網絡工程與規(guī)劃-第03章-OSPF路由技術課件

2023/6/9第0頁共68頁3.4OSPF協議目標1學習完此課程，您將會：掌握OSPF協議的基本概念掌握OSPF協議的基本原理設計規(guī)劃OSPF網絡21OSPF協議基本概念2OSPF網絡類型3OSPF路由計算過程4LSA鏈路狀態(tài)通告5設計規(guī)劃OSPF網絡OSPF協議概述3OSPF（OpenShortestPathFirst)屬于IGP（內部網關協議）基于鏈路狀態(tài)算法的路由協議由IETF開發(fā)目前為版本2相關協議：RFC1583,RFC2178,RFC2328OSPF協議基本特征4無路由自環(huán)可適應大規(guī)模網絡路由變化收斂速度快支持區(qū)域劃分支持等值路由支持驗證支持路由分級管理支持以組播地址發(fā)送協議報文OSPF協議相關術語5RouterIDOSPF域中路由器的唯一標識Area區(qū)域Cost花費值ABR、ASBR區(qū)域邊界路由器、自治系統邊界路由器LSA鏈路狀態(tài)通告LinkType鏈路類型，包括廣播，非廣播，點到點，點到多點DR和BDR指定路由器和備份指定路由器區(qū)域類型骨干區(qū)域，STUB區(qū)域，TRANSIT區(qū)域Virtual-Link虛連接OSPFRouterID6RouterID一個32-bit的無符號整數，是一臺路由器的唯一標識，在整個自治系統內唯一RouterIDOSPF是基于IP的，其協議號是89OSPFHeaderProtocol#89OSPFPacketOSPF協議區(qū)域7OSPF使用Area實現了分層----兩層模式區(qū)域號是一個32bit的整數定義為IPaddress格式也可以用一個十進制整數表示(ie.Area0.0.0.0,orArea0)區(qū)域0.0.0.0保留為骨干區(qū)非骨干區(qū)一定要連接到骨干區(qū)OSPF協議Cost值8Cost應用于每一個啟動了OSPF的鏈路16-bit正數，范圍[1—65,535]Cost值越小鏈路越優(yōu)該值表示的是出接口Cost值路由選取是依靠整個鏈路Cost值的總和OSPF協議Cost值(續(xù))9計算方法108/bandwidth56-kbpsseriallink=1785Ethernet=1064-kbpsseriallink=1562T1(1.544-Mbpsseriallink)=64用戶調節(jié)鏈路Cost的方法：ospfcostvalueABR&ASBR10InternalInternalInternalArea10Area11Area12RIP/RIPV2WorldABRABRABRABRASBRArea0BackboneLANLANPing向外部路由的報文軌跡外部路由信息傳播軌跡問題11什么是RouterID？有什么作用？修改RouterID之后是否會立即生效?為什么要劃分區(qū)域？怎樣合理劃分區(qū)域？為什么其他區(qū)域必須和骨干區(qū)域相連?Cost值有什么作用？OSPF協議支持的網絡類型12鏈路類型：廣播，非廣播，點到點，點到多點PTPBROADCASTNBMAFR/X.25HUBPTMPFR/X.25OSPF鄰居關系太多13對于多點接入網絡，即NBMA和broadcast，如果網絡內有上百臺路由器，那將形成多少鄰接關系：兩兩互相形成，即100*（100-1），這些鄰接關系要定期的交換LSDB,這樣耗費的系統資源更是不計其數。BROADCASTNBMAHUBFR/X.25DR和BDR14M=n(n-1)/2=28M=(n-2)×2+1=13DRBDR問題15LSA描述的網絡類型主要有哪些？為什么要選舉DR和BDR？它們有什么作用？所有路由器都只將信息發(fā)送給DR,由DR將網絡鏈路狀態(tài)發(fā)送出去OSPF報文頭16Version#TypePacketlengthRouterIDAreaIDChecksumAuTypeAuthenticationAuthenticationOSPF報文頭格式：OSPF的五種協議報文17Hello報文發(fā)現及維持鄰居關系，選舉DR，BDRDD報文（數據庫描述）本地LSDB的摘要LSR報文向對端請求本端沒有或對端的更新的LSALSU報文向對方發(fā)送其需要的LSALSAck報文收到LSU之后，進行確認鄰接關系的形成與維持18通過HELLO報文形成鄰居關系鄰居建立后，還需要通過HELLO報文進行鄰居關系的維持，有兩個定時器來進行這項工作：HELLOTIME：缺省為10秒（對于NBMA網絡為30秒）DEADTIME：缺省為4倍的HELLOTIMEOSPF的鄰居狀態(tài)機19DownAttemptInit2-wayExStartExchangeLoadingFull鄰居關系形成后開始相互交流20數據庫交換過程主從協商DD交換LSA請求LSA傳播LSA應答OSPF協議數據庫交換過程

