OSPF协议原理

单击此处编辑母版标题样式,HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.,Page,单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版文本样式,HUAWEI Confidential,谢谢,OSPF,协议原理,ISSUE 1.0,前 言,本课程由浅入深的讲解,OSPF,协议基本概念，,OSPF,路由计算过程，各种类型的,LSA,，以及如何合理规划设计,OSPF,网络。学完本课程，无论您是新手，还是资深专家，都能从中获益匪浅。,Page,学习指南,本课程全套资料包括培训胶片、配套原理教材、多媒体课件、试题、演练案例和教师教学指导书，合理有效利用上述资料您将会取得良好的学习效果。,Page,参考资料,VRP 3.30 ,操作手册,、,命令手册,RFC1583, RFC1587, RFC2178, RFC2328, RFC2370,TCP/IP,协议卷,Page,学习完此课程，您将会：,掌握,OSPF,协议的基本概念,掌握,OSPF,协议的基本原理,设计规划,OSPF,网络,目 标,Page,内容介绍,第,1,章,OSPF,协议基本概念,第,2,章,OSPF,网络类型,第,3,章,OSPF,路由计算过程,第,4,章,LSA,链路状态通告,第,5,章 设计规划,OSPF,网络,Page,OSPF,协议概述,OSPF,（,Open Shortest Path First),属于,IGP,（内部网关协议）,基于链路状态算法的路由协议,由,IETF,开发,目前为版本,2,相关协议：,RFC1583, RFC2178, RFC2328,Page,OSPF,协议基本特征,无路由自环,可适应大规模网络,路由变化收敛速度快,支持区域划分,支持等值路由,支持验证,支持路由分级管理,支持以组播地址发送协议报文,Page,OSPF,协议相关术语,Router ID OSPF,域中路由器的唯一标识,Area,区域,Cost,花费值,ABR,、,ASBR,区域边界路由器、自治系统边界路由器,LSA,链路状态通告,Link Type,链路类型，包括广播，非广播，点到点，点到多点,DR,和,BDR,指定路由器和非指定路由器,区域类型 骨干区域，,STUB,区域，,TRANSIT,区域,Virtual-Link,虚连接,Page,OSPF Router ID,Router ID,一个,32-bit,的无符号整数，是一台路由器的唯一标识，在整个自治系统内唯一,Router ID,OSPF,是基于,IP,的，其协议号是,89,OSPF Header,Protocol #89,OSPF Packet,Page,OSPF,协议区域,OSPF,使用,Area,实现了分层,-,两层模式,区域号是一个,32bit,的整数,定义为,IP address,格式,也可以用一个十进制整数表示,(,ie,. Area 0.0.0.0, or Area 0),区域,0.0.0.0,保留为骨干区,非骨干区一定要连接到骨干区,Page,OSPF,协议,Cost,值,Cost,应用于每一个启动了,OSPF,的链路,16-bit,正数，范围,165,535,Cost,值越小链路越优,该值表示的是出接口,Cost,值,路由选取是依靠整个链路,Cost,值的总和,Page,OSPF,协议,Cost,值,(,续,),计算方法,108 /bandwidth,56-kbps serial link = 1785,Ethernet = 10,64-kbps serial link = 1562,T1 (1.544-Mbps serial link) = 64,用户调节链路,Cost,的方法：,ospf,cost value,Page,ABR & ASBR,Internal,Internal,Internal,Area 10,Area 11,Area 12,RIP/RIPV2 World,ABR,ABR,ABR,ABR,ASBR,Area 0,Backbone,LAN,LAN,Ping,向外部路由的报文轨迹,外部路由信息传播轨迹,Page,问题,什么是,Router ID,？有什么作用？修改,Router ID,之后是否会立即生效,?,为什么要划分区域？怎样合理划分区域？为什么其他区域必须和骨干区域相连,?,Cost,值有什么作用？,Page,内容介绍,第,1,章,OSPF,协议基本概念,第,2,章,OSPF,网络类型,第,3,章,OSPF,路由计算过程,第,4,章,LSA,链路状态通告,第,5,章 设计规划,OSPF,网络,Page,OSPF,协议支持的网络类型,链路类型：广播，非广播，点到点，点到多点,PTP,BROADCAST,NBMA,FR/X.25,HUB,PTMP,FR/X.25,Page,OSPF,邻居关系太多,对于多点接入网络，即,NBMA,和,broadcast,，如果网络内有上百台路由器，那将形成多少邻接关系：两两互相形成，即,100*,（,100-1,），这些邻接关系要定期的交换,LSDB,这样耗费的系统资源更是不计其数。