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1、四、多区域OSPF学习目标通过本章的学习,希望您能够 :掌握多区域OSPF的工作原理;掌握多区域OSPF、残域、全残 域以及认证的配置。项目背景某大型企业的整个网络环境都是OSPF。为了 减少路由表的条目,提高路由器工作效率, 需要配置不同的区域属性。 另外,为了安全起见,路由器需要认证。项目拓扑图课程议题单区域 OSPF工作原理链路状态路由协议LSDBLSA 的 RTALSA 的 RTBLSA 的RTCLSA 的RTD(二)每台路由器的链 路状态数据库(一)网络的拓朴结构CABD123CABD123CABD123CABD123(四)每台路由器分别以自己为根节点计算最短路径树(三)由链路状态数
2、据库得 到的带权有向图CABD1235RTCRTD3215RTBRTADR与BDRDRBDR指定路由器备份指定路由器路由信息 交换 所有OSPF路由器相互间形成邻居关系; 每个路由器只与DR、BDR形成邻接关系; DR的组播地址:224.0.0.6; 其它路由器的组播地址:224.0.0.5。DR OtherDR OtherDR OtherDR的竞选原则 通过交换Hello信息包,进行DR和BDR的竞选: 优先级最高的路由器成为DR,(路由器优先级默认值为 ,范围从) 如果路由器优先级全部一样,则router ID最高的路由器成为 DR。 router ID值的确定: loopback接口上数
3、值最高的IP地址; 没有配置IP地址的loopback接口,那么将为所有的物理接口 上数值最高的IP地址。 OSPF优先级可以人为干预。 Router(config)# ip ospf priority number 设置成意味着这台路由器的角色为DR Other,不能成为 DR或者是BDR。BDRBDR:作为DR的备份当一个网段上的DR和BDR选择产生后,该网段上的其余 所有路由器都只与DR及BDR建立相邻关系;为什么需要建立邻接关系呢:OSPF在邻居路由器之间创建邻接关系,目的是为了交 换路由信息,也就是说路由信息的交换不可能在邻居 之间进行。OSPF区域的划分 当OSPF路由域规模较大时
4、,一般采用分层结构,即将OSPF路由域分 割成几个区域area,区域之间通过一个骨干区域互联,每个非骨干区 域都需要直接与骨干区域连接。 区域ID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。 骨干区域为区域0或表示为0.0.0.0,其主要工作是在其余区域间传递路 由信息。 每个区域单独运行SPF算法以加快收敛Area2Area1Area0Area0为什么要划分OSPF区域 需要维护的路由表越来 越大 收到的LSA通告太多了 频繁的SPF计算 资源消耗过多,性能下 降OSPFOSPF区域特征区域特征路由表减小 LSA通告减少 拓扑的变化只涉及本区域 减少路由更新的流量 要求采
5、取层次网络设计。要求采取层次网络设计。课程议题多区域 OSPF工作原理OSPF分层结构特点 在OSPF路由协议中,每一个区域中的路由器都按照 该区域中定义的链路状态算法来计算网络拓扑结构, 这意味着每一个区域都有着该区域独立的网络拓扑数 据库及网络拓扑图; 对于每一个区域,其网络拓扑结构在区域外是不可见 的,同样,在每一个区域中的路由器对其域外的其余 网络结构也不了解; 这意味着OSPF路由域中的网络链路状态数据广播被 区域的边界挡住了,这样做有利于减少网络中链路状 态数据包在全网范围内的广播,也是OSPF将其路由 域或一个AS划分成很多个区域的重要原因。OSPF分层结构特点 在OSPF路由协
6、议中存在一个骨干区域(Backbone ),该区域包括属于这个区域的网络及相应的路由器 ,骨干区域必须是连续的,同时也要求其余区域必须 与骨干区域直接相连; 骨干区域一般为区域0,其主要工作是在其余区域间 传递路由信息; 所有的区域,包括骨干区域之间的网络结构情况是互 不可见的,当一个区域的路由信息对外广播时,其路 由信息是先传递至区域0(骨干区域),再由区域0将 该路由信息向其余区域作广播。区域划分好处 每个区域单独 运行SPF算法 :加快收敛、 节约内存与 CPU 减少传播LSA 占用网络带宽 Area 0 是 OSPF骨干Area 0 or 0.0.0.0Area 1Area 2Area
7、 3OSPF划分区域原则为了控制开销和便于管理,OSPF支持将整个 自治系统划分成域来管理。标准划分为骨干 域和边缘域,骨干域area 0, 边缘域1、2 (1、2仅是起到标号作用) 原则上要求每个边缘域要和骨干域直接相连 ,骨干域要求连通性强、带宽高 通常可设计成冗余连通 当一台路由器配置两个以上域时,必须有一 个是骨干域,必须保证连续性OSPF路由器角色在OSPF路由域中,根据路由器的部署位置,有三种路由器角色: 区域内部路由器(IR,internal router):该路由器的所有接口网络都属于一个 区域; 区域边界路由器(ABR,area border routers):至少属于两个区
8、域,而且其中一 个必须为骨干区域; 自治域边界路由器(ASBR,autonomous system boundary routers):OSPF路 由域与外部路由器进行路由交换的必经之路。IRABRASBRArea 1Area 0链路状态描述LSA 描述了路由器链路及其状态 常见的5种链路状态描述类型(LSA) Type 1 :路由器LSA,所有路由器产生 Type 2: 网络LSA, 指定路由器产生 Type 3: 网络摘要LSA ,ABR产生 Type 4: ASBR摘要LSA ,ABR产生 Type 5: 自治域外部LSA ,ASBR产生链路状态描述Type 1 LSA 类型1:又被称为
