8 开放最短路径优先协议(OSPFv2.ppt

1、开放最短路径优先协议(OSPFv2),2,outline,OSPF的基本原理与实现 邻居和邻接关系 区域 链路状态数据库 路由表 认证 按需电路上的OSPF OSPF的数据包格式 OSPF的LSA格式 可选字段,3,开放最短路径优先协议(OSPFv2),OSPF协议 IETF组织建议使用的内部网关协议(IGP)RFC2328 一种链路状态协议 使用Dijkstra的最短路径优先算法(SPF) OSPF是开放的协议不属于任何一个厂商或组织所私有 OSPFv1只在实验平台使用,4,OSPF的特性-1,快速收敛 OSPF可以支持更大型的网络 不容易受到有害路由选择信息的影响 使用区域的概念 可以有效

2、减少路由选择协议对路由器CPU和内存的占用 降低路由选择协议的通信量使得构造一个层次化的网络拓扑成为可能 完全无类别的处理地址问题 排除了不连续子网这样的有类别路由选择协议的问题,5,OSPF的特性-2,支持无大小限制的、任意的度量值 支持使用多条路径的效率更高的等价负载均衡 使用保留的组播地址来减少对不宣告OSPF的设备的影响 支持更安全的路由选择认证 使用可以跟踪外部路由的路由标记,6,OSPF的基本工作原理-1,宣告OSPF的路由器从所有启动OSPF协议的接口上发出Hello数据包路由器间共享链路、协商完成相关参数成为邻居Neighbor 邻接关系Adjacency类似一条点到点的虚链路

3、，在一些邻居路由器间构成；OSPF定义了两种邻接关系： 交换Hello信息的路由器类型 交换Hello信息的网络类型 每台路由器和形成邻接关系的邻居间发送LSA,7,OSPF的基本工作原理-2,路由器收到LSA存放在链路状态数据库中并转发该LSA 通过LSA的泛洪扩散所有路由器形成相同的链路状态数据库 每台路由器将以自身为根，使用SPF算法计算无环路的拓扑图(SPF算法树)描述最短路径 每台路由器都从SPF算法树中构造自己的路由表,8,邻居(Neighbor)的形成,小王,小一,小二,小三,(1)大家好，我是新来的，我叫小王,交换过程,172.16.5.1/24 E0,172.16.5.2/2

4、4 E1,A,B,Down状态,交换过程,172.16.5.1/24 E0,172.16.5.2/24 E1,Router B 邻居列表： 172.16.5.1/24, int E1,我是路由器，id为172.16.5.1，我谁也没看到啊,Down 状态,Init 状态,A,B,交换过程,172.16.5.1/24 E0,我是路由器，id为ID 172.16.5.2, 我看到了172.16.5.1.,172.16.5.2/24 E1,Down 状态,Init 状态,A,B,我是路由器，id为172.16.5.1，我谁也没看到啊,Router B 邻居列表： 172.16.5.1/24, int

5、 E1,交换过程,172.16.5.1/24 E0,Router A 邻居列表： 172.16.5.2/24, int E0,172.16.5.2/24 E1,Down 状态,Init 状态,Two-Way 状态,A,B,我是路由器，id为ID 172.16.5.2, 我看到了172.16.5.1.,我是路由器，id为172.16.5.1，我谁也没看到啊,Router B 邻居列表： 172.16.5.1/24, int E1,探寻路由信息,E0 172.16.5.1,DR,E0 172.16.5.3,不！我来启动交换，因为我的router id比你的大,我要启动交换，因为我的router i

6、d是172.16.5.1.,Hello,afadjfjorqpoeru 39547439070713,Hello,afadjfjorqpoeru 39547439070713,Exstart 状态,探寻路由信息,这是我的链路状态数据库的描述（摘要）,DBD,afadjfjorqpoeru 39547439070713,Exchange 状态,这是我的链路状态数据库的描述（摘要）.,E0 172.16.5.1,DR,E0 172.16.5.3,Hello,afadjfjorqpoeru 39547439070713,Hello,afadjfjorqpoeru 39547439070713,Exs