,BROADCAST,NBMA,HUB,FR/X.25,Page,DR,和,BDR,M= n(n-1)/2,= 28,M= (n-2)2+1,= 13,DR,BDR,Page,问题,LSA,描述的网络类型主要有哪些？,为什么要选举,DR,和,BDR,？它们有什么作用？,Page,内容介绍,第,1,章,OSPF,协议基本概念,第,2,章,OSPF,网络类型,第,3,章,OSPF,路由计算过程,第,4,章,LSA,链路状态通告,第,5,章 设计规划,OSPF,网络,Page,OSPF,报文头,OSPF,报文头格式：,Version #,Type,Packet length,Router ID,Area ID,Checksum,AuType,Authentication,Authentication,Page,OSPF,的五种协议报文,Hello,报文,发现及维持邻居关系，选举,DR,，,BDR,DD,报文,本地,LSDB,的摘要,LSR,报文,向对端请求本端没有或对端的更新的,LSA,LSU,报文,向对方发送其需要的,LSA,LSAck,报文,收到,LSU,之后，进行确认,Page,邻接关系的形成与维持,通过,HELLO,报文形成邻接关系,邻居建立后，还需要通过,HELLO,报文进行邻居关系的维持，有两个定时器来进行这项工作：,HELLO TIME,：缺省为,10,秒（对于,NBMA,网络为,30,秒）,DEAD TIME,：缺省为,4,倍的,HELLO TIME,Page,OSPF,的邻居状态机,Down,Attempt,Init,2-way,ExStart,Exchange,Loading,Full,Page,邻接关系形成后开始相互交流,数据库交换过程,主从协商,DD,交换,LSA,请求,LSA,传播,LSA,应答,Page,OSPF,协议数据库交换过程,RT1,RT2,Down,Down,Hello( DR = 0.0.0.0,Neighbors Seen = 0),Hello( DR = RT2,Neighbors Seen = 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),LS Request,LS Update,LS,Ack,ExStart,ExStart,Init,Exchange,Exchange,Loading,Full,Full,Page,OSPF,协议路由计算过程,LSDB,LSA of RTA,LSA of RTB,LSA of RTC,LSA of RTD,(2),每台路由器的,LSDB,(3),由链路状态数据库生成,带权有向图,C,A,B,D,1,2,3,5,C,A,B,D,1,2,3,C,A,B,D,1,2,3,C,A,B,D,1,2,3,C,A,B,D,1,2,3,(1),网络的拓扑结构,(4),每台路由器分别以自己为根节点计算最小生成树,RTA,RTB,RTC,RTD,3,2,1,5,Page,问题,OSPF,协议报文有哪些？,OSPF,协议路由计算的过程是怎样的？,OSPF,域中有两个相同的,ID,，会造成什么问题,?,OSPF,查找路由表的顺序是怎样的,?,OSPF,中有哪些表,?,生成这些表的顺序是怎样的,?,Page,内容介绍,第,1,章,OSPF,协议基本概念,第,2,章,OSPF,网络类型,第,3,章,OSPF,路由计算过程,第,4,章,LSA,链路状态通告,第,5,章 设计规划,OSPF,网络,Page,LSA,头部,所有,LSA,头部都有,20,个字节，它包含了足够的信息来唯一标识一条,LSA,LS age,Options,LS Type,Link State ID,Advertising Router,LS sequence number,LS checksum,length,Page,LSA,分类,Type,LSA,1,Router-,LSAs,2,Network-,LSAs,3,Summary-,LSAs,4,ASBR-summary-LSA,5,AS-external-,LSAs,6,Multicast OSPF LSA,7,Not-So-Stubby,area(NSSA,),8,External-attributes-LSA,9-11,Opaque LSA,Page,LSA,进一步阐述,以下图为例，介绍各种,LSA,Area 0,Area 2,Area 3,Area 4,AS100,AS200,ASBR,RT2,RT3,RT4,RT5,RT6,RT8,RT9,OSPF,RIPv2,10.1.1.0/24,20.1.1.0/24,30.1.1.0/24,40.1.1.0/24,50.1.1.0/24,60.1.1.0/24,70.1.1.0/24,80.1.1.0/24,BGP,ASBR,NSSA,Page,Router