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1、开放式最短路径优先协议（开放式最短路径优先协议（OSPFOSPF）本章内容本章内容 OSPFOSPF工作原理工作原理 OSPFOSPF的报文类型的报文类型 OSPFOSPF的邻居状态与数据库同步的邻居状态与数据库同步 OSPFOSPF的区域概念的区域概念 OSPFOSPF网络类型网络类型 OSPFOSPF基本配置基本配置 OSPFOSPF路由器类型路由器类型 LSALSA类型类型 OSPFOSPF路由汇总与配置路由汇总与配置 OSPFOSPF特殊区域类型特殊区域类型 OSPFOSPF虚链路与配置虚链路与配置课程议题课程议题链路状态路由协议的特点链路状态路由协议的特点链路状态路由协议特征链路状态
2、路由协议特征 对网络发生的变化能够快速响应。对网络发生的变化能够快速响应。 当网络发生变化的时候发送触发式更新（当网络发生变化的时候发送触发式更新（triggered updatetriggered update）。）。 发送周期性更新（链路状态刷新），间隔时间为发送周期性更新（链路状态刷新），间隔时间为3030分钟。分钟。链路状态数据结构链路状态数据结构 邻居表（邻居表（neighbor tableneighbor table）：）： 也叫也叫adjacency databaseadjacency database。存储了邻居路由器的信息，如果一个。存储了邻居路由器的信息，如果一个OSPFO
3、SPF路路由器和它的邻居路由器失去联系，在几秒中的时间内，它会标记所有到由器和它的邻居路由器失去联系，在几秒中的时间内，它会标记所有到达那条路由均为无效并且重新计算到达目标网络的路径。达那条路由均为无效并且重新计算到达目标网络的路径。 拓扑表（拓扑表（topology tabletopology table）：）： 一般叫做一般叫做LSDBLSDB，OSPFOSPF路由器通过路由器通过LSALSA学习到其他的路由器和网络状况学习到其他的路由器和网络状况,LSA,LSA存储在存储在LSDBLSDB中。中。 路由表（路由表（routing tablerouting table）：）： 也就是我们所
4、说的路由表了，也叫也就是我们所说的路由表了，也叫forwarding databaseforwarding database，包含了到达目，包含了到达目标网络的最佳路径的信息。标网络的最佳路径的信息。课程议题课程议题OSPFOSPF的工作机制概述的工作机制概述OSPF与RIPOSPF不再采用跳数的概念，而是根据接口的吞吐率、拥塞状况、往返时间、可靠性等实际链路的负载能力定出路由的代价，同时选择最短、最优路由并允许保持到达同一目标地址的多条路由，从而平衡网络负荷；OSPF支持不同服务类型的不同代价，从而实现不同QoS的路由服务；OSPF路由器不再交换路由表，而是同步各路由器对网络状态的认识， O
5、SPFOSPF邻居关系邻居关系 路由器和别的路由器交换路由器和别的路由器交换hellohello包包, ,目标地址采用多播地址目标地址采用多播地址 hellohello包交换完毕，邻接关系形成包交换完毕，邻接关系形成。 接下来通过交换接下来通过交换LSALSA和对接收方和对接收方的确认进行同步的确认进行同步LSDBLSDB。对于。对于OSPFOSPF路由器而言，进入完全邻路由器而言，进入完全邻接状态。接状态。 如果需要的话，路由器转发新的如果需要的话，路由器转发新的LSALSA给其他的邻居，来保证整个给其他的邻居，来保证整个区域内区域内LSDBLSDB的完全同步。的完全同步。OSPFOSPF泛
