1、2023-5-12第0页 共68页OSPFOSPF协议协议目标目标1学习完此课程，您将会：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22 OSPF网络类型网络类型3 OSPF路由计算过程路由计算过程4 LSA链路状态通告链路状态通告5 设计规划设计规划OSPF网络网络OSPF协议概述协议概述3OSPFOSPF（Open Shortest Path First)Open Shortest Path First)属于属于IGPIGP（内部网关协议）（内部网关协议）基于链路状态算法的路由协议基于链路状态算法的路由协议由由IETFIETF开发开发
2、目前为版本目前为版本2 2相关协议：相关协议：RFC1583,RFC2178,RFC2328RFC1583,RFC2178,RFC2328OSPF协议基本特征协议基本特征4无路由自环无路由自环可适应大规模网络可适应大规模网络路由变化收敛速度快路由变化收敛速度快支持区域划分支持区域划分支持等值路由支持等值路由支持验证支持验证支持路由分级管理支持路由分级管理支持以组播地址发送协议报文支持以组播地址发送协议报文OSPF协议相关术语协议相关术语5Router ID OSPFRouter ID OSPF域中路由器的唯一标识域中路由器的唯一标识Area Area 区域区域Cost Cost 花费值花费值A
3、BRABR、ASBR ASBR 区域边界路由器、自治系统边界路由器区域边界路由器、自治系统边界路由器LSA LSA 链路状态通告链路状态通告Link Type Link Type 链路类型，包括广播，非广播，点到点，链路类型，包括广播，非广播，点到点，点到多点点到多点DRDR和和BDR BDR 指定路由器和备份指定路由器指定路由器和备份指定路由器区域类型区域类型 骨干区域，骨干区域，STUBSTUB区域，区域，TRANSITTRANSIT区域区域Virtual-Link Virtual-Link 虚连接虚连接OSPF Router ID6Router IDRouter ID 一个32-bit的
4、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 IDRouter ID OSPF 是基于IP的，其协议号是89OSPF HeaderProtocol#89OSPF PacketOSPF协议区域协议区域7OSPFOSPF使用使用AreaArea实现了分层实现了分层-两层模式两层模式区域号是一个区域号是一个32bit32bit的整数的整数 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)区域区域0.0.0.00.0.0.0保留为骨干区保留为骨干区非骨干区一定要连接到骨干区非骨干区一定要连接到骨干区OSPF协议协议
5、Cost值值8CostCost应用于每一个启动了应用于每一个启动了OSPFOSPF的链路的链路16-bit16-bit正数，范围正数，范围165,535165,535CostCost值越小链路越优值越小链路越优该值表示的是出接口该值表示的是出接口CostCost值值路由选取是依靠整个链路路由选取是依靠整个链路CostCost值的总和值的总和OSPF协议协议Cost值值(续续)9计算方法计算方法 108/bandwidth 56-kbps serial link=1785 Ethernet=10 64-kbps serial link=1562 T1(1.544-Mbps serial link
6、)=64 用户调节链路用户调节链路CostCost的方法：的方法：ospf cost valueABR&ASBR10InternalInternalInternalArea 10Area 11Area 12RIP/RIPV2 WorldABRABRABRABRASBRArea 0BackboneLANLANPing向外部路由的报文轨迹外部路由信息传播轨迹问题问题11什么是什么是Router ID Router ID？有什么作用？修改？有什么作用？修改Router IDRouter ID之后是否之后是否会立即生效会立即生效?为什么要划分区域？怎样合理划分区域？为什么其他区域必为什么要划分区域？怎
7、样合理划分区域？为什么其他区域必须和骨干区域相连须和骨干区域相连?CostCost值有什么作用？值有什么作用？OSPF协议支持的网络类型协议支持的网络类型12链路类型：广播，非广播，点到点，点到多点链路类型：广播，非广播，点到点，点到多点PTPBROADCASTNBMAFR/X.25HUBPTMPFR/X.25OSPF邻居关系太多邻居关系太多13对于多点接入网络，即对于多点接入网络，即NBMANBMA和和broadcastbroadcast，如果网络内有上百台路由器，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，即那将形成多少邻接关系：两两互相形成，即100100*（100-1
8、100-1），这些邻接），这些邻接关系要定期的交换关系要定期的交换LSDB,LSDB,这样耗费的系统资源更是不计其数。这样耗费的系统资源更是不计其数。BROADCASTNBMAHUBFR/X.25DR和和BDR14M=n(n-1)/2 =28M=(n-2)2+1 =13DRBDR问题问题15LSALSA描述的网络类型主要有哪些？描述的网络类型主要有哪些？为什么要选举为什么要选举DRDR和和BDRBDR？它们有什么作用？它们有什么作用？所有路由器都只将信息发送给DR,由DR将网络链路状态发送出去OSPF报文头报文头16Version Version#TypeTypePacket lengthPa