LSA (Type 1),Router LSA,报文格式：,V | E | B,# links,Link ID,Link Data,Type,# TOS,Metirc,TOS,0,TOS Metric,Link ID,Link Data,Router LSA,（不包括,LSA,头部）,Page,Router LSA of RT4,RT4disp,ospf,lsdb,router 4.4.4.4,OSPF Process 1 with Router ID 4.4.4.4,Link State Database,Area: 0.0.0.0,Type : Router Type 1 LSA,Ls id : 4.4.4.4 OSPF,的,Router ID,Adv,rtr,: 4.4.4.4 LSA,的始发者,Ls age : 1195,Len : 36,Seq,# : 80000008,Chksum,: 0x5d57,Options : (DC) ABR,Link count : 1,Link ID : 3.3.3.3,连接对象,Data : 40.1.1.1,取决于链路类型,Type : Virtual,连接类型,Metric : 1562,Page,Network LSA (Type 2),生成且只在,Broadcast,和,NBMA,网络中生成,包含所有连接到该网络上的,Router,只有,DR,（,designated router,）生成,Network LSA,和,Router LSA,一样，只在区域内传播，不再向外传播,Network Mask,Attached Router,Network LSA,（不包括,LSA,头部）,Network LSA,报文格式：,Page,Network LSA for 6.6.6.6,disp,ospf,lsdb,network,OSPF Process 1 with Router ID 6.6.6.6,Link State Database,Area: 0.0.0.4,Type : Net LSA,类型,Ls id : 60.1.1.2 DR,在该网段的接口地址,Adv,rtr,: 6.6.6.6 LSA,的始发者,Ls age : 166,Len : 32,Seq,# : 80000003,Chksum,: 0xfbc5,Options : (DC),Net mask : 255.255.255.0,Attached Router 6.6.6.6,连接到该网络的路由器,Attached Router 2.2.2.2,Page,Summary LSA (Type 3,4),Network Mask,0,Metric,TOS,TOS metric,Summary LSA,（不包括,LSA,头部）,Summary LSA,报文格式：,Page,Type 3 Details,display,ospf,lsdb,summary,OSPF Process 1 with Router ID 2.2.2.2,Link State Database,Area: 0.0.0.0,Type :,SumNet,LSA,类型,Ls id : 40.1.1.0,被通告的网络地址,Adv,rtr,: 4.4.4.4,始发此,LSA,的,Router,Ls age : 1382,Len : 28,Seq,# : 80000004,Chksum,: 0x439e,Options : (DC) (Non DN),Net mask : 255.255.255.0,网络掩码,Tos,0 metric: 1562,花费,Page,Type 4 Details,disp,ospf,lsdb,asbr,OSPF Process 1 with Router ID 5.5.5.5,Link State Database,Area: 0.0.0.3,Type :,SumASB,LSA,类型,Ls id : 1.1.1.1 ASBR Router ID,Adv,rtr,: 4.4.4.4,通告路由器,Ls age : 1498,Len : 28,Seq,# : 80000002,Chksum,: 0x7176,Options : (DC),Tos,0 metric: 3125,Page,External LSA (Type 5),AS-external-,LSAs,报文格式：,External LSA,（不包括,LSA,头部）,Network Mask,E,0,Metric,Forwarding address,External Route Tag,E,TOS,TOS metric,Forwarding address,External Route