OSPF

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1 学习沉淀成长分享 OSPF 红茶三杯 ( 朱 SIR) 微博 : Latest update:

2 课程目标 OSPF 协议概述 OSPF 的配置及验证

3 OSPF 协议概述链路状态路由协议特点 OSPF 概述 OSPF metric RouterID DR BDR 的概念多路访问网络中的 LSA 泛洪 OSPF 网络类型 OSPF area 的概念报文类型邻居关系建立过程

4 链路状态路由协议 B C A D Link-State Packets Topological Database SPF Algorithm Routing Table Shortest Path First Tree After initial flood, pass small event-triggered link-state updates to all other routers

5 OSPF 简介 OSPF(Open Shortest Path First, 开放最短路径优先 ) 是一种链路状态路由协议, 在 RFC 2328 中描述开放意味着公有管理性距离 :110 OSPF 采用 SPF 算法计算达到目的地的最短路径 : 什么叫链路 (LINK) = 路由器接口什么叫状态 (State) = 描述接口以及其与邻居路由器之间的关系

6 OSPF metric OSPF 使用开销 cost 作为路由的度量值在每一个运行 OSPF 的接口上, 都维护着一个接口 COST 接口 COST=100M/ 接口带宽, 其中 100M 为 OSPF 的参考带宽一条路由的 COST 由该路由从来路由的起源一路过来的所有入接口 cost 值的总和 F1/ /24 Cost=1 S0/2 Cost=64 A S0/1 Cost=64 S0/1 Cost=64 B S0/2 Cost=64 S0/1 S0/2 Cost=64 Cost=64 C

7 RouterID 用于在一个 OSPF 域中唯一地标识一台路由器 OSPF Router-ID 的设定可以通过手工配置的方式, 或者通过自动选取的方式自动选取的机制是 : 若有 loopback 口, 则选最大的 loopback 口 IP 地址, 若无则选活跃的物理接口中 IP 地址最大的作为 RouterID

8 OSPF 报文类型 Hello 建立和维护 OSPF 邻居关系 DBD 链路状态数据库描述信息 ( 描述 LSDB 中 LSA 头部信息 ) LSR 链路状态请求, 向 OSPF 邻居请求链路状态信息 LSU 链路状态更新 ( 包含一条或多条 LSA) LSAck 对 LSU 中的 LSA 进行确认

9 OSPF 的三张表邻居表 (neighbor table): OSPF 用邻居机制来发现和维持路由的存在, 邻居表存储了双向通信的邻居关系 OSPF 路由器列表的信息拓扑数据库 (link-state database): OSPF 用 LSA(link state Advertisement 链路状态通告 ) 来描述网络拓扑信息, 然后 OSPF 路由器用拓扑数据库来存储网络的这些 LSA OSPF 路由表 (routing table): 对链路状态数据库进行 SPF(Dijkstra) 计算, 而得出的 OSPF 路由表

10 OSPF 邻居关系的建立 A DOWN B DOWN Two-way 我的 ROUTER-ID 是 , 且我谁也没看见 Hello( 已知邻居 =0) 我的 ROUTER-ID 是我看见 1.1 Hello( 已知邻居 =R1) INIT 路由器 B 的邻居表 MA 网络选举 DR BDR 我的 ROUTER-ID 是我看见 1.2 Hello( 已知邻居 =R2) Two-way

11 OSPF 邻居关系的建立 (cont.) 第一个 DBD 报文, 不包含具体 LSA 至用于选主从 A Two-way Ex-start Exchange 我开始交换信息, 因为我的 RouterId 是 1.1 DBD (Seq = x, l = 1, M = 1, MS = 1) 不, 我开始交换信息, 因为我的 RouterID 比较高 DBD(Seq = y,i = 1, M= 1, MS= 1) 这是我的链路状态数据库的汇总信息 DBD(Seq = y,i = 0, M= 1, MS= 0) B Two-way Ex-start Exchange 这是我的链路状态数据库的汇总信息 DBD(Seq = y+1,i = 0, M= 1, MS= 1)

12 OSPF 邻居关系的建立 (cont.) A Loading 这是我的链路状态数据库的汇总信息 DBD(Seq = y+n,i = 0, M= 0, MS= 1) 这是我的链路状态数据库的汇总信息 DBD(Seq = y+n,i = 0, M= 0, MS= 0) 我需要你完整的关于网络的信息 (LSR) B FULL 这是网络的信息 (LSU) 收到了, 谢谢 (ACK) FULL

OSPF 邻居关系的建立 Neighbor ID Pri State Dead Time Address Interface 192.168.0.13 1 2WAY/DROTHER 00:00:31 192.168.0.13 Ethernet0 192.168.0.14 1 FULL/BDR 00:00:38 192.168.0.14 Ethernet0 192.168.0.11 1 2WAY/DROTHER 00:00:36 192.

