OSPF的基本工作原理

1、掌握OSPF根本工作原理2、開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議OSPF

開放最短路徑優(yōu)先目前IGP中應(yīng)用最廣，性能最優(yōu)的一個(gè)路由協(xié)議。開放最短路徑優(yōu)先〔0SPF〕是一個(gè)開放標(biāo)準(zhǔn)的路由選擇協(xié)議，它被各種網(wǎng)絡(luò)開發(fā)商所廣泛使用，其中包括Cisco。如果你的網(wǎng)絡(luò)擁有多種路由器，而并不是全部都是Cisco，那么你將不能使用EIGRP，那你可以用什么呢？根本上你剩下的選擇只有RIPl、RIP2或者是OSPF。如果你的網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)大型網(wǎng)絡(luò)，那么，你正確的選擇只能是OSPF。OSPF要構(gòu)建一個(gè)最短路徑樹，然后使用最正確路徑的計(jì)算結(jié)果來組建路由表。OSPF會(huì)聚很快，雖然它可能沒有EIGRP快，并且它也支持到達(dá)相同目標(biāo)的多個(gè)等開銷路由。它只支持IP路由選擇。OSPF支持以下功能：

·由地區(qū)和自治系統(tǒng)組成

·最小化路由更新流量

.允許可量測性

.支持VLSM和CIDR

·擁有不受限跳計(jì)數(shù)