Tag,Page,External Type 1,R3,R1,R2,Cost =10,Cost =8,To N1,External Cost = 1,External Cost = 2,To N1,Network Metric Next Hop,N1 11 R1,N1 10 R2,Selected Route,Page,External Type 2,R3,R1,R2,Cost =10,Cost =8,To N1,External Cost = 1,External Cost = 2,To N1,Network Metric Next Hop,N1 1 R1,N1 2 R2,Selected Route,Page,Type 5 Details,disp,ospf,lsdb,ase,OSPF Process 1 with Router ID 2.2.2.2,Link State Database,Type : ASE LSA,类型,Ls id : 80.0.0.0 Link State ID,Adv,rtr,: 1.1.1.1,通告路由器,Ls age : 789,Len : 36,Seq,# : 80000002,Chksum,: 0x756,Options : (DC),Net mask : 255.0.0.0,掩码,Tos,0 metric: 1,E type : 2,Forwarding Address :0.0.0.0,转发地址,Tag: 1,Page,NSSA External LSA (Type 7),NSSA,区域可以有选择的引入外部路由,NSSA,中的引入操作产生,Type 7 LSA,Type 7 LSA,是由,NSSA ASBR,产生的,Type 7 LSA,只存在于,NSSA,区域,Type 7 LSA,在传出,NSSA,区后，被转换成,TYPE 5 LSA,，这是由,NSSA ABR,完成的,NSSA ABR,会告诉,OSPF,域：我是一个,ASBR,Page,Type 7 Details,disp,ospf,lsdb,nssa,OSPF Process 1 with Router ID 2.2.2.2,Link State Database,Area: 0.0.0.4,Type : NSSA LSA,类型,Ls id : 0.0.0.0,Adv,rtr,: 2.2.2.2,Ls age : 1330,Len : 36,Seq,# : 80000004,Chksum,: 0xdcc8,Options : (DC),Net mask : 0.0.0.0,Tos,0,metric: 1,E type : 2,Forwarding Address :0.0.0.0,Tag: 1,Page,初始状态的,LSA,当一个路由器的接口上启动了,OSPF,，那么就会生成一个且只生成一个,LSA-Router LSA,随着邻居关系向邻接关系的过渡,这些,ROUTER LSA,会根据从对方学到的,LSA,信息，发生一些变化，比如生成,NETWORK LSA,或其他类型的,LSA.,Page,LSA,交换之后接下来是？,广播和,NBMA,网络中，,DR,产生,NETWORK LSA,，同时,ROUTER LSA,也发生了一些变化,PTP,和,PTMP,网络中产生了,POINT-TO-POINT,类型的,ROUTER LSA,这些变化稳定之后,邻接关系形成,邻接关系形成之后,开始进行路由计算,具体的计算过程参见我们将要介绍的第四部分,Page,问题,LSA,主要包括哪些类型？,Network-LSA,、,Net-Summary-LSA,、,Asbr,-Summary-LSA,和,AS-External-LSA,主要区别是什么？,Page,内容介绍,第,1,章,OSPF,协议基本概念,第,2,章,OSPF,网络类型,第,3,章,OSPF,路由计算过程,第,4,章,LSA,链路状态通告,第,5,章 设计规划,OSPF,网络,Page,OSPF,区域,OSPF,的分层工具,一个区域生成一棵最小生成树，相关信息只在这个区域内传播。,不同类型的区域其路由信息的传播方式不一样,Backbone,骨干区域,Transit,区域,Stub,区域,完全,Stub,区域,NSSA,区域,Page,Transit,区域,接收如下类型的,LSA,：,Summary LSA,External LSA,Page,Transit,区域,Backbone Area 0,Area Border Router,Area 51,An Area Forwards the Following,Summary LSAs,Default External 0.0.0.0,External LSAs,ABRs forward all LSAs from backbone,Page,Stub,区域,允许学习,Summary,LSAs,拒绝,type 5 