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1、单区域OSPF,技术培训中心,课程目标,(1) 掌握OSPF路由协议的基本原理 (2) 掌握OSPF各种网络类型的特性 (3) 掌握OSPF邻居关系建立过程 (4) 掌握OSPF链路状态更新和计算 (5) 掌握OSPF单区域配置,一、OSPF概述 二、OSPF基本原理 三、OSPF知识点 四、单区域OSPF基本配置,课程议题,一、OSPF概述,1、OSPF概述,(1) OSPF（Open Shortest Path First，开放最短路径优先）是一种链路状态路由协议，无路由循环（全局拓扑），属于IGP。RFC 2328，“开放”意味着非私有的，对公众开放的。 (2) OSPF的报文封装OSP
2、F协议包直接封装于IP，协议号89。三个版本 v1、 v2（ipv4）v3 （ipv6）OSPF协议包目标IP为组播地址所有OSPF路由器224.0.0.5；OSPF DR BDR224.0.0.6 (3) OSPF路由的度量值：用更合理的接口带宽来衡量路径开销。到目标网络的路径（数据出口）开销和。路径开销参考带宽（10的八次方）/ 链路带宽（出接口带宽 bit） (4) OSPF路由协议的管理距离：110,那么OSPF协议是怎样形成路由表的呢?,OSPF路由表的生成,网络 Cost 出口10.1.1.0 11 S2 10.1.5.0 11 S1 10.1.5.0 25 S0 10.1.6.0
3、 12 S1 10.1.6.0 21 S0,A,C,B,10.1.1.1,10.1.2.1,10.1.3.1,10.1.5.1,10.1.4.1,10.1.6.1,Cost=5,S0,S1,S2,Cost=6,Cost=20,Cost=10,10. 1. 1. 0 S2 1010. 1. 5. 0 S1 1110. 1. 6. 0 S1 12,NETWORK,interface,metric,D,终端E,Cost=1,Cost=1,OSPF的三张表及全局路由表,邻居表（neighbor table）： OSPF用邻居机制来发现和维持路由的存在，邻居表存储了双向通信的邻居关系OSPF路由器列表的
4、信息。 拓扑表（topology table）： OSPF用LSA（link state Advertisement 链路状态通告）来描述网络拓扑信息，然后OSPF路由器用拓扑数据库来存储网络的这些LSA。 OSPF路由表（routing table）： 对链路状态数据库进行SPF（Dijkstra）计算，而得出的OSPF路由表 全局路由表 路由器的全局路由表，用于数据包转发；OSPF把计算出来的路由，安装到全局路由表。,OSPF的邻居表,相邻两台路由器运行OSPF协议 两台路由器直接连接 在同一自治系统 Hello/Dead时间一致 区域ID一致 认证密码一致 网络类型一致,OSPF的拓扑表
5、,通过邻居提供的链路和接口信息构建拓扑关系数据库利用SPF算法计算最佳路径,相邻两台路由器运行OSPF协议两台路由器直接连接在同一自治系统Hello/Dead时间一致 区域ID一致认证密码一致 网络类型一致,OSPF的路由表,把最佳路由信息放入OSPF路由转发表中,通过邻居提供的链路和接口信息构建拓扑关系数据库利用SPF算法计算最佳路径,相邻两台路由器运行OSPF协议两台路由器直接连接在同一自治系统Hello/Dead时间一致 区域ID一致认证密码一致 网络类型一致,OSPF常用术语,(1) OSPF AS （Autonomous System）：运行OSPF协议的路由域 (2) Area：一
6、个OSPF区域内的所有路由器都拥有相同的链路状态数据库。 (3) Router ID：用于标识OSPF路由器的ID，全网唯一性；可手动配置，也可动态选举（有Loopback接口时，选择最高的Loopback IP地址；否则，选择最高的物理接口的IP地址）。 (4) 接口：路由器上，启动了OSPF的接口。 (5) 邻居：在同一链路上，参数一致的路由器才能形成邻居。 (6) 进程：OSPF路由协议进程，进程号只在本路由器内起作用，OSPF协议包中并不携带进程号。,课程议题,二、OSPF基本原理,工作原理口诀五种包、三个阶段,IP协议号为89,1、OSPF五种报文的作用,(1) Hello：建立和维
7、护OSPF邻居关系。 (2) DBD：链路状态数据库描述信息（描述LSDB中LSA头部列表），OSPF邻居第一次建立时才交换DBD，LSR。 (3) LSR：链路状态请求。向OSPF邻居请求链路状态信息。 (4) LSU：链路状态更新（包含一条或多条LSA）。 (5) LSAck：对LSU中的lsa进行确认。,2、三个阶段,1、邻居发现阶段：通过Hello报文发现邻居。多路访问的环境中还有DR选举的问题。 2、路由发现阶段：通过DBD互通有无数据库信息，并通过LSR、LSU进行LSA的交互同步。为了互通有无，并高效的进行交互彼此的LSA，所以不采用洪泛所有LSA信息，而是先通过DBD描述自己的
8、数据库内容并进行比较，只去要自己没有的LSA内容。DBD是LSA头部摘要信息。比如两台路由器各自有1000条LSA，而90%内容是相同的，采用DBD则效率会很高。OSPF跑在IP上，为了像TCP那样保证可靠的传输，所以DBD交互时有主从关系控制序号、确认、重传等问题。master控制序号的增加，对端通过相同的序号表示确认。 3、路由选择阶段：LSDB同步后，进行路由计算，最佳路由信息进路由表。,OSPF运行过程邻居发现阶段,OSPF运行过程路由发现阶段,OSPF运行过程路由选择阶段,LSDB同步,Down,Attempt,Init,2-way,ExStart,Exchange,Loading,