·允許多銷售商設(shè)備集成〔開放的標(biāo)準(zhǔn)〕OSPF與RIP比較OSPF立體、分層結(jié)構(gòu)要想使OSPF支持大型網(wǎng)絡(luò)，需要采用分層結(jié)構(gòu)。即將大型網(wǎng)絡(luò)分割成假設(shè)干小的地區(qū)〔area〕。采用分層結(jié)構(gòu)可以帶來以下好處：減少路由選擇開銷加速會(huì)聚單一網(wǎng)絡(luò)地區(qū)縮小網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定性O(shè)SPF的運(yùn)行步驟OSPF路由器的運(yùn)行分為以下5個(gè)不同步驟：建立路由器比鄰關(guān)系選舉一個(gè)DR和BDR發(fā)現(xiàn)路由選舉最正確路由維護(hù)路由信息OSPF分層結(jié)構(gòu)模型OSPF在同一個(gè)自治系統(tǒng)AS內(nèi)劃分地區(qū)〔area〕。在假設(shè)干地區(qū)中，必須有一個(gè)地區(qū)0〔主干地區(qū)〕。其它地區(qū)必須連接到主干地區(qū)。連接主干地區(qū)與其它地區(qū)的路由器稱之為地區(qū)邊界路由器〔ABR〕。多個(gè)自治系統(tǒng)之間也可以連接。連接多個(gè)自治系統(tǒng)的路由器稱之為自治系統(tǒng)邊界路由器〔ASBR〕。OSPF——鄰居鏈路：鏈路是被指定給任一給定網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)或路由器。當(dāng)一個(gè)接口被參加到該OSPF的處理中時(shí)，它就被OSPF認(rèn)為是一個(gè)鏈路。這個(gè)鏈路或接口，將有一個(gè)指定給它的狀態(tài)信息〔up或down即激活或失效〕，以及一個(gè)或多個(gè)IP地址。鄰居：鄰居可以是兩個(gè)或更多的路由器，這些路由器都有某個(gè)接口連接到一個(gè)公共的網(wǎng)絡(luò)上，如兩個(gè)連接在一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)串行鏈路上的路由器。OSPF——鄰接與Hello鄰接(adjacency)：鄰接是兩個(gè)OSPF路由器之間的關(guān)系，這兩個(gè)路由器允許直接交換路由更新數(shù)據(jù)。OSPF對(duì)于共享的路由選擇信息是非常講究的，不像EIGRP那樣直接地與自己所有的鄰居共享路由信息。不同的是，OSPF只與建立了鄰接關(guān)系的鄰居直接共享路由信息。并且并不是所有的鄰居都可以成為鄰接，這將取決于網(wǎng)絡(luò)的類型和路由器上的配置Hello協(xié)議：OSPF使用Hello協(xié)議動(dòng)態(tài)地發(fā)現(xiàn)鄰居，并維護(hù)鄰居關(guān)系。Hello數(shù)據(jù)包的組播地址是。OSPFHello協(xié)議當(dāng)路由器的一個(gè)端口啟動(dòng)OSPF路由協(xié)議后，它將開始定時(shí)發(fā)送Hello報(bào)文。管理Hello報(bào)文交換的規(guī)那么稱為Hello協(xié)議。在第三層，Hello報(bào)文使用地址進(jìn)行傳送，該地址代表所有的OSPF路由器。OSPF路由器使用hello報(bào)文初始新的“鄰居”。在播送和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓?fù)渲蠬ellos協(xié)議每10秒傳送一次。而在NBMA網(wǎng)絡(luò)，每30秒傳送一次。HELLO定時(shí)器：呼叫間隔10s、30s;路由器死亡間隔4倍呼叫間隔；輪詢間隔60s(NBMA)。要想建立鄰居關(guān)系，路由器間Hello定時(shí)器必須保持一致。為了使DR和BDR能夠看到網(wǎng)段上所有其他路由器發(fā)送來的鏈路狀態(tài)信息，所有DR和BDR路由器使用地址。E0E1ABDownState建立路由器比鄰關(guān)系–初始狀態(tài)E0E1RouterBNeighborsList172.16.5.1/24,intE1IamrouterID172.16.5.1andIseenooneDownStateInitStateAB建立路由器比鄰關(guān)系–初始狀態(tài)Helloafadjfjorqpoeru39547439070713E0E1RouterBNeighborsList172.16.5.1/24,intE1IamrouterID172.16.5.1andIseenoone.DownStateInitStateAB建立路由器比鄰關(guān)系–初始狀態(tài)Helloafadjfjorqpoeru39547439070713Helloafadjfjorqpoeru39547439070713E0IamrouterID172.16.5.2,andIsee172.16.5.1.RouterANeighborsList172.16.5.2/24,intE0E1RouterBNeighborsList172.16.5.1/24,intE1IamrouterID172.16.5.1andIseenoone.DownStateInitStateTwo-WayStateAB建立路由器比鄰關(guān)系–雙向狀態(tài)雙方都在對(duì)方的Hello報(bào)中看到了自己的ID,雙方進(jìn)入two-way狀態(tài)Helloafadjfjorqpoeru39547439070713Helloafadjfjorqpoeru39547439070713E0DRE0No,IwillstartexchangebecauseIhaveahigherrouterID.IwillstartexchangebecauseIhaverouterID172.16.5.1.Helloafadjfjorqpoeru39547439070713Helloafadjfjorqpoeru39547439070713ExstartState發(fā)現(xiàn)路由-ExStart準(zhǔn)啟動(dòng)準(zhǔn)啟動(dòng)狀態(tài)的目的是要在兩臺(tái)路由器之間建立主/從關(guān)系。ID較高的路由器成為主路由器Hereisasummaryofmylink-statedatabase.DBDafadjfjorqpoeru39547439070713ExchangeStateHereisasummaryofmylink-statedatabase.DBDafadjfjorqpoeru39547439070713E0E0No,IwillstartexchangebecauseIhaveahigherrouterID.IwillstartexchangebecauseIhaverouterID172.16.5.1.Helloafadjfjorqpoeru39547439070713Helloafadjfjorqpoeru39547439070713ExstartStateDRDBD：數(shù)據(jù)庫描述數(shù)據(jù)包發(fā)現(xiàn)路由-Exchange交換E0Thanksfortheinformation!LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713DR發(fā)現(xiàn)路由-Exchange交換路由器發(fā)送LSAck確認(rèn)收到DBD。路由器將收到的DBD信息與已有信息比較，如DBD通告了一個(gè)新的或更新的鏈路，將發(fā)送一個(gè)LSR進(jìn)入Loading加載狀態(tài)Thanksfortheinformation!LSRafadjfjorqpoeru39547439070713LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713LSUafadjfjorqpoeru39547439070713LoadingStateE0Thanksfortheinformation!LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713DR發(fā)現(xiàn)路由-Loading加載FullStateThanksfortheinformation!LSRafadjfjorqpoeru39547439070713LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713LSUafadjfjorqpoeru39547439070713LoadingStateE0Thanksfortheinformation!LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713DR發(fā)現(xiàn)路由-Fulladjacency全比鄰至此路由器建立了完整的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫可以開始創(chuàng)立路由表了OSPF中的數(shù)據(jù)庫OSPF中的數(shù)據(jù)庫鄰居關(guān)系數(shù)據(jù)庫：鄰居關(guān)系數(shù)據(jù)庫是一個(gè)OSPF路由器的列表，這些路由器的Hello數(shù)據(jù)包是可以被相互看見的。每個(gè)路由器上的鄰居關(guān)系數(shù)據(jù)庫中管理著各種詳細(xì)資料。如路由器ID和狀態(tài)。拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫：拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫中包含有來自所有從某個(gè)地區(qū)接收到的鏈路狀態(tài)通告數(shù)據(jù)包中的信息。路由器使用這些來自拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫中的信息，作為Dijkstra算法的輸入，并為每個(gè)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算出最短的路徑。路由表：存放到達(dá)各個(gè)目的網(wǎng)絡(luò)的最有路徑。OSPF的運(yùn)行步驟OSPF路由器的運(yùn)行分為以下5個(gè)不同步驟：建立路由器比鄰關(guān)系選舉一個(gè)DR和BDR發(fā)現(xiàn)路由選舉最正確路由維護(hù)路由信息OSPF——路由器ID路由器ID：路由器ID〔RID〕是一個(gè)用來標(biāo)識(shí)此路由器的IP地址。Cisco通過使用所有被配置的環(huán)回接口中最高的IP地址，來指定此路由器ID。如果沒有環(huán)回地址被配置，OSPF將選擇所有激活的物理接口中最高的IP地址為設(shè)置為RID。在多路訪問型網(wǎng)絡(luò)中連接許多路由器，如果每個(gè)路由器都要與其他所有路由器建立鄰居關(guān)系，那么n個(gè)路由器，就會(huì)有n*(n-1)/2個(gè)鄰居關(guān)系，每個(gè)這樣的鄰居關(guān)系都會(huì)交換鏈路狀態(tài)信息，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)是很大的負(fù)擔(dān)。解決方法：在網(wǎng)段內(nèi)選舉一個(gè)DR指定路由器，DR與整個(gè)播送網(wǎng)段內(nèi)所有路由器建立鄰居關(guān)系，交換鏈路信息。DR路由器將作為整個(gè)播送網(wǎng)段的“發(fā)言人”與其他網(wǎng)段交換鏈路狀態(tài)信息。同時(shí)在網(wǎng)段內(nèi)選舉一個(gè)BDR作為指定路由器備份。所有DR和BDR路由器使用地址。OSPF支持的網(wǎng)絡(luò)類型Point-to-PointPoint-to-multi-PointNBMASuchasFrame-RelayBroadcast