21RT1RT2DownDownHello(DR=0.0.0.0,NeighborsSeen=0)Hello(DR=RT2,NeighborsSeen=RT1)DD(Seq=x,I=1,M=1,MS=1)DD(Seq=y,I=1,M=1,MS=1)DD(Seq=y,I=0,M=1,MS=0)DD(Seq=y+1,I=0,M=1,MS=1)DD(Seq=y+1,I=0,M=1,MS=0)DD(Seq=y+n,I=0,M=0,MS=1)DD(Seq=y+n,I=0,M=0,MS=0)LSRequestLSUpdateLSAckExStartExStartInitExchangeExchangeLoadingFullFullOSPF協議路由計算過程22LSDBLSAofRTALSAofRTBLSAofRTCLSAofRTD(2)每臺路由器的LSDB(3)由鏈路狀態(tài)數據庫生成

帶權有向圖CABD1235CABD123CABD123CABD123CABD123(1)網絡的拓撲結構(4)每臺路由器分別以自己為根節(jié)點計算最小生成樹RTARTBRTCRTD3215問題23OSPF協議報文有哪些？OSPF協議路由計算的過程是怎樣的？OSPF域中有兩個相同的ID，會造成什么問題?（OSPF路由計算混亂）OSPF查找路由表的順序是怎樣的?OSPF中有哪些表?生成這些表的順序是怎樣的?（鄰居表、拓撲表、路由表）LSA頭部24LSageOptionsLSTypeLinkStateIDAdvertisingRouterLSsequencenumberLSchecksumlength所有LSA頭部都有20個字節(jié)，它包含了足夠的信息來唯一標識一條LSALSA分類25TypeLSA1Router-LSAs2Network-LSAs3Summary-LSAs4ASBR-summary-LSA5AS-external-LSAs6MulticastOSPFLSA7Not-So-Stubbyarea(NSSA)8External-attributes-LSA9-11OpaqueLSALSA進一步闡述26以下圖為例，介紹各種LSAArea0Area2Area3Area4AS100AS200ASBRRT2RT3RT4RT5RT6RT8RT9OSPFRIPv210.1.1.0/2420.1.1.0/2430.1.1.0/2440.1.1.0/2450.1.1.0/2460.1.1.0/2470.1.1.0/2480.1.1.0/24BGPASBRNSSARouterLSA(Type1)27V|E|B#linksLinkIDLinkDataType#TOSMetirc…TOS0TOSMetricLinkIDLinkDataRouterLSA（不包括LSA頭部）RouterLSA報文格式：RouterLSAofRT428由區(qū)域內所有路由器產生，并且只能在本個區(qū)域內泛洪廣播。這些最基本的LSA通告列出了路由器所有的鏈路和接口，并指明了它們的狀態(tài)和沿每條鏈路方向出站的代價。NetworkLSA(Type2)29生成且只在Broadcast和NBMA網絡中生成包含所有連接到該網絡上的Router只有DR（designatedrouter）生成NetworkLSA和RouterLSA一樣，只在區(qū)域內傳播，不再向外傳播由區(qū)域內的DR或BDR路由器產生，報文包括DR和BDR連接的路由器的鏈路信息。網絡LSA也僅僅在產生這條網絡LSA的區(qū)域內部進行泛洪。NetworkLSAfor6.6.6.630<RT6>dispospflsdbnetworkOSPFProcess1withRouterID6.6.6.6LinkStateDatabaseArea:0.0.0.4Type:Net