7、tart 状态,我要启动交换，因为我的router id是172.16.5.1.,不！我来启动交换，因为我的router id比你的大,探寻路由信息,E0 172.16.5.1,E0172.16.5.3,感谢你的链路状态摘要信息！,LSAck,afadjfjorqpoeru 39547439070713,LSAck,afadjfjorqpoeru 39547439070713,DR,探寻路由信息,我需要对网络172.16.6.0/24的完整描述条目,好，这是对网络的172.16.6.0/24的具体描述,感谢你的链路状态信息！,LSR,afadjfjorqpoeru 39547439070713

8、,LSAck,afadjfjorqpoeru 39547439070713,LSU,afadjfjorqpoeru 39547439070713,Loading 状态,E0 172.16.5.1,E0172.16.5.3,LSAck,afadjfjorqpoeru 39547439070713,LSAck,afadjfjorqpoeru 39547439070713,DR,感谢你的链路状态摘要信息！,探寻路由信息,Full状态,E0 172.16.5.1,E0172.16.5.3,DR,我需要对网络172.16.6.0/24的完整描述条目,好，这是对网络的172.16.6.0/24的具体描述,

9、感谢你的链路状态信息！,LSR,afadjfjorqpoeru 39547439070713,LSAck,afadjfjorqpoeru 39547439070713,LSU,afadjfjorqpoeru 39547439070713,Loading 状态,LSAck,afadjfjorqpoeru 39547439070713,LSAck,afadjfjorqpoeru 39547439070713,感谢你的链路状态摘要信息！,18,OSPF协议计算路由过程,RTC,RTB,RTA,RTD,1,2,3,5,LSDB,RTA的LSA,RTB的LSA,RTC的LSA,RTD的LSA,A,C,B

10、,D,1,2,3,5,(一)网络拓扑结构,(二)每台路由器的链路状态数据库,(三)由链路状态数据库得到的带权有向图,A,C,D,1,2,2,1,B,A,C,D,2,1,B,A,C,D,2,1,B,A,C,D,2,1,B,(四)每台路由器分别以自己为跟节点计算最小生成树,3,3,3,3,19,outline,OSPF的基本原理与实现 邻居和邻接关系 区域 链路状态数据库 路由表 认证 按需电路上的OSPF OSPF的数据包格式 OSPF的LSA格式 可选字段,20,邻居和邻接关系,路由器ID 在OSPF区域内唯一标识一台路由器的IP地址 一台OSPF路由器对其他OSPF路由器的跟踪需要每台路由器

11、提供一个路由器ID 路由器ID的获取方法： 如果使用router-id命令手工配置Router ID，就使用Router ID； 如果没有手工配置Router ID，路由器选取它所有环回(loopback)接口上数值最高的IP地址； 如果路由器没有配置IP地址的loopback接口，选取它所有的物理接口上数值最高的IP地址； 用作路由器ID的接口不一定非要运行OSPF协议。,使用loopback接口作为路由器有两个好处： 稳定性：loopback接口比任何其他物理接口更加稳定； 更好的控制网络管路由器ID的能力：管理员在预先分配和识别作为路由器ID的地址时有更多的回旋余地。,OSPF路由器使用

12、Hello数据包通告它的路由器ID来建立和邻居的关系。,21,Hello协议,目的 它是发现邻居路由器的方法； 在两台路由器成为邻居之前，需要通告这两台路由器必须相互认可的几个参数； Hello数据包在邻居路由器之间担当Keeplive的角色； 它确保了邻居路由器之间的双向通信； 它用来在一个广播网络或非广播多路(NBMA)网络上选取指定路由器(DR)和备份路由器(BDR).,22,Hello协议,Hello时间间隔(HelloInterval) 周期性发送Hello报文的时间间隔 基于路由器的每一个接口的 路由器无效时间间隔(RouterDeadInterval) 宣布其邻居路由器无效的时间