9、cket lengthRouter IDRouter IDArea IDArea IDChecksumChecksumAuTypeAuTypeAuthenticationAuthenticationAuthenticationAuthenticationOSPF报文头格式：OSPF的五种协议报文的五种协议报文17HelloHello报文报文 发现及维持邻居关系，选举DR，BDRDDDD报文（数据库描述）报文（数据库描述）本地LSDB的摘要LSRLSR报文报文 向对端请求本端没有或对端的更新的LSALSULSU报文报文 向对方发送其需要的LSALSAckLSAck报文报文 收到LSU之后，进行确
10、认邻接关系的形成与维持邻接关系的形成与维持18通过通过HELLOHELLO报文形成邻居关系报文形成邻居关系邻居建立后，还需要通过邻居建立后，还需要通过HELLOHELLO报文进行邻居关系的维持，报文进行邻居关系的维持，有两个定时器来进行这项工作：有两个定时器来进行这项工作：HELLO TIMEHELLO TIME：缺省为10秒（对于NBMA网络为30秒）DEAD TIMEDEAD TIME：缺省为4倍的HELLO TIMEOSPF的邻居状态机的邻居状态机19DownAttemptInit2-wayExStartExchangeLoadingFull邻居关系形成后开始相互交流邻居关系形成后开始相
11、互交流20数据库交换过程数据库交换过程 主从协商主从协商 DDDD交换交换 LSALSA请求请求 LSALSA传播传播 LSALSA应答应答OSPF协议数据库交换过程协议数据库交换过程 21RT1RT2DownDownHello(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,
12、I=0,M=0,MS=1)DD(Seq=y+n,I=0,M=0,MS=0)LS RequestLS UpdateLS AckExStartExStartInitExchangeExchangeLoadingFullFullOSPF协议路由计算过程协议路由计算过程22LSDBLSA of RTALSA of RTBLSA of RTCLSA 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CABD1235CABD123CABD123CABD123CABD123(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RTARTBRTCRTD3215问题问题2
13、3OSPFOSPF协议报文有哪些？协议报文有哪些？OSPFOSPF协议路由计算的过程是怎样的？协议路由计算的过程是怎样的？OSPFOSPF域中有两个相同的域中有两个相同的IDID，会造成什么问题，会造成什么问题?（OSPFOSPF路由计路由计算混乱）算混乱）OSPFOSPF查找路由表的顺序是怎样的查找路由表的顺序是怎样的?OSPFOSPF中有哪些表中有哪些表?生成这些表的顺序是怎样的生成这些表的顺序是怎样的?（邻居表、拓（邻居表、拓扑表、路由表）扑表、路由表）LSA头部头部24LS ageLS ageOptionsOptionsLS TypeLS TypeLink State IDLink S
14、tate IDAdvertising RouterAdvertising RouterLS sequence numberLS sequence numberLS checksumLS checksumlengthlength所有所有LSALSA头部都有头部都有2020个字节，它包含了足够的信息个字节，它包含了足够的信息来唯一标识一条来唯一标识一条LSALSALSA分类分类25TypeLSA1Router-LSAs2Network-LSAs3Summary-LSAs4ASBR-summary-LSA 5AS-external-LSAs 6Multicast OSPF LSA 7Not-So-S
15、tubby area(NSSA)8External-attributes-LSA 9-11Opaque LSALSA进一步阐述进一步阐述26以下图为例，介绍各种以下图为例，介绍各种LSALSAArea 0Area 2Area 3Area 4AS100AS200ASBRRT2RT3RT4RT5RT6RT8RT9OSPFRIPv210.1.1.0/2420.1.1.0/2430.1.1.0/2440.1.1.0/2450.1.1.0/2460.1.1.0/2470.1.1.0/2480.1.1.0/24BGPASBRNSSARouter LSA(Type 1)27V|E|BV|E|B#links#
16、linksLink IDLink IDLink DataLink DataTypeType#TOS#TOSMetircMetircTOSTOS0 0TOS MetricTOS MetricLink IDLink IDLink DataLink DataRouter LSA（不包括LSA头部）Router LSA 报文格式：Router LSA of RT428由区域内所有路由区域内所有路由器产生，并且由器产生，并且只能在本个区域只能在本个区域内泛洪广播。内泛洪广播。这 些 最 基 本 的这 些 最 基 本 的LSALSA通告列出了通告列出了路由器所有的链路由器所有的链路和接口，并指路和接口，并
17、指明了它们的状态明了它们的状态和沿每条链路方和沿每条链路方向出站的代价。向出站的代价。Network LSA(Type 2)29由区域内的由区域内的DR或或BDR路由器产生，报文包括路由器产生，报文包括DR和和BDR连接的路由器的连接的路由器的链路信息。链路信息。网络网络LSA也仅仅在产生这条网络也仅仅在产生这条网络LSA的区域内部进行泛洪。的区域内部进行泛洪。Network LSA for 6.6.6.630disp ospf lsdb networkOSPF Process 1 with Router ID OSPF Process 1 with Router ID 6.6.6.66.6.
