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1、，IP路由-OSPFv3技术白皮书OSPFv3技术白皮书OSPFv3技术白皮书关键词：OSPF，OSPFv3，IPv4，IPv6摘要：OSPFv3是在OSPFv2基础上开发的用于IPv6网络的路由协议。本文简要介绍了OSPFv2的实现机制，并详细描述了OSPFv3与OSPFv2的异同点及组网应用。缩略语：缩略语英文全名中文解释OSPFOpen Shortest Path First开放最短路径优先OSPFv3Open Shortest Path First version 3开放最短路径优先版本3IGPInterior Gateway Protocol内部网关协议ASAutonomous Sy
2、stem自治系统ABRArea Border Router区域边界路由器ASBRAutonomous System Border Router自治系统边界路由器LSALink Statement Advertisement链路状态通告LSDBLink State Data Base链路状态数据库DRDesignated Router指定路由器BDRBackup Designated Router备份指定路由器DDDatabase Description数据库描述LSRLink State Request链路状态请求LSULink State Update链路状态更新LSAckLink Stat
3、e Acknowledgment链路状态确认NBMANon-Broadcast Multi-Access非广播多点可达网络P2MPPoint-to-MultiPoint点到多点P2PPoint-to-Point点到点杭州华三通信技术有限公司第19页，共20页目 录1 概述32 OSPFv3技术实现32.1 OSPFv2简介32.1.1 OSPF基本概念32.1.2 OSPF路由计算过程52.2 OSPFv3与OSPFv2的相同点52.3 OSPFv3与OSPFv2的不同点62.3.1 基于链路的运行62.3.2 使用链路本地地址72.3.3 链路支持多实例复用72.3.4 通过Router I
4、D唯一标识邻居82.3.5 认证的变化82.3.6 Stub区域的支持82.3.7 报文的不同82.3.8 Option字段不同92.3.9 LSA类型不同92.3.10 扩大了LSA的泛洪范围102.3.11 支持对未知类型LSA的处理102.3.12 LSA报文格式不同113 典型组网应用193.1 组网图193.2 组网需求194 参考文献201 概述OSPFv2是IETF组织开发的一个基于链路状态的内部网关协议，具有适应范围广、收敛迅速、无自环、便于层级化网络设计等特点，因此在IPv4网络中获得了广泛应用。随着IPv6网络的建设，同样需要动态路由协议为IPv6报文的转发提供准确有效的路
5、由信息。基于此，IETF在保留了OSPFv2优点的基础上针对IPv6网络修改形成了OSPFv3。OSPFv3主要用于在IPv6网络中提供路由功能，是IPv6网络中路由技术的主流协议。2 OSPFv3技术实现与OSPFv2相比，OSPFv3在工作机制上与OSPFv2基本相同；但为了支持IPv6地址格式，OSPFv3对OSPFv2做了一些改动。下面先对OSPFv2进行简要介绍，之后再详细介绍OSPFv3与OSPFv2的异同点。2.1 OSPFv2简介2.1.1 OSPF基本概念1. DR和BDR在广播网或NBMA网络中，OSPF协议定义了DR和BDR，BDR是对DR的一个备份，在选举DR的同时也选
6、举出BDR。DR和BDR会和本网段内的所有DROther（既不是DR也不是BDR的路由器）建立邻接关系并交换路由信息，DROther之间不建立邻接关系、不交换路由信息，从而减少了广播网络和NBMA网络上各路由器之间邻接关系的数量，同时减少网络流量， 节约了带宽资源。2. 区域随着网络规模日益扩大，当一个大型网络中的路由器都运行OSPF路由协议时，会存在以下问题： 路由器数量会增多，每台路由器都生成 LSA，整个 LSDB 即所有 LSA 的集合会非常大，占用大量存储空间； 计算最短路径树耗时增加，导致 CPU 负担很重； 在网络规模增大之后，拓扑结构发生变化的概率也会增大，网络会经常处于“振荡
7、”之中，造成网络中大量的 OSPF 协议报文在传递，降低了网络的带宽利用率。更为严重的是，每一次变化都会导致网络中所有的路由器重新进行路由计算。OSPF协议通过将自治系统划分成不同的区域来解决上述问题。区域是从逻辑上将路由器划分为不同的组，每个组用区域号ID来标识。为了适应特定的网络需求，OSPF定义了两种特殊的区域：(1) (Totally) Stub 区域Stub区域是一些特定的区域，Stub区域的ABR不允许注入Type5 LSA，在这些区域中路由器的路由表规模以及路由信息传递的数量都会大大减少。为了进一步减少Stub区域中路由器的路由表规模以及路由信息传递的数量，可以将该区域配置为To