13、间隔 缺省TRouterDeadInterval4 * THelloInterval 双向通信(two-way comm.) 双方在接收到对方的hello报文时在报文的邻居列表中发现自己的路由器ID 一旦双向通信成功建立，邻接关系也就可能建立了 还依赖于网络类型,23,Hello协议,每个Hello数据包都包含以下信息： 始发路由器的路由器ID； 始发路由器接口的区域ID； 始发路由器接口的地址掩码； 始发路由器接口的认证类型和认证信息； 始发路由器接口的Hello时间间隔； 始发路由器接口的路由器无效时间间隔； 路由器的优先级； 指定路由器DR和备份指定路由器BDR； 标识可选性能的5个标记

14、位； 始发路由器的所有有效邻居的路由器ID。,匹配？,N,丢弃,Y,有效,重置,始发路由器的路由器ID不在邻居列表中则添加,24,网络类型,OSPF协议定义了5种网络类型 点到点网络 广播型网络 非广播多路访问(NBMA)网络 点到多点网络 虚链路,点到点网络是连接单独一对路由器的； 点到点网络上的有效邻居总是可以形成邻接关系的。,以太网、令牌环网等； OSPF需要选举DR和BDR广播。,帧中继、ATM、X.25等； 可以连接两台以上的路由器； 没有广播数据包的能力； 需要选举DR和BDR单播。,NBMA网络的一个特殊配置； 看作一群点到点链路的集合； 没有广播数据包的能力； 不需要选举DR和

15、BDR。,没有编号的点到点网络的一种特殊配置； OSPF数据包以单播形式发送。,25,网络类型,传送网络 与两台或以上的路由器相连 只是转发数据包，数据包的始发网络和目的网络都不同于当前的传送网络 末梢网络 仅仅与一台路由器相连 数据包总有一个源地址或目的地址属于该末梢网络,26,指定路由器和备份指定路由器,对OSPF来说，在多址网络上LSA的泛洪扩散存在两个问题： 网络上创建很多不必要的LSA 多址网络本身的泛洪扩散显得比较混乱 解决办法指定路由器功能 描述这个多路访问网络和OSPF区域内其他与其相连的路由器 管理这个多路访问网络上的泛洪扩散过程,一台路由器可能是它所连接的其中一个多路访问网

16、络的DR； 也可能不是它所连接的另一个多路访问网络的DR； 指定路由器是路由器接口的特性而不是整个路由器的特性。,27,指定路由器和备份指定路由器,BDR：防止DR失效造成无法有效传送数据包 DR和BDR的选取条件 与优先级有关，具有0优先级的路由器不能成为DR和BDR； Hello分组包含了表示始发路由器指定的路由器优先级的字段，也包含了路由器认为可能是DR和BDR的相关接口的IP地址的字段； 当一个接口在一个多址网络开始有效时，它将把它的DR和BDR的地址设为全0 已经存在的接口把DR和BDR的地址记录入一个接口数据结构表中。,28,DR（村长）的选举过程,（1）登记选民 本网段的OSPF

17、路由器； 本村的18岁以上公民； （2）登记候选人 本网段的priority0的OSPF路由器； 本村内的30岁以上公民，且在本村居住3年以上； （3）竞选演说 几乎所有的priority0的OSPF路由器都认为自己是DR 几乎所有的候选人都认为自己应该当村长； 也有不想做村长的，哪这些人先选一个为副村长(BDR)，已经竞争村长的不能竞争副村长 （4）投票 选priority值最大的，若priority值相等，选RouterID最大的； 选年纪最大，若年龄相等，按姓氏笔画排序 如果没人竞争村长，副村长升为村长，再选副村长,29,DR选举中的指导思想,选举制民主！ DR是各路由器选出来的，而非人工指定的； 终身制稳定压倒一切！ DR一旦当选，除非路由器故障，否则不会更换； 即便新加入一台优先级比DR高的路由器，也不更换！ 世袭制快速响应！ DR选出的同时，也先选出BDR（Backup Designated Route