LSA,Default LSA,作为,summary LSA,注入到该区域，用以弥补学不到,type 5 LSA,的信息,需要在该区域的每一个路由器上都配置,stub,属性,外部路由的振荡不会波及,stub,区,Page,Stub,区域,Backbone Area 0,Area Border Router,Area 51,A Stub Area Forwards,Summary LSAs,Specific LSAs,Default External 0.0.0.0,Consolidates specific external linksdefault 0.0.0.0,Page,完全,Stubby,区域,拒绝具体的,summary LSA,拒绝所有的,external LSA,Default LSA,注入到本区域，用来代表他所拒绝的路由信息,LSDB,更小，路由信息更稳定，路由数量更少,Page,完全,Stubby,区域,Backbone Area 0,Area Border Router,Area 51,A Totally Stubby,Area Forwards,Default Link 0.0.0.0,Use this for stablescalable internetworks,Page,NSSA,区域,有,stub,区的优点，但是允许路由引入,引入了新的,LSA,类型：,external LSA (type 7),Type 7,LSAs,泛洪到,NSSA,的整个区域,该区域没有,Type 5 LSA,Type 7,LSAs,被转换成,Type 5,LSAs,之后泛洪到骨干区域,可以在,ABR,处进行路由过滤或者聚合,Page,NSSA,区域,Backbone Area 0,ABRType 7 - Type 5,Area 51,An Area Forwards,the Following,Summary LSAs,Specific LSAs,Default External 0.0.0.0,ASBR Injects LSA Type 7,RIP,Page,虚链接,Virtual Link,首先：不推荐使用！即使用，一般也只用在冗余备份的情况下。,但是可以说说他是做什么用的,为,ABR,通向骨干区建立的一个隧道,变相的允许非骨干区不用物理连接到骨干区,当然她还有另外一个重要的用途：修复不连续的骨干区,具体的看后面的例子,. .,需要在每一个,ABR,的区域视图下进行如下配置：,vlink,-peer router-id,Page,虚链接举例,Area 0,Area 1,Area 2,Area 3,物理链路失效,虚链接,RT1,RT2,RT3,RT4,RT5,RT6,RT7,RT8,RT9,RT10,RT11,Page,没有聚合的情况,所有的,LSA,都传播出去了,区域内链路状态的变化同时引发其他区域路由信息的变化,Area 2,10.1.1.010.1.2.010.1.3.0,20.1.1.020.1.2.020.1.3.0,30.1.1.030.1.2.030.1.3.0,10.1.1.0,10.1.2.0,10.1.3.0,20.1.1.0,20.1.2.0,20.1.3.0,30.1.1.0,30.1.2.0,30.1.3.0,BackboneArea,0,Area 1,Area 3,ABR,ABR,ABR,ABR,ABR,ABR,Page,聚合后的情况,只有聚合后的,LSA,传播出去了,链路状态的变化不会影响到区域外的路由信息,10.0.0.0,30.0.0.0,10.1.1.0,10.1.2.0,10.1.3.0,20.1.1.0,20.1.2.0,20.1.3.0,30.1.1.0,30.1.2.0,30.1.3.0,BackboneArea,0,Area 1,Area 2,Area 3,ABR,ABR,ABR,ABR,ABR,ABR,20.0.0.0,Page,网内流量部署,建立流量分担组,等值负载分担,Area 0,RTA,RTB,RC-1,RC-2,RD-1,Page,外部路由引入,OSPF,OSPF-ASE,Static,、,Direct,Network,Import-route,Page,OSPF,验证功能,很多人都忽略了这一点,:Use authentication!,使用验证功能的时候,建议使用,MD5,验证,方法如下,:,authentication-mode simple | md5 ,ospf,authentication-mode md5,key_id,key,Page,问题,如何合理规划,OSPF,区域？,路由聚合有什么好处？是在哪些设备上部署？,在,OSPF,网络中，如何规划网络流量？,路由引入时，哪些是需要注意的？,Page,小结,OSPF,协议常见术语,LSA,类型,OSPF,网络类型,OSPF,路由计算过程,设计,OSPF,网络,小结,Page,