18、6.6Link State DatabaseLink State DatabaseArea:0.0.0.4Area:0.0.0.4Type:NetType:Net LSALSA类型类型Ls id:60.1.1.2 DRLs id:60.1.1.2 DR在该网段的接在该网段的接口地址口地址Adv rtr:6.6.6.6 LSAAdv rtr:6.6.6.6 LSA的始发者的始发者Ls age:166Ls age:166 Len:32Len:32Seq#:80000003Seq#:80000003 Chksum :Chksum :0 xfbc50 xfbc5Options:(DC)Options:
19、(DC)Net mask :Net mask :255.255.255.0255.255.255.0Attached Router 6.6.6.6 Attached Router 6.6.6.6 连接连接到该网络的路由器到该网络的路由器Attached Router Attached Router 2.2.2.22.2.2.2Summary LSA(Type 3,4)31由由ABR产生，可以通知本区域内的路由器通往区域外的路由信息。产生，可以通知本区域内的路由器通往区域外的路由信息。在一个区域外部但是仍然在一个在一个区域外部但是仍然在一个OSPF自治系统内部的缺省路由也可自治系统内部的缺省路由
20、也可以通过这种以通过这种LSA来通告。来通告。如果一台如果一台ABR路由器经过骨干区域从其他的路由器经过骨干区域从其他的ABR路由器收到多条网络路由器收到多条网络汇总汇总LSA，那么这台始发的，那么这台始发的ABR路由器将会选择这些路由器将会选择这些LSA通告中代价通告中代价最低的最低的LSA，并且将这个，并且将这个LSA的最低代价通告给与它相连的非骨干区的最低代价通告给与它相连的非骨干区域。域。Type 3 Details32display ospf lsdb summaryOSPF Process 1 with Router ID OSPF Process 1 with Router ID
21、 2.2.2.22.2.2.2Link State DatabaseLink State DatabaseArea:0.0.0.0Area:0.0.0.0Type:SumNet LSAType:SumNet LSA类型类型Ls id:40.1.1.0 Ls id:40.1.1.0 被通告的网络地被通告的网络地址址 Adv rtr:4.4.4.4 Adv rtr:4.4.4.4 始发此始发此LSALSA的的RouterRouterLs age:1382Ls age:1382 Len:28Len:28Seq#:80000004Seq#:80000004 Chksum:0 x439eChksum:0
22、 x439eOptions:(DC)(Non DN)Options:(DC)(Non DN)Net mask:255.255.255.0 Net mask:255.255.255.0 网络网络掩码掩码Tos0 metric:1562 Tos0 metric:1562 花费花费Type 4 Details33disp ospf lsdb asbr OSPF Process 1 with Router ID 5.5.5.5 Link State Database Area:0.0.0.3Type :SumASB LSA类型Ls id :1.1.1.1 ASBR Router IDAdv rtr :
23、4.4.4.4 通告路由器Ls age :1498Len :28Seq#:80000002Chksum :0 x7176Options :(DC)Tos 0 metric:3125External LSA(Type 5)34由由ASBR产生，告诉相同自治区的路由器通往外部自治区产生，告诉相同自治区的路由器通往外部自治区的路径。的路径。自治系统外部自治系统外部LSA是惟一不和具体的区域相关联的是惟一不和具体的区域相关联的LSA通告，将在整个自治系统中进行泛洪。通告，将在整个自治系统中进行泛洪。LSA传播范围传播范围：域外路由，不属于某个区域，一个：域外路由，不属于某个区域，一个LSA即是一条路由
24、信息即是一条路由信息LSA通告路由器通告路由器：ASBR的的Router ID，通告路由器不会，通告路由器不会发生改变发生改变LSA链路状态链路状态ID：网络号：网络号LSA包含的内容包含的内容：将外部自治系统传递进来，包含着域：将外部自治系统传递进来，包含着域外的路由信息外的路由信息External Type 135R3R1R2Cost=10Cost=8To N1External Cost=1External Cost=2To N1Network Metric Next Hop N1 11 R1 N1 10 R2Selected RouteExternal Type 236R3R1R2Cos