13 OSPF 邻居关系的建立 Neighbor ID Pri State Dead Time Address Interface WAY/DROTHER 00:00: Ethernet FULL/BDR 00:00: Ethernet WAY/DROTHER 00:00: Ethernet FULL/DR 00:00: Ethernet0 OSPF over Ethernet - Multiaccess Network Neighbor ID Pri State Dead Time Address Interface FULL/ - 00:00: Serial1 OSPF over HDLC - Point-to-Point Network

14 Hello R1 R2 R3 R4 R5 Hello Router ID Hello/dead intervals Neighbors Area-ID Router priority DR IP address BDR IP address Authentication password Stub area flag Hello 包用来发现 OSPF 邻居并建立相邻关系, 通过组播地址 : 发送给 ALLSPFRouters 通告两台路由器建立相邻关系所必需统一的参数在以太网和帧中继网络等多路访问网络中选举指定路由器 (DR) 和备用指定路由器 (BDR)

15 DR BDR MA 网络也称为多路访问网络, 有两种类型 : 广播型多路访问网络及非广播型多路访问网络, 以太网是一种典型的广播型多路访问网络 ( 见上图 ) 在 MA 网络中, 为了保证 LSA 能及时泛洪到所有路由器, 每台路由器需与其他的所有路由器建立 OSPF 邻居关系当拓扑出现变更, 网络中的 LSA 泛洪可能会造成带宽的浪费和资源的损耗

16 DR BDR DR BDR 为减小多路访问网络中的 OSPF 流量,OSPF 会在每一个 MA 网络 ( 多路访问网络 ) 选举一个指定路由器 (DR) 和一个备用指定路由器 (BDR) 选举规则 : 最高 OSPF 接口优先级拥有者被选作 DR, 如果优先级相等 ( 默认为 1), 具有最高的 OSPF Router-ID 的路由器被选举成 DR, 并且 DR 具有非抢占性指定路由器 (DR):DR 负责使用该变化信息更新其它所有 OSPF 路由器 (DRother) 备用指定路由器 (BDR):BDR 会监控 DR 的状态, 并在当前 DR 发生故障时接替其角色

17 DR BDR DR BDR 注意 OSPF 为接口敏感型协议,DR 及 BDR 的身份状态是基于 OSPF 接口的 MA 网络中, 所有的 DRother 路由器均只与 DR 和 BDR 建立邻接关系,DRother 间不建立全毗邻邻接关系如此一来在多路访问网络中,OSPF 邻接关系的数量大大减少,LSA 的泛洪问题也可以得到一定的缓解

18 LSA 的泛洪 LSA 的泛洪 DR R1 BDR R2 LSU R3 R4 路由器 R3 用通知 DR 及 BDR DR BDR 监听这一组播地址

19 LSA 的泛洪 LSA 的泛洪 DR R1 LSU BDR R2 R3 R4 DR 向组播地址发送更新以通知其它路由器所有的 OSPF 路由器监听这一组播地址

20 LSA 的泛洪 LSA 的泛洪 DR R1 LSU BDR R2 R3 R4 路由器收到包含变化后的 LSA 的 LSU 后, 更新自己的 LSDB, 过一段时间 (SPF 延迟 ), 对更新的链路状态数据库执行 SPF 算法, 必要时更新路由表

21 OSPF 网络类型 BMA 广播型多路访问 Point-to-Point 点对点 x.25 Frame relay NBMA 非广播型多路访问

22 OSPF area 的概念单区域存在的问题 Area0 LSA 泛洪严重,OSPF 路由器的负担很大区域内部动荡会引起全网路由器的 SPF 计算 LSDB 庞大, 资源消耗过多, 设备性能下降, 影响数据转发每台路由器都需要维护的路由表越来越大, 单区域内路由无法汇总

23 OSPF area 的概念 OSPF 多区域 area 0 area 1 area 2 减少了 LSA 洪泛的范围, 有效地把拓扑变化控制在区域内, 达到网络优化的目的在区域边界可以做路由汇总, 减小了路由表充分利用 OSPF 特殊区域的特性, 进一步减少 LSA 泛洪, 从而优化路由多区域提高了网络的扩展性, 有利于组建大规模的网络

24 OSPF 的配置及验证

25 OSPF 的配置基本配置 Router(config)#router ospf process-id 开启 OSPF 进程 Router(config-router)#network address wildcard-mask area area-id 宣告特定的网络到 OSPF 区域

26 OSPF 的配置通配符掩码通配符是一个用于决定哪些 IP 地址位该精确匹配 (0 代表精确匹配 ) 哪些地址位被忽略的 32 位数值, 通常用于处理访问控制列表 (ACL) OSPF 和 EIGRP 等路由协议的网络通告掩码 1 位表示网络位 ;0 位表示主机位掩码用于区分 IP 地址中的网络及主机部分通配符 1 位表示无所谓 ;0 位表示需严格匹配通配符用于决定一个 IP 中的那些位该匹配

27 OSPF 的配置通配符掩码通配符是一个用于决定哪些 IP 地址位该精确匹配 (0 代表精确匹配 ) 哪些地址位被忽略的 32 位数值, 通常用于处理访问控制列表 (ACL) OSPF 和 EIGRP 等路由协议的网络通告 /24 R2 R / /24

28 OSPF 的配置基本配置单区域 area / /24 R1 R2 S0 S0 S1 S0 R3 router ospf 1 router-id network area 0 router ospf 1 router-id network area 0 network area 0 router ospf 1 router-id network area 0

29 OSPF 的配置基本配置多区域 / /24 R1 R2 S0 S0 S1 S0 area0 area1 R3 router ospf 1 router-id network area 0 network area 1

30 OSPF 的查看及验证常用命令 Router# show ip ospf neighbor // 查看 OSPF 邻居表 Router# show ip route // 显示路由表的信息 Router# clear ip route * // 清除 IP 路由表的信息 Router# debug ip ospf // 在控制台显示 OSPF 的工作状态

31 学习沉淀成长分享红茶三杯 :weibo.com/vinsoney Thank You

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PowerPoint 演示文稿学习沉淀成长分享 OSPF 红茶三杯 ( 朱 SIR) 微博 :http://t.sina.com/vinsoney Latest update: 2012-06-01 Content OSPF 协议基础 OSPF 的配置及验证 OSPF 协议基础链路状态路由协议特点 OSPF 概述 OSPF metric RouterID DR BDR 的概念多路访问网络中的 LSA 泛洪 OSPF 网络类型