LSA類型Lsid:60.1.1.2DR在該網段的接口地址Advrtr:6.6.6.6LSA的始發(fā)者Lsage:166

Len:32Seq#:80000003

Chksum:0xfbc5Options:(DC)

Netmask:255.255.255.0AttachedRouter6.6.6.6連接到該網絡的路由器AttachedRouter2.2.2.2SummaryLSA(Type3,4)31定義:目的地址在區(qū)域外但是仍然在OSPF域內在整個OSPF域內傳播，產生該LSA的區(qū)域除外由ABR產生Type4LSA傳播的是ASBR的信息，由ABR產生，用來廣播ASBR的位置由ABR產生，可以通知本區(qū)域內的路由器通往區(qū)域外的路由信息。在一個區(qū)域外部但是仍然在一個OSPF自治系統內部的缺省路由也可以通過這種LSA來通告。

如果一臺ABR路由器經過骨干區(qū)域從其他的ABR路由器收到多條網絡匯總LSA，那么這臺始發(fā)的ABR路由器將會選擇這些LSA通告中代價最低的LSA，并且將這個LSA的最低代價通告給與它相連的非骨干區(qū)域。Type3Details32<RT2>displayospflsdbsummaryOSPFProcess1withRouterID2.2.2.2LinkStateDatabaseArea:0.0.0.0Type:SumNetLSA類型Lsid:40.1.1.0被通告的網絡地址Advrtr:4.4.4.4始發(fā)此LSA的RouterLsage:1382

Len:28Seq#:80000004

Chksum:0x439eOptions:(DC)(NonDN)Netmask:255.255.255.0網絡掩碼Tos0metric:1562花費Type4Details33<RT5>dispospflsdbasbrOSPFProcess1withRouterID5.5.5.5LinkStateDatabaseArea:0.0.0.3Type:SumASBLSA類型Lsid:1.1.1.1ASBRRouterIDAdvrtr:4.4.4.4通告路由器Lsage:1498Len:28Seq#:80000002Chksum:0x7176Options:(DC)Tos0metric:3125ExternalLSA(Type5)34由ASBR產生，告訴相同自治區(qū)的路由器通往外部自治區(qū)的路徑。自治系統外部LSA是惟一不和具體的區(qū)域相關聯的LSA通告，將在整個自治系統中進行泛洪。LSA傳播范圍：域外路由，不屬于某個區(qū)域，一個LSA即是一條路由信息

LSA通告路由器：ASBR的RouterID，通告路由器不會發(fā)生改變

LSA鏈路狀態(tài)ID：網絡號

LSA包含的內容：將外部自治系統傳遞進來，包含著域外的路由信息ExternalType135R3R1R2Cost=10Cost=8ToN1ExternalCost=1ExternalCost=2ToN1NetworkMetricNextHopN111R1

N110R2SelectedRouteExternalType236R3R1R2Cost=10Cost=8ToN1ExternalCost=1ExternalCost=2ToN1NetworkMetricNextHop

N11R1

N12R2SelectedRouteType5Details37<RT2>dispospflsdbaseOSPFProcess1withRouterID2.2.2.2LinkStateDatabaseArea:0.0.0.0Type:ASELSA類型Lsid:80.0.0.0LinkStateIDAdvrtr:1.1.1.1通告路由器Lsage:789Len:36Seq#:80000002Chksum:0x756Options:(DC)Netmask:255.0.0.0掩碼