MultiaccessSuchasEthernetX.25

FrameRelay播送〔多路訪問〕網(wǎng)絡(luò)就像以大網(wǎng)，它允許多個(gè)設(shè)備連接到同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，它是通過投遞單一數(shù)抿包到網(wǎng)絡(luò)中所有的結(jié)點(diǎn)來提供播送能力的。在OSPF中，每個(gè)播送多路訪問網(wǎng)絡(luò)都必須選出一個(gè)DR和一個(gè)BDR。非播送的多路訪問，非播送的多路訪問〔NBMA〕網(wǎng)絡(luò)是那些如幀中繼、x.25歡異步傳輸模式〔ATM〕類型的網(wǎng)絡(luò)。必須選出一個(gè)DR和一個(gè)BDR。點(diǎn)到點(diǎn)被定義為一種包含兩個(gè)路由器間直接連接的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)漕愋?，點(diǎn)到點(diǎn)連接可能是物理的，它也可以是邏輯的。網(wǎng)絡(luò)類型和DR和BDR路由器選舉選舉DR和BDR“選票”：Hellopacket。其中的重要參數(shù)：先比較端口優(yōu)先級(jí)，然后比較RouterID。優(yōu)先級(jí)：0－255。缺省是1，0優(yōu)先級(jí)的路由器不競爭DR/BDR。具有最高端口優(yōu)先級(jí)的路由器中選。優(yōu)先級(jí)相同，最高路由器ID。DR和BDR一旦中選，除非路由器故障，否那么不會(huì)更換。DR、BDR？ShortestPathFirst算法每個(gè)路由器都將自己看作一棵樹的根，依據(jù)到達(dá)目的地的累積本錢計(jì)算路徑，選擇本錢最低的路徑即最短路徑為路由：A路由器到達(dá)網(wǎng)絡(luò)可以選擇紅色路徑本錢開銷為10＋10＝20黃色路徑本錢開銷為10+5+3＝18A路由器會(huì)選擇黃色最正確路徑。OSPF的本錢開銷是Cost=108/bandwidth(bps)3鏈路本錢Cost數(shù)值Cost在CiscoIOS默認(rèn)情況下使用下面的公式：Cost=108/帶寬各種傳輸介質(zhì)的缺省鏈路本錢：命令：Router(config-if)#ipospfcostcost-number1<number<65536TopologyTableNetCostOutInterface10.2.2.07To010.3.3.017To010.3.3.020E0Cost=1