OSPFACK数据包的解码结果第十九页，共73页。第十九页，共73页。7.1.5LSA数据包1．链路状态通告数据包（LSA）头部格式第二十页，共73页。第二十页，共73页。LSA头第二十一页，共73页。第二十一页，共73页。表7-3LSA类型及对应链路状态ID第二十二页，共73页。第二十二页，共73页。2．路由器LSA路由器LSA主要包括以下内容：该路由器是否是一个区域边界路由器（ABR，见7.1.8节）。该路由器是否是一个自治系统边界路由器（ASBR，见7.1.8节）。路由器链路的数量。链路类型、链路数据、链路ID：不同链路类型的这三个字段的内容及含义不同。度量：指定链路的OSPF代价。第二十三页，共73页。第二十三页，共73页。图7-13路由器LSA第二十四页，共73页。第二十四页，共73页。表7-4不同类型链路的对应链路状态ID和链路数据第二十五页，共73页。第二十五页，共73页。3．网络LSA网络LSA主要包括以下内容：网络掩码：与传输网相关的网络掩码。接入（Attached）路由器：接入到传输网的所有路由器的路由器ID列表。第二十六页，共73页。第二十六页，共73页。图7-14网络LSA第二十七页，共73页。第二十七页，共73页。4．汇总LSA汇总LSA主要包括以下内容：NetworkMask（网络掩码）字段：占32比特。指明目标网络的子网掩码。metric（度量）字段：占24比特。指明到目标网络的OSPF代价。TOS（服务类型，占8比特）、TOSmetric（服务类型代价，占24比特）字段：和服务类型相关的字段（通常设为0）。第二十八页，共73页。第二十八页，共73页。图7-15汇总LSA第二十九页，共73页。第二十九页，共73页。5．自治系统外部LSA自治系统外部LSA主要包括以下内容：NetworkMask（网络掩码）字段“E”字段metric（度量）字段Forwardingaddress（转发地址）字段ExternalRouteTag（外部路由标签）字段“E”位、TOS、TOSmetric、Forwardingaddress字段第三十页，共73页。第三十页，共73页。图7-16自治系统外部LSA第三十一页，共73页。第三十一页，共73页。7.1.6OSPF网络介质分类RFC将网络介质类型分为：NBMA和点到多点类型。Cisco额外定义了三种网络介质：点到点、广播和点到多点非广播。第三十二页，共73页。第三十二页，共73页。1.点到点（PointtoPoint，PTP）在点到点类型的介质中，OSPF数据包以多播地址发送不选举DR、BDROSPF路由器之间的hello数据包每10秒钟发送一次，邻居的死亡间隔时间为40秒第三十三页，共73页。第三十三页，共73页。2.广播网络（Broadcast）需要选举DR/BDR。OSPF路由器之间的hello数据包每10秒钟发送一次，邻居的死亡间隔时间为40秒。第三十四页，共73页。第三十四页，共73页。3.非广播多路访问（NBMA）非广播多路访问（Non-BroadcastMulti-Access，NBMA）类型的介质包括运行帧中继、X.25、ATM等协议的网络。对于NBMA网络，需要手工指定DR/BDR。之后，其运行模式将同广播网络一样。OSPF路由器之间的hello数据包每30秒钟发送一次，邻居的死亡间隔时间为120秒。第三十五页，共73页。第三十五页，共73页。非广播多路访问（NBMA）第三十六页，共73页。第三十六页，共73页。4.点到多点（PTMP）点到多点（PointtoMulti-Point，PTMP）类型的介质包括运行帧中继、X.25、ATM等协议的网络。在点到多点介质中，不选举DR/BDR。OSPF路由器之间的hello数据包每30秒钟发送一次，邻居的死亡间隔时间为120秒。第三十七页，共73页。第三十七页，共73页。点到多点第三十八页，共73页。第三十八页，共73页。5.点到多点—非广播（P2MP-NonBroadcast）不选举DR/BDR。需要使用命令neighbor手工指定近邻。OSPF路由器之间的hello数据包每30秒钟发送一次，邻居的死亡间隔时间为120秒。第三十九页，共73页。第三十九页，共73页。表7-5介质特性表第四十页，共73页。第四十页，共73页。7.1.7SPF过程1．OSPF邻接建立过程OSPF邻接建立过程主要会经过以下一些阶段或状态：关闭（Down）状态：没有发送hello数据包，也没有收到hello数据包。尝试（Attempt）状态：不停地向对方发送hello数据包。初始（Init）状态：收到了对方的hello数据包。但对方没有收到自己的hello报文。第四十一页，共73页。第四十一页，共73页。双向（Two-Way）状态：双方均收到了对方的hello数据包。启动（ExStart）状态：发送DBD报文，选举主/从设备、设定初始序列号。交换（Exchange）状态：互相交换LSA报头信息。装入（Loading）状态：向对方请求自己没有的或过时的LSA信息，并在收到对方的更新LSA后添加到自己的链路状态数据库中。完成（Full）状态：双方的链路状态数据库完全相同。第四十二页，共73页。第四十二页，共73页。图7-21OSPF邻接建立过程第四十三页，共73页。第四十三页，共73页。2．OSPF邻居状态机第四十四页，共73页。第四十四页，共73页。3.SPF计算OSPF协议的核心是SPF，即最短路径优先算法。OSPF使用Dijkstra算法来产生最短生成树。OSPF协议中的SPF计算路由过程如下：各路由器发送自己的LSA，其中描述了自己的链路状态信息。各路由器汇总收到的所有LSA，生成LSDB。各路由器以自己为根节点计算出最小生成树，依据是链路的代价。各路由器按照自己的最小生成树得出路由条目并安装到路由表中。第四十五页，共73页。