Tos0metric:1Etype:2

ForwardingAddress:0.0.0.0轉發(fā)地址Tag:1NSSAExternalLSA(Type7)38NSSA區(qū)域可以有選擇的引入外部路由NSSA中的引入操作產生Type7LSAType7LSA是由NSSAASBR產生的Type7LSA只存在于NSSA區(qū)域Type7LSA在傳出NSSA區(qū)后，被轉換成TYPE5LSA，這是由NSSAABR完成的NSSAABR會告訴OSPF域：我是一個ASBRType7Details39<RT2>dispospflsdbnssaOSPFProcess1withRouterID2.2.2.2LinkStateDatabaseArea:0.0.0.4Type:NSSALSA類型Lsid:0.0.0.0Advrtr:2.2.2.2Lsage:1330Len:36Seq#:80000004Chksum:0xdcc8Options:(DC)Netmask:0.0.0.0Tos0metric:1Etype:2ForwardingAddress:0.0.0.0Tag:1初始狀態(tài)的LSA40隨著鄰居關系向鄰接關系的過渡,這些ROUTERLSA會根據從對方學到的LSA信息，發(fā)生一些變化，比如生成NETWORKLSA或其他類型的LSA.當一個路由器的接口上啟動了OSPF，那么就會生成一個且只生成一個LSA----RouterLSALSA交換之后接下來是？41廣播和NBMA網絡中，DR產生NETWORKLSA，同時ROUTERLSA也發(fā)生了一些變化PTP和PTMP網絡中產生了POINT-TO-POINT類型的ROUTERLSA這些變化穩(wěn)定之后,鄰接關系形成鄰接關系形成之后,開始進行路由計算問題42LSA主要包括哪些類型？Network-LSA、Net-Summary-LSA、Asbr-Summary-LSA和AS-External-LSA主要區(qū)別是什么？OSPF區(qū)域43OSPF的分層工具一個區(qū)域生成一棵最小生成樹，相關信息只在這個區(qū)域內傳播。不同類型的區(qū)域其路由信息的傳播方式不一樣Backbone骨干區(qū)域Transit區(qū)域Stub區(qū)域完全Stub區(qū)域NSSA區(qū)域Transit區(qū)域44接收如下類型的LSA：SummaryLSAExternalLSATransit區(qū)域45BackboneArea0AreaBorderRouterArea51AnAreaForwardstheFollowing SummaryLSAs DefaultExternal0.0.0.0ExternalLSAsABRsforwardallLSAsfrombackboneStub區(qū)域46允許學習SummaryLSAs拒絕type5LSADefaultLSA作為summaryLSA注入到該區(qū)域，用以彌補學不到type5LSA的信息需要在該區(qū)域的每一個路由器上都配置stub屬性外部路由的振蕩不會波及stub區(qū)Stub區(qū)域47BackboneArea0AreaBorderRouterArea51AStubAreaForwardsSummaryLSAsSpecificLSAsDefaultExternal0.0.0.0Consolidatesspecificexternallinks—default0.0.0.0完全Stubby區(qū)域48拒絕具體的summaryLSA拒絕所有的externalLSADefaultLSA注入到本區(qū)域，用來代表他所拒絕的路由信息LSDB更小，路由信息更穩(wěn)定，路由數量更少完全Stubby區(qū)域49BackboneArea0AreaBorderRouterArea51ATotallyStubbyAreaForwardsDefaultLink0.0.0.0Usethisforstable—scalableinternetworksNSSA區(qū)域50有stub區(qū)的優(yōu)點，但是允許路由引入引入了新的LSA類型：externalLSA(type7)Type7LSAs泛洪到NSSA的整個區(qū)域該區(qū)域沒有Type5LSAType7LSAs被轉換成Type5LSAs之后泛洪到骨干區(qū)域可以在ABR處進行路由過濾或者聚合NSSA區(qū)域51BackboneArea0ABR—Type7-->Type5Area51AnAreaForwardstheFollowingSummaryLSAsSpecificLSAsDefaultExternal0.0.0.0ASBRInjectsLSAType7RIP虛鏈接VirtualLink52首先：不推薦使用！即使用，一般也只用在冗余備份的情況下。但是可以說說他是做什么用的為ABR通向骨干區(qū)建立的一個隧道變相的允許非骨干區(qū)不用物理連接到骨干區(qū)當然她還有另外