6、洪机制泛洪机制OSPFOSPF路由器类型路由器类型 内部路由器内部路由器 区域边界路由器区域边界路由器 骨干路由器骨干路由器 自治系统边界路由器自治系统边界路由器LSDBLSA：描述本地路由器或网络的数据单元，对路由器来说，它描述了路由器的接口状态和邻接状态。 LSA类型描述1类路由器LSA2类网络LSA3类和4类汇总LSA5类AS外部LSA6类组播OSPF LSA7类为次未节区域定义的8类BGP的外部属性LSA9、10或11类不透明LSASPFSPF算法算法 SPFSPF算法是算法是OSPFOSPF路由协议的基础。路由协议的基础。SPFSPF算法有时也被称为算法有时也被称为DijkstraD
7、ijkstra算法，这是因为最短路径优先算法算法，这是因为最短路径优先算法SPFSPF是是DijkstraDijkstra发明的。发明的。课程议题课程议题OSPFOSPF报文类型报文类型OSPFOSPF报文报文 OSPFOSPF报文是由多重封装报文是由多重封装构成的，封装在构成的，封装在IPIP头部内头部内的是的是5 5种种OSPFOSPF报文类型报文类型中的一种，每一种报文类中的一种，每一种报文类型都是由一个型都是由一个OSPFOSPF报文报文头部开始，这个头部开始，这个OSPFOSPF报报文头部对于所有的报文类文头部对于所有的报文类型都是相同的。型都是相同的。OSPFOSPF报文（续）报文
8、（续） OSPFOSPF有有5 5种分组类型种分组类型 HelloHello 数据库描述（数据库描述（DBDDBD） 链路状态请求（链路状态请求（LSRLSR） LSULSU LSAckLSAckHelloHello报文报文 HelloHello协议用来建立和保持协议用来建立和保持OSPFOSPF邻居关系，采用多播地址邻居关系，采用多播地址224.0.0.5224.0.0.5。HelloHello报文（续）报文（续） Hello/Dead intervalsHello/Dead intervals：HelloHello间隔和失效间隔，定义了发送间隔和失效间隔，定义了发送hellohello包包
9、频率（默认在一个多路访问网络中间隔为频率（默认在一个多路访问网络中间隔为1010秒）；秒）；deaddead间隔是间隔是4 4倍倍于于hellohello包间隔。邻居路由器之间的这些计时器必须设置成一样，否包间隔。邻居路由器之间的这些计时器必须设置成一样，否则将不会建立邻接关系。则将不会建立邻接关系。数据库描述报文数据库描述报文 此报文类型用于描述，而非实际地传送链路状态数据库内容。此报文类型用于描述，而非实际地传送链路状态数据库内容。 DBDDBD交换过程按询问交换过程按询问/ /应答方式进行。应答方式进行。链路状态请求报文链路状态请求报文 报文用于请求相邻路由器链路报文用于请求相邻路由器链
10、路- -状态数据库中的一部分数据。状态数据库中的一部分数据。链路状态更新报文链路状态更新报文 链路状态更新报文用于把链路状态更新报文用于把LSALSA发送给它的相邻节点。这些更新报文发送给它的相邻节点。这些更新报文是用于对是用于对LSALSA请求的应答。有请求的应答。有5 5种不同的种不同的LSALSA报文类型。这些报文报文类型。这些报文类型用从类型用从1 1到到5 5的类型号标识。的类型号标识。LSALSA报头格式报头格式 LSALSA使用一个通用的头格式。使用一个通用的头格式。 头头2020字节长并附加于标准的字节长并附加于标准的2424字节字节OSPFOSPF头后面。头后面。 LSALS
11、A头惟一地标识了每种头惟一地标识了每种LSALSA链路状态确认报文链路状态确认报文 OSPFOSPF的特点是可靠地分布的特点是可靠地分布LSALSA报文，可靠性意味着通告的接收方报文，可靠性意味着通告的接收方必须应答。必须应答。课程议题课程议题OSPFOSPF的邻居状态与数据的邻居状态与数据库同步库同步建立双向通讯建立双向通讯发现网络路由和添加链路条目发现网络路由和添加链路条目完全邻接状态完全邻接状态OSPFOSPF状态状态维护路由选择信息维护路由选择信息OSPFOSPF链路状态序列号链路状态序列号 LSDBLSDB中的每个中的每个LSALSA记录都有个序列号，序列号是记录都有个序列号，序列号