25、t=10Cost=8To N1External Cost=1External Cost=2To N1Network Metric Next Hop N1 1 R1 N1 2 R2Selected RouteType 5 Details37disp ospf lsdb aseOSPF Process 1 with Router ID 2.2.2.2 Link State Database Area:0.0.0.0Type :ASE LSA类型Ls id :80.0.0.0 Link State IDAdv rtr :1.1.1.1 通告路由器Ls age :789Len :36Seq#:8000
26、0002Chksum :0 x756Options :(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:1NSSA External LSA(Type 7)38NSSANSSA区域可以有选择的引入外部路由区域可以有选择的引入外部路由NSSANSSA中的引入操作产生中的引入操作产生Type 7 LSAType 7 LSAType 7 LSAType 7 LSA是由是由NSSA ASBRNSSA ASBR产生的产生的Type 7 LSAType 7 LSA只存在于只存在于N
27、SSA NSSA 区域区域Type 7 LSAType 7 LSA在传出在传出NSSANSSA区后，被转换成区后，被转换成TYPE 5 LSATYPE 5 LSA，这是，这是由由NSSA ABRNSSA ABR完成的完成的NSSA ABRNSSA ABR会告诉会告诉OSPFOSPF域：我是一个域：我是一个ASBRASBRType 7 Details39disp ospf lsdb nssaOSPF Process 1 with Router ID OSPF Process 1 with Router ID 2.2.2.22.2.2.2 Link State Database Link Stat
28、e DatabaseArea:0.0.0.4Area:0.0.0.4Type:NSSA LSAType:NSSA LSA类类型型Ls id:0.0.0.0Ls id:0.0.0.0Adv rtr:2.2.2.2Adv rtr:2.2.2.2Ls age:1330Ls age:1330Len:36Len:36Seq#:80000004Seq#:80000004Chksum:0 xdcc8Chksum:0 xdcc8Options:(DC)Options:(DC)Net mask:0.0.0.0Net mask:0.0.0.0Tos 0 Tos 0 metric:1metric:1E type :
29、2E type :2Forwarding Address:0.0.0.0Forwarding Address:0.0.0.0Tag:1Tag:1初始状态的初始状态的LSA40随着邻居关系向邻接关系的过渡随着邻居关系向邻接关系的过渡,这这些些ROUTER LSAROUTER LSA会根据从对方学到的会根据从对方学到的LSALSA信息，发生一些变化，比如生成信息，发生一些变化，比如生成NETWORK LSANETWORK LSA或其他类型的或其他类型的 LSA.LSA.当一个路由器的接口上启动了当一个路由器的接口上启动了OSPFOSPF，那么就会生成一个且只生，那么就会生成一个且只生成一个成一个L
30、SA-Router LSALSA-Router LSALSA交换之后接下来是？交换之后接下来是？41广播和广播和NBMANBMA网络中，网络中，DRDR产生产生NETWORK LSANETWORK LSA，同时，同时ROUTER LSAROUTER LSA也发生了一些变化也发生了一些变化PTPPTP和和PTMPPTMP网络中产生了网络中产生了POINT-TO-POINTPOINT-TO-POINT类型的类型的ROUTER LSAROUTER LSA这些变化稳定之后这些变化稳定之后,邻接关系形成邻接关系形成邻接关系形成之后邻接关系形成之后,开始进行路由计算开始进行路由计算问题问题42LSALSA
31、主要包括哪些类型？主要包括哪些类型？Network-LSA Network-LSA、Net-Summary-LSANet-Summary-LSA、Asbr-Summary-LSAAsbr-Summary-LSA和和AS-External-LSAAS-External-LSA主要区别是什么？主要区别是什么？OSPF区域区域43OSPFOSPF的分层工具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。播。不同类型的区域其路由信息的传播方式不一样不同类型的区域其路由信息的传播方式不一样 Backbone Backbone 骨干区域
32、骨干区域 Transit Transit 区域区域 Stub Stub 区域区域 完全完全StubStub区域区域 NSSANSSA区域区域Transit 区域区域44接收如下类型的接收如下类型的LSALSA：Summary LSASummary LSA External LSAExternal LSATransit 区域区域45ABRs forward all LSAs from backboneStub 区域区域46允许学习允许学习Summary LSAsSummary LSAs拒绝拒绝type 5 LSAtype 5 LSADefault LSADefault LSA作为作为summar
