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锈电池
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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 Content OSPF 协议基础 OSPF 的配置及验证

3 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 OSPF area 的概念报文类型邻居关系建立过程

4 距离矢量路由协议回顾 R1 s Routing Table 5 R2 s Routing Table 3 R3 s Routing Table 1 R1 s Routing Table 6 R2 s Routing Table 4 R3 s Routing Table R1 R2 R3 2 运行距离矢量路由协议的路由器会周期性的泛洪自己的路由表, 也就是说协议更新消息中包含的就是路由信息路由器无法了解网络的拓扑结构, 只是通过路由更新及简单的机制来学习路由这种方式称为依照传闻的更新

5 链路状态路由协议发现邻居 Neighbor Table A Neighbor Table B C Neighbor Table D Neighbor Table

6 链路状态路由协议泛洪 LSAs LSDB A LSDB B C LSDB D LSDB

7 链路状态路由协议 - SPF LSDB A LSDB B C LSDB D LSDB

8 链路状态路由协议 - SPF LSDB A LSDB B C LSDB D LSDB LSDB : Link State Database

9 链路状态路由协议生成路由 LSDB RIB A LSDB B C RIB RIB D LSDB RIB : Routing Information Base LSDB RIB

10 OSPF 简介 OSPF(Open Shortest Path First, 开放最短路径优先 ) 是典型的链路状态路由协议, 是目前业内使用最广泛的 IGP 之一 ; 路由器之间交互的是链路状态信息, 而不是直接交互路由 ; 每台 OSPF 路由器都知晓网络拓扑结构, 采用 SPF 算法计算达到目的地的最短路径 ; 支持 VLSM, 支持手工路由汇总 ; 多区域的设计使得 OSPF 能够支持更大规模的网络

11 Router-ID Router Identifier, 路由器标示符, 用于在一个 OSPF 域中唯一地标识一台路由器, 每台运行 OSPF 的路由器具备 Router-ID; OSPF Router-ID 的设定可以通过手工配置的方式, 或使用自动获取的方式自动选取的机制是 : 若路由器存在 loopback 接口, 则选最大的 loopback 接口 IP 地址, 若无则选活跃的物理接口中 IP 地址最大的作为 RouterID; Router-ID 值遵循稳定第一的原则

12 OSPF metric OSPF使用Cost 开销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的参考带宽值一条路由的Cost由该路由从起源到本路由器沿途所有入站接口的Cost值累加 Route /24 Cost= / A Route /24 Cost=65 1 B C Route 1.0/24 Cost=1+64 Route 1.0/24 Cost=65+1

13 OSPF Packets Hello DD Database Description LSR Link State Request LSU Link State Update LSAck Link State Ack 发现直连链路上的 OSPF 邻居维护邻居关系链路状态数据库描述报文, 该报文有两种类型, 一种是空的 DD, 用于协商 Master/Slave, 另一种则包含 LSA 的头部信息, 用于描述 LSDB 的摘要链路状态请求报文, 用于向 OSPF 邻居请求链路状态信息链路状态更新报文, 在该报文中就包含完整的链路状态信息用于确保 OSPF 报文的可靠传输

14 OSPF 的三张表邻居表 (Neighbor Table): 两台路由器的 OSPF 要协同工作, 最基本的要求是两者需形成圈毗邻的邻接关系, 邻居表存储了 OSPF 路由器邻居的状态以及关于该邻居的其他数据拓扑数据库 (Link-state Database): OSPF 用 LSA(Link State Advertisement 链路状态通告 ) 来描述网络拓扑信息, LSDB 中存储着路由器产生或者收到的 LSA OSPF 路由表 (OSPF Routing Table): 基于 LSDB 进行 SPF 算法运算, 计算得出的路由被加载到路由表中

15 OSPF 邻居关系的建立 R1 R2 Down Two-way Hello 我的 Router-ID 是 , 邻居 = 空 Hello 我的 Router-ID 是 , 邻居 = Down Init B 的邻居表 MA 网络选举 DR BDR Hello 我的 Router-ID 是 , 邻居 = Two-way

16 OSPF 邻居关系的建立 R1 R2 Ex-start DD (Seq = x, l = 1, M = 1, MS = 1) 我是 Master, 我的 Router-ID 是 DD (Seq = y, l = 1, M = 1, MS = 1) 不, 我是 Master, 我的 Router-ID 是 Ex-start Exchange DD (Seq = y, l = 0, M = 1, MS = 0) 这是我的 LSDB 摘要 DD (Seq = y+1, l = 0, M = 1, MS = 1) 这是我的 LSDB 摘要 Exchange

17 OSPF 邻居关系的建立 R1 R2 DD (Seq = y+n, l = 0, M = 0, MS = 1) 这是我的 LSDB 摘要 Loading Full DD (Seq = y+n, l = 0, M = 0, MS = 0) 这是我的 LSDB 摘要 LSR 我需要某个 LSA 的详细信息 LSAck 确认收到 LSU 这是完整的 LSA Full

18 OSPF 邻居表 Router# show ip ospf neighbor 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

19 Hello Packet R1 Router ID Hello/dead intervals Neighbors Area-ID Router priority DR IP address BDR IP address Authentication password Stub area flag R2 OSPF 使用 Hello 报文来发现直连链路上的其他 OSPF 路由器,Hello 报文发向组播地址 (All-OSPF-Routers) 两台 OSPF 路由器 ( 的接口 ) 需具备匹配的参数才能够建立起 OSPF 邻居关系