9、Full,尚未收到邻居的Hello, 开始发送Hello给邻居,尝试发送Hello信息给邻居，但还没有收到任何信息（仅仅在NBMA模式有效）,收到了来自邻居的hello，但邻居的Hello信息中没有本路由器的ID(这个状态表明邻居还没有收到来自本地发送的Hello),双向邻居关系建立（互相看到对方的Hello包中有自己的RID)，如果是多点访问网络，本阶段同时完成DR/BDR选举,DD报文交互的准备阶段（协商Master/Slave关系和DD报文的初始序列号）,DD报文交互阶段,通过LSR和LSU报文的交互获取尚未发现的详细的链路状态信息,路由器之间完成了数据库的同步,邻居状态机,OSPF路由
10、器建立邻接关系的过程详细描述,(1) OSPF路由器接口up，发送Hello包，（NBMA模式时将进入Attempt状态）。 (2) OSPF路由器接口收到Hello包，进入Init状态；并将该Hello包的发送者的Router ID，添加到Hello包（自己将要从该接口发送出去的Hello包）的邻居列表中。 (3) OSPF路由器接口收到邻居列表中含有自己Router ID的Hello包，进入Two-way状态，形成OSPF邻居关系，并把该路由器的Router ID添加到自己的OSPF邻居表中。 (4) 在进入Two-way状态后，广播、非广播网络类型的链路，在DR选举等待时间内进行DR选举
11、。点对点没有这个过程。 (5) 在DR选举完成或跳过DR选举后，建立OSPF邻接关系，进入exstart（准启动）状态；并选举DBD交换主从路由器，以及由主路由器定义DBD序列号，Router ID大的为主路由器。目的是为了解决DBD自身的可靠性。 (6) 主从路由器选举完成后，进入Exchange（交换）状态，交换DBD信息。 (7) DBD交换完成后，进入Loading状态，对链路状态数据库和收到的DBD的LSA头部进行比较，发现自己数据库中没有的LSA就发送LSR，向邻居请求该LSA；邻居收到LSR后，回应LSU；收到邻居发来的LSU，存储这些LSA到自己的链路状态数据库，并发送LSAc
12、k确认。 (8) LSA交换完成后，进入FULL状态，所有形成邻居的OSPF路由器都拥有相同链路状态数据库。 (9) 定期发送Hello包，维护邻居关系。,课程议题,三、OSPF知识点,1、邻居影响邻居形成的原因,Hello/Dead Time Area-ID 认证 stub存根标记 接口子网掩码 接口网络类型,验证合法Hello报文,Options可选项字段中的E-bit必须和接收端口的配置一致存根标记,DBD报文中的接口MTU问题,OSPF邻接路由器直接接口的MTU值的大小要相同,2、OSPF的网络类型,OSPF是一种接口敏感型的路由协议，根据数据链路层二层媒体不同分为四种网络类型： 点到
13、点(P2P) 比如：PPP、HDLC链路 广播网络(Broadcast) 比如：以太网 NBMA 比如：ATM、FR帧中继环境 点到多点（P2MP） 前3种OSPF接口可以自动识别，第4种网络类型点对多点要人为配置的，数据链路层不会自动上报的。 NBMA的网络类型需要静态指定邻居，其余网络类型邻居自动发现。 广播网络和NBMA的网络上需要进行DR/BDR的选举。 在P2P和Broadcast网络上，Hello报文以组播地址（224.0.0.5）进行发送，在P2MP、 NBMA VL（VirtualLink）上 Hello报文以单播地址进行发送。 网络类型影响邻居关系、毗邻关系的形成及路由计算。
14、,3、DR/BDR/DR Other问题,Ethernet,10.1.1.1,10.1.1.2,10.1.1.4,10.1.1.5,RTA,BDR,DR,DR other,DR other,DR(Designated Router,指定路由器),多路访问网络的核心路由器，DR控制LSA的洪泛和数据库同步，BDR只是监听,链路状态更新（Flooding）,DROther（224.0.0.5）,DROther（224.0.0.5）,DROther（224.0.0.5）,DR（224.0.0.6）,BDR（224.0.0.6）,Update,Update,DR Other将更新的LSA只发送到DR和
15、BDR,链路状态更新（Flooding）续,DROther（224.0.0.5）,DROther（224.0.0.5）,DROther（224.0.0.5）,DR（224.0.0.6）,BDR（224.0.0.6）,Update,Update,Update,DR负责将更新的LSA转送到所有已建立相邻关系的邻居,一旦DR失效, 将由BDR接管,BDR成为DR.,链路状态更新（Flooding）续,DROther（224.0.0.5）,DROther（224.0.0.5）,DROther（224.0.0.5）,DR（224.0.0.6）,BDR（224.0.0.6）,Update,Update,Update,Update,Update,所有的路由器负责将更新的LSA转发到其它的接口,DR的作用与注意事项,DR的作用：多路访问中为了减少邻接关系（N平方的问题）和LSA的洪泛，采用DR机制。BDR提供了备份。 DR选举比较顺序： （1）接口优先级数字越大越优先（优先级为0不能参与DR的选举） （2）router ID越大越好 （3）稳定压倒一切（非抢占） 通过控制接口优先级是控制DR选举的好办法。 DR的选举是基于接口的，如果说某个路由器是DR，这种说法是错误的。,物理链路是点对点以太网互联接口模式下修改网络类型，加快网络收敛，避免DR选举,