第四十五页，共73页。3.SPF计算第四十六页，共73页。第四十六页，共73页。3.SPF计算OSPF协议的核心是SPF，即最短路径优先算法。OSPF使用Dijkstra算法来产生最短生成树。OSPF协议中的SPF计算路由过程如下：各路由器发送自己的LSA，其中描述了自己的链路状态信息。各路由器汇总收到的所有LSA，生成LSDB。各路由器以自己为根节点计算出最小生成树，依据是链路的代价。各路由器按照自己的最小生成树得出路由条目并安装到路由表中。第四十七页，共73页。第四十七页，共73页。第四十八页，共73页。第四十八页，共73页。7.1.8OSPF区域第四十九页，共73页。第四十九页，共73页。多区域OSPF中路由器的名称及用途区域内路由器（InterAreaRouter，IAR）：该路由器负责维护本区域内部路由器之间的链路状态数据库。骨干（主干）路由器：可以是区域内路由器，也可以是区域边界路由器。区域边界路由器（AreaBorderRouter，ABR）：该路由器拥有所连接的区域的所有链路状态数据库并负责在区域之间发送LSA更新消息。自治系统边界路由器（AnonymousSystemBorderRouter，ASBR）。该路由器处于自治系统边界，负责和自治系统外部交换路由信息。第五十页，共73页。第五十页，共73页。7.2OSPF动态路由协议配置

7.2.1单区域OSPF配置单区域OSPF的配置分为两个步骤：启动OSPF路由器协议进程。Router(config)#routerospfProcess-ID声明运行OSPF协议的路由器接口IP地址或子网地址。Router(config-router)#networkA.B.C.D

A.B.C.Dareaarea-id第五十一页，共73页。第五十一页，共73页。7.2.2点到点链路OSPF配置第五十二页，共73页。第五十二页，共73页。以下是路由器A的配置命令：Ra(config)#routerospf100Ra(config-router)#router-id1.1.1.1Ra(config-router)#network1.1.1.00.0.0.255area0Ra(config-router)#network12.0.0.10.0.0.0area0Ra(config-router)#network13.0.0.10.0.0.0area0以下是路由器B的配置命令：Rb(config)#routerospf100Rb(config-router)#router-id2.2.2.2Rb(config-router)#network2.2.2.00.0.0.255area0Rb(config-router)#network12.0.0.20.0.0.0area0Rb(config-router)#network23.0.0.20.0.0.0area0以下是路由器C的配置命令：Rc(config)#routerospf100Rc(config-router)#router-id3.3.3.3Rc(config-router)#network3.3.3.00.0.0.255area0Rc(config-router)#network13.0.0.30.0.0.0area0Rc(config-router)#network23.0.0.30.0.0.0area0第五十三页，共73页。第五十三页，共73页。7.2.3点到点链路OSPF诊断1．log-adjacency-changesRa(config-router)#log-adjacency-changes图7-28、29命令log-adjacency-changes的输出第五十四页，共73页。第五十四页，共73页。OSPF相关诊断命令2．showipprotocol3．showiproute4．showipospfneighbor5．showipospfneighbordetail6．showipospfdatabase7．showipospfinterface第五十五页，共73页。第五十五页，共73页。OSPF相关诊断命令（续）8．showipospfflood-list9．showipospfprocess-id10．debugipospfhello11．debugipospfadj12．debugipospfevents13．debugipospfflood14．debugipospfpacket15．debugipospfspf第五十六页，共73页。第五十六页，共73页。7.2.4广播网络OSPF配置第五十七页，共73页。第五十七页，共73页。以下是路由器A的配置命令：Ra(config)#routerospf100Ra(config-router)#router-id1.1.1.1Ra(config-router)#network1.1.1.00.0.0.255area0Ra(config-router)#network192.168.1.10.0.0.0area0以下是路由器B的配置命令：Rb(config)#routerospf100Rb(config-router)#router-id2.2.2.2Rb(config-router)#network2.2.2.00.0.0.255area0Rb(config-router)#network192.168.1.20.0.0.0area0以下是路由器C的配置命令：Rc(config)#routerospf100Rc(config-router)#router-id3.3.3.3Rc(config-router)#network3.3.3.00.0.0.255area0Rc(config-router)#network192.168.1.30.0.0.0area0第五十八页，