9、路由器链路信息数据包(Router Link),所有的OSPF路由器都会产生这种数据包, 用于描述路由器上联接到某一个区域的链路或是某一 端口的状态信息。路由器链路信息数据包只会在某一 个特定的区域内广播,而不会广播至其它的区域。 在类型1的链路数据包中,OSPF路由器通过对数据 包中某些特定数据位的设定,告诉其余的路由器自身 是一个区域边界路由器或是一个AS边界路由器。 并且,类型1的链路状态数据包在描述其所联接的链 路时,会根据各链路所联接的网络类型对各链路打上 链路标识,Link ID。链路状态描述Type 1 LSALink 1Link 2Link 3Type = 1Router ID
10、= 192.168.30.10 链链路数=3Link 1 描述Link 2 描述Link 3 描述Type = 1Router ID= 192.168.30.10 链链路数=3Link 1 描述Link 2 描述Link 3 描述Type = 1Router ID= 192.168.30.10 链链路数=3Link 1 描述Link 2 描述Link 3 描述链路状态描述Type 2 LSA 类型2:又被称为网络链路信息数据包(Network Link),网络链路信息数据包是由指定路由器产生的 ,在一个广播性的、多点接入的网络,例如以太网、 令牌环网及FDDI网络环境中,这种链路状态数据包 用
11、来描述该网段上所联接的所有路由器的状态信息。 指定路由器DR只有在与至少一个路由器建立相邻关 系后才会产生网络链路信息数据包,在该数据包中含 有对所有已经与DR建立相邻关系的路由器的描述, 包括DR路由器本身。 类型2的链路信息只会在包含DR所处的广播性网络的 区域中广播,不会广播至其余的OSPF路由区域。链路状态描述Type 2 LSARouter ID = 192.168.30.20Router ID = 192.168.30.10 Router ID = 192.168.30.30Type = 2Link ID = 192.168.17.18子网掩码码 = 255.255.255.248
12、邻邻接路由器 = 192.168.30.10 邻邻接路由器 = 192.168.30.20 邻邻接路由器 = 192.168.30.30Type = 2Link ID = 192.168.17.18子网掩码码 = 255.255.255.248邻邻接路由器 = 192.168.30.10 邻邻接路由器 = 192.168.30.20 邻邻接路由器 = 192.168.30.30192.168.17.18/29链路状态描述Type 3 LSA骨干区域AREA0非骨干区域172.16.121.0/24192.168.13.16/28Type = 3192.168.13.16掩码码 = 255.25
13、5.255.240Metric = 120Type = 3 172.16.121.0掩码码 = 255.255.255.0Metric = 791ABR链路状态描述Type 4 LSAAREA 1ABR外部自治域系统ASBRRouter ID = 192.168.30.12Type = 4 192.168.30.12 掩码码 = 0.0.0.0 Metric = 64链路状态描述LSA 类型3和类型4的链路状态广播在OSPF中又称为总结 链路信息数据包(Summary Link),是由区域边界 路由器或AS边界路由器产生的。 Summary Link描述的是到某一个区域外部的路由信 息,这一个
14、目的地地址必须是同一个AS中。 Summary Link也只会在某一个特定的区域内广播。 类型3与类型4两种总结性链路信息的区别在于: 类型3是由区域边界路由器产生的,用于描述到同一个AS中 不同区域之间的链路状态; 而类型4是由AS边界路由器产生的,用于描述不同AS的链路 状态信息。链路状态描述Type 5 LSA 类型5的链路状态广播称为AS外部链路状态信息数据 包。类型5的链路数据包是由AS边界路由器产生的, 用于描述到AS外的目的地的路由信息,该数据包会 在AS中除残域以外的所有区域中广播。 一般来说,这种链路状态信息描述的是到AS外部某 一特定网络的路由信息,在这种情况下,类型5的链
15、 路状态数据包的链路标识采用的是目的地网络的IP地 址;在某些情况下,AS边界路由器可以对AS内部广 播默认路由信息,在这时,类型5的链路广播数据包 的链路标识采用的是默认网络号码0.0.0.0。 特例:在残域中不允许出现Type 5 LSA。残域 当一个OSPF的区域只存在一个区域出口点时,我们 可以将该区域配置成一个残域(stub area)。 残域可以减小内部路由器上的链路状态数据库的大小 及存储器的使用,提高路由表计算的速度。 由于没有大量的外部路由,所以残域路由器的路由表 将很小,可以节约路由器的资源,因此残域的路由器 可以是中低端设备。R1762-2(config)# router
16、 ospf R1762-2(config-router)# area area-id stub残域的特点残域边界路由器会对域内广播默认路由信息 。 残域内部路由器只能学到三种路由: 残域内部路由; 其它区域路由; 残域边界路由器通告的默认路由。 对于残域来说,只有类型1、2、3 LSA;访问 AS外部的数据只能根据默认路由(default- route)来寻址。全残域 为了进一步减少发送到stub区域中的链路状态广播的数 量,可以将区域设置为全残域(no-summary stub area )。 R1762-2(config)# router ospf R1762-2(config-router)# area area-id stub no- summary 全残域使得OSPF占用路由器资