33、y LSAsummary LSA注入到该区域，用以弥补学注入到该区域，用以弥补学不到不到type 5 LSAtype 5 LSA的信息的信息需要在该区域的每一个路由器上都配置需要在该区域的每一个路由器上都配置stubstub属性属性外部路由的振荡不会波及外部路由的振荡不会波及stubstub区区Stub 区域区域47完全完全Stubby区域区域48拒绝具体的拒绝具体的summary LSAsummary LSA拒绝所有的拒绝所有的external LSAexternal LSADefault LSADefault LSA注入到本区域，用来代表他所拒绝的路由信息注入到本区域，用来代表他所拒绝的路
34、由信息LSDBLSDB更小，路由信息更稳定，路由数量更少更小，路由信息更稳定，路由数量更少完全完全Stubby区域区域49NSSA区域区域50有有stubstub区的优点，但是允许路由引入区的优点，但是允许路由引入引入了新的引入了新的LSALSA类型：类型：external LSA(type 7)external LSA(type 7)Type 7 LSAs Type 7 LSAs 泛洪到泛洪到NSSANSSA的整个区域的整个区域 该区域没有该区域没有 Type 5 LSAType 5 LSA Type 7 LSAs Type 7 LSAs 被转换成被转换成 Type 5 LSAsType 5
35、 LSAs之后泛洪到骨干区域之后泛洪到骨干区域可以在可以在ABRABR处进行路由过滤或者聚合处进行路由过滤或者聚合NSSA区域区域51虚链接虚链接 Virtual Link52首先：不推荐使用！即使用，一般也只用在冗余备份的情况首先：不推荐使用！即使用，一般也只用在冗余备份的情况下。下。但是可以说说他是做什么用的但是可以说说他是做什么用的 为为ABRABR通向骨干区建立的一个隧道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当然她还有另外一个重要的用途：修复不连续的骨干区需要在每一个需要在
36、每一个ABRABR的区域视图下进行如下配置：的区域视图下进行如下配置：vlink-peer router-id vlink-peer router-id 虚链接举例虚链接举例53Area 0Area 1Area 2Area 3物理链路失效虚链接RT1RT2RT3RT4RT5RT6RT7RT8RT9RT10RT11没有聚合的情况没有聚合的情况54所有的所有的LSALSA都传播出去了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 210.1.1.010.1.2.010.1.3.020.1.1.020.1.2.020.1.3.
37、030.1.1.030.1.2.030.1.3.010.1.1.010.1.2.010.1.3.020.1.1.020.1.2.020.1.3.030.1.1.030.1.2.030.1.3.0BackboneArea 0Area 1Area 3ABRABRABRABRABRABR聚合后的情况聚合后的情况55只有聚合后的只有聚合后的LSALSA传播出去了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链路状态的变化不会影响到区域外的路由信息10.0.0.030.0.0.010.1.1.010.1.2.010.1.3.020.1.1.020.1.2.020.1.3.030.1.1.030.1.
38、2.030.1.3.0BackboneArea 0Area 1Area 2Area 3ABRABRABRABRABRABR20.0.0.0网内流量部署网内流量部署56建立流量分担组建立流量分担组等值负载分担等值负载分担Area 0RTARTBRC-1RC-2RD-1外部路由引入外部路由引入57OSPFOSPF-ASEOSPF验证功能验证功能58很多人都忽略了这一点很多人都忽略了这一点:Use authentication!Use authentication!使用验证功能的时候使用验证功能的时候,建议使用建议使用MD5MD5验证验证,方法如下方法如下:authentication-mode s
39、imple|md5 authentication-mode simple|md5 ospf authentication-mode md5 key_id key ospf authentication-mode md5 key_id key 问题问题59如何合理规划如何合理规划OSPFOSPF区域？区域？路由聚合有什么好处？是在哪些设备上部署？路由聚合有什么好处？是在哪些设备上部署？在在OSPFOSPF网络中，如何规划网络流量？网络中，如何规划网络流量？路由引入时，哪些是需要注意的？路由引入时，哪些是需要注意的？小结小结60OSPFOSPF协议常见术语协议常见术语LSALSA类型类型OSPFOSPF网络类型网络类型OSPFOSPF路由计算过程路由计算过程设计设计OSPFOSPF网络网络