12、是3232位长，以位长，以0x800000010x80000001开头，开头，0x7FFFFFFF0x7FFFFFFF结尾。结尾。OSPFOSPF路由器默认每路由器默认每3030分分钟洪泛一次钟洪泛一次LSALSA来保证来保证LSDBLSDB的同步，每洪泛的同步，每洪泛1 1次，序列号就加次，序列号就加1 1。课程议题课程议题OSPFOSPF区域概念区域概念OSPF区域 太过频繁的SPF计算，造成路由器CPU负载过重。 路由表过大。 LSDB过大。 解决方案 将网络划分成多个OSPF区域，这种能力称为分层区域路由选择。 SPF的计算频率更低 路由选择表更小 降低了链路状态更新（LSU）的开销区
13、域概念区域概念 OSPFOSPF的网络设计要求是双层层次化（的网络设计要求是双层层次化（2-layer hierarchy2-layer hierarchy），包括），包括如下如下2 2层：层： 中转区域中转区域 常规区域常规区域区域标识区域标识 区域区域IDID可以表示成一个十进制的数字，也可以表示成一个点分十进可以表示成一个十进制的数字，也可以表示成一个点分十进制的数字。制的数字。OSPFOSPF区域特征区域特征 减少了路由选择表条目。减少了路由选择表条目。 将区域内拓扑变化的影响限制在本地。将区域内拓扑变化的影响限制在本地。 将将LSALSA扩散限制在区域内。扩散限制在区域内。 要求采取
14、层次网络设计。要求采取层次网络设计。课程议题课程议题OSPFOSPF网络类型网络类型OSPFOSPF的网络类型的网络类型 OSPFOSPF有有4 4种网络类型种网络类型 广播式广播式 非广播式非广播式 点到点点到点 点到多点点到多点广播式网络广播式网络 多路访问（多路访问（MultiaccessMultiaccess）广播型网络中（比如以太网和）广播型网络中（比如以太网和Token Token RingRing），需要进行），需要进行DR/BDRDR/BDR的选举，所有的非的选举，所有的非DR/BDRDR/BDR（即（即DROTHERDROTHER）路由器和）路由器和DR/BDRDR/BDR形
15、成完全邻接关系，即形成完全邻接关系，即DROTHERDROTHER通过通过DR/BDRDR/BDR交换信息交换信息DRDR和和BDRBDR的选举的选举 优势：优势： 减少路由更新数据流 管理链路状态同步DRDR和和BDBD的选举（续）的选举（续） 当选举当选举DR/BDRDR/BDR的时候要比较的时候要比较HelloHello包中的优先级（包中的优先级（prioritypriority），优先），优先级高的为级高的为DRDR，次高的为，次高的为BDRBDR，. .默认优先级都为默认优先级都为1 1。在优先级相同。在优先级相同的情况下就比较的情况下就比较RIDRID，RIDRID等级最高的为等级
16、最高的为DRDR，次高的为，次高的为BDRBDR。当你。当你把优先级设置为把优先级设置为0 0以后，以后，OSPFOSPF路由器就不能成为路由器就不能成为DR/BDRDR/BDR，只能成，只能成为为DROTHERDROTHER。 当网络中新加入一个优先级更高的的路由器，不会影响现有的当网络中新加入一个优先级更高的的路由器，不会影响现有的 DR/BDRDR/BDR，除非，除非DRDR出故障，出故障，BDRBDR随即升级为随即升级为DRDR，并重新选举，并重新选举BDRBDR，如果是，如果是BDRBDR出故障了就重新选举出故障了就重新选举BDRBDR。非广播式网络非广播式网络 NBMANBMA网络比如帧中继网络比如帧中继,ATM,ATM和和X.25X.25，没有广播的能力。，没有