20 OSPF Network-Type 网络类型 OSPF 支持多种网络类型 :Broadcast P2P NBMA P2MP 网络类型的概念是一个接口级别的概念, 一个 OSPF 接口的网络类型受该接口的数据链路层封装影响, 不用的网络类型,OSPF 的操作有所不同

21 OSPF Network-Type 网络类型 Broadcast Multi-Access 广播型多路访问 Point-to-Point 点对点 Frame Relay NBMA 非广播型多路访问

22 DR BDR MA(Multi-Access) 多路访问网络有两种类型 : 广播型多路访问网络 (BMA) 及非广播型多路访问网络 (NBMA) 以太网是一种典型的广播型多路访问网络( 见上图 ) 在 MA 网络中每台 OSPF 路由器需与其他的所有路由器建立 OSPF 邻居关系, 这就导致网络中存在过多的 OSPF 邻接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设备资源的损耗

23 DR BDR DR BDR DRother DRother DRother 为减少 MA 网络中的 OSPF 泛洪,OSPF 会在每一个 MA 网络中选举一个指定路由器 DR (Designated Router) 和一个备用指定路由器 BDR(Backup Designated Router) MA 网络中的路由器都只与 DR BDR 建立 OSPF 邻接关系,DRother 之间不会建立全毗邻的 OSPF 邻接关系, 只是停滞在 2way 状态 BDR 会监控 DR 的状态, 并在当前 DR 发生故障时接替其角色选举规则 :OSPF DR 优先级最高的接口成为该 MA 的 DR, 如果优先级相等 ( 默认为 1), 则具有最高的 OSPF Router-ID 的路由器 ( 的接口 ) 被选举成 DR, 并且 DR 具有非抢占性

24 MA 网络中 LSA 的泛洪 -1 DR BDR LSU R3 路由器 R3 感知到拓扑变更, 向组播地址发送 LSU DR BDR 监听这一组播地址

25 MA 网络中 LSA 的泛洪 -2 DR BDR LSU R3 DR 向组播地址发送更新以便通知其它路由器所有的 OSPF 路由器监听这一组播地址, 便能收到 DR 泛洪的 LSU 路由器收到包含变化后的 LSA 的 LSU 后, 更新自己的 LSDB, 对更新的链路状态数据库执行 SPF 算法, 必要时更新路由表

26 OSPF Single Area OSPF area 同一个 area 内的路由器需同步 LSDB, 随着网络规模越来越大, 路由器数量越来越多, 每台路由器维护的 LSDB 就非常庞大 ; 当网络拓扑变更时 LSA 泛洪严重 ; 区域内部的动荡会引起全网路由器的 SPF 计算 ; LSDB 太庞大, 路由器的资源消耗过多, 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

27 OSPF Multiple Areas area 1 area 0 area 2 OSPF 多区域的设计减小了 LSA 洪泛的范围, 有效地把拓扑变化的影响控制在区域内, 达到网络优化的目的 ; 在区域边界可以做路由汇总, 减小了路由表规模 ; 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

28 OSPF 的配置及验证

29 基础配置创建 OSPF 进程并进入 OSPF 进程配置模式 Router(config)# router ospf process-id Process-ID 为 OSPF 进程号, 进程号只具有本地意义在特定接口上激活 OSPF Router(config-router)# network address wildcard-mask area area-id

30 基础配置查看 OSPF 邻居表 Router# show ip ospf neighbor 查看 OSPF LSDB Router# show ip ospf database

31 Wildcard-Mask Wildcard-Mask 通配符掩码为32bit的使用点分十进制格式表示的掩码与IP地址搭配用于指示该IP地址中哪些比特需要严格匹配哪些比特无所谓 Network Mask Widcard Mask 为1的bit表示IP地址中的网络位为1的bit表示该bit无所谓无需匹配为0的bit表示IP地址中的主机位为0的bit表示该bit需严格匹配 Address Objects IP+WildcardMask Address Objects

32 配置示例 1: 单区域 OSPF S0/ S0/ R2 S0/ S0/ FE1/ /24 R1 R3 PC /24 网关 area 0 Loopbck /24 Loopbck /24 Loopbck /24 router ospf 1 router-id R1 router ospf 1 router-id R2 network area 0 network area 0 network area 0 network area 0

33 配置示例 1: 单区域 OSPF (cont.) S0/ S0/ R2 S0/ S0/ FE1/ /24 R1 R3 PC /24 网关 area 0 Loopbck /24 Loopbck /24 Loopbck /24 router ospf 1 R3 router-id network area 0 network area 0 network area 0 network area 0 no ip routing Interface fastethernet 0/0 ip address ip default-gateway PC

34 配置示例 2: 多区域 OSPF S0/ S0/ R2 S0/ S0/ FE1/ /24 R1 R3 PC /24 网关 area 1 area 0 Loopbck /24 Loopbck /24 Loopbck /24 router ospf 1 router-id R1 router ospf 1 router-id R2 network area 1 network area 1 network area 1 network area 0

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

OSPF

OSPF 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 课程目标 OSPF 协议概述 OSPF 的配置及验证 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