8、tally Stub（完全Stub）区域，该区域的ABR不会将区域间的路由信息和外部路由信息传递到本区域。(Totally) Stub区域是一种可选的配置属性，但并不是每个区域都符合配置的条件。通常来说，(Totally) Stub区域位于自治系统的边界。(2) NSSA 区域NSSA（Not-So-Stubby Area）区域是Stub区域的变形，与Stub区域有许多相似的地方。NSSA区域也不允许Type5 LSA注入，但可以允许Type7 LSA注入。Type7 LSA由NSSA区域的ASBR产生，在NSSA区域内传播。当Type7 LSA到达NSSA的ABR时，由ABR将Type7 L
9、SA转换成Type5 LSA，传播到其他区域。3. OSPF网络类型OSPF根据链路层协议类型将网络分为下列四种类型： 广播类型：当链路层协议是 Ethernet、FDDI 时，OSPF 缺省认为网络类型是广播。在该类型的网络中，通常以组播形式（224.0.0.5 和 224.0.0.6）发送协议报文。 NBMA 类型：当链路层协议是帧中继、ATM 或 X.25 时，OSPF 缺省认为网络类型是 NBMA。在该类型的网络中，以单播形式发送协议报文。 P2MP 类型：没有一种链路层协议会被缺省的认为是 P2MP 类型。点到多点必须是由其他的网络类型强制更改的。常用做法是将 NBMA 改为点到多点
10、的网络。在该类型的网络中，缺省情况下，以组播形式（224.0.0.5）发送协议报文。可以根据用户需要，以单播形式发送协议报文。 P2P 类型：当链路层协议是 PPP、HDLC 时，OSPF 缺省认为网络类型是P2P。在该类型的网络中，以组播形式（224.0.0.5）发送协议报文。4. OSPF协议报文OSPF有五种类型的协议报文： Hello 报文：周期性发送，用来发现和维持 OSPF 邻居关系。内容包括一些定时器的数值、DR（ Designated Router ，指定路由器）、BDR （ Backup Designated Router，备份指定路由器）以及自己已知的邻居。 DD 报文：描
11、述了本地 LSDB 中每一条 LSA 的摘要信息，用于两台路由器进行数据库同步。 LSR 报文：向对方请求所需的 LSA。两台路由器互相交换 DD 报文之后，得知对端的路由器有哪些 LSA 是本地的 LSDB 所缺少的，这时需要发送 LSR 报文向对方请求所需的 LSA。内容包括所需要的 LSA 的摘要。 LSU 报文：向对方发送其所需要的 LSA。 LSAck 报文：用来对收到的 LSA 进行确认。内容是需要确认的 LSA 的Header（一个报文可对多个 LSA 进行确认）。2.1.2 OSPF路由计算过程OSPF协议的路由计算过程可简单描述如下： 每台 OSPF 路由器根据自己周围的网络
12、拓扑结构生成 LSA，并通过更新报文将 LSA 发送给网络中的其它 OSPF 路由器。 每台 OSPF 路由器都会收集其它路由器通告的 LSA，所有的 LSA 放在一起便组成了 LSDB。LSA 是对路由器周围网络拓扑结构的描述，LSDB 则是对整个自治系统的网络拓扑结构的描述。 OSPF 路由器将 LSDB 转换成一张带权的有向图，这张图便是对整个网络拓扑结构的真实反映，各个路由器得到的有向图是完全相同的。 每台路由器根据有向图，使用 SPF 算法计算出一棵以自己为根的最短路径树，这棵树给出了到自治系统中各节点的路由。2.2 OSPFv3与OSPFv2的相同点OSPFv3在协议设计思路和工作
13、机制与OSPFv2基本一致： 报文类型相同：包含 Hello、DD、LSR、LSU、LSAck 五种类型的报文。 区域划分相同。 LSA 泛洪和同步机制相同：为了保证 LSDB 内容的正确性，需要保证 LSA 的可靠泛洪和同步。 路由计算方法相同：采用最短路径优先算法计算路由。 网络类型相同：支持广播、NBMA、P2MP 和 P2P 四种网络类型。 邻居发现和邻接关系形成机制相同：OSPF 路由器启动后，便会通过 OSPF 接口向外发送 Hello 报文，收到 Hello 报文的 OSPF 路由器会检查报文中所定义的参数，如果双方一致就会形成邻居关系。形成邻居关系的双方不一定都能形成邻接关系，
14、这要根据网络类型而定，只有当双方成功交换 DD 报文， 交换 LSA 并达到 LSDB 的同步之后，才形成真正意义上的邻接关系。 DR 选举机制相同：在 NBMA 和广播网络中需要选举 DR 和 BDR。2.3 OSPFv3与OSPFv2的不同点为了支持在IPv6环境中运行，指导IPv6报文的转发，OSPFv3对OSPFv2做出了一些必要的改进，使得OSPFv3可以独立于网络层协议，而且只要稍加扩展，就可以适应各种协议，为未来可能的扩展预留了充分的可能。OSPFv3与OSPFv2不同主要表现在： 基于链路的运行 使用链路本地地址 链路支持多实例复用 通过 Router ID 唯一标识邻居 认证的变化 Stub 区域的支持 报文的不同 Option 字段的不同 LSA 的异同2.3.1 基于链路的运行OSPFv2是基于网络运行的，两个路由器要形成邻居关系必须在同一个网段。OSPFv3的实现是基于链路，一个链路可以划分为多个子网，节点即使不在同一个子网内，只要在同一链路上就可以直接通话。2.3.2 使用链路本地地址OSPFv3的路由器使用链路本地地址作为发送报文的源地址。一个路由器可以学习到这个链路上相连的所有其它路由器的链路本地地址，并使用这些链路本地地址作为下一跳来转发报文。但是在虚连接上，必须使用全球范围地址或者站点本地地址作为OSPFv3协议报文的源地址。由于链路本地地址只
