BENET3.0第二學期課程 OSPF工作原理及單區(qū)域配置 內容簡介 OSPF簡介 OSPF優(yōu)勢 OSPF術語 OSPF計算原理 hello數據包 DR和 BDR 鏈路狀態(tài)更新 OSPF單區(qū)域配置 OSPF單區(qū)域可先配置 OSPF配置檢查 OSPF簡介 開放最短路徑優(yōu)先協議（ OSPF） Open Shortest Path First 鏈路狀態(tài)路由選擇協議 支持大型網絡 劃分 區(qū)域 （ area）網絡，方便擴展 快速響應網絡變化、觸發(fā)更新 網絡帶寬占用少、路由收斂速度快 支持可變長子網掩碼 OSPF優(yōu)勢 在 OSPF網絡中， 沒有跳數的限制 分配 IP地址時，可以使用 變長子網掩碼 OSPF使用 IP組播來發(fā)送鏈路狀態(tài)更新 OSPF比 RIP收斂得更快 OSPF能 對網絡進行邏輯定義 ，將網絡 分 在不同的 區(qū)域 中 OSPF有 身份鑒別機制 OSPF術語 AS： Autonomous System；在同一個組織管理下使用相同策略的設備的集合。 DR、 BDR：網絡上的路由器會選舉最高的 priority的路由器為指定路由器（ DR）第二高的 priority的路由器為備份指定路由器（ BDR） COST成本 = 100,000,000 / 接口的帶寬 如： 10M以太網的 cost = 100M / 10M = 10 如： 56K廣域網專線的 cost = 100 / 56K = 1785 區(qū)域 默認 Area 0為骨干區(qū)域 理論上其它區(qū)域需要和骨干區(qū)域相連 OSPF計算原理 鄰居表（ neighbor table） 通過 hello報文和保持時間，來發(fā)現并保持鄰居關系 拓撲表（ topology table） 學習到達所有網絡的鏈路狀態(tài)，并形成全網絡拓撲 通過 SPF算法，最終形成 路由表（ routing table） 最短路徑優(yōu)先（ SPF）根據拓撲表的信息，算出到每個目標網絡的最低成本路由 hello數據包 hello數據包包括： Router ID 路由器 ID（路由器唯一標識，可能是路由器的 loopback接口地址，如沒有 loopback接口 IP，則為各接口中最高的一個） Hello/Dead intervals* hello/Dead間隔周期，默認為 10和 40 Neighbors 鄰居路由器 ID Area-ID* 區(qū)域 ID Router Priority 路由器優(yōu)先級 DR IP Address 在多訪問網絡（如以太網）中指定路由器 BDR IP Address 在多訪問網絡（如以太網）中備份指定路由器 Authentication password* 認證 Stub Area Flag* 殘余區(qū)域標識 注：帶“ *”的部分在相鄰的路由器上必須一致，即上述四部分信息相同的兩臺路由器說明為鄰居關系 DR和 BDR hello機制選舉代表當前網絡的 DR和 BDR 每臺路由器和 DR / BDR相鄰 DR BDR DR和 BDR 通過組播發(fā)送 Hello 報文 具有最高 OSPF 優(yōu)先級 的路由器會被選為 DR 范圍是 0 255（缺省為 1） 具有 0優(yōu)先級的路由器將 不能 成為 DR 或者 BDR 如果 OSPF 優(yōu)先級相同具有最高 路由器 ID 的路由器會被選為 DR P=1 P=0 P=1 P=3 P=2 Hello DR BDR 設置及查看路由器接口的優(yōu)先級 設置 s0接口的優(yōu)先級 Router(config)# interface s0 Router(config-if)# ip ospf priority 100 顯示接口的優(yōu)先級信息 Router# show ip ospf interface s0 鏈路狀態(tài)更新（ LSU） 在 廣播型 網絡里，路由器使用 Hello 協議選舉出一個 DR， Hello 報文使用多播地址 224.0.0.5 周期性發(fā)送，并通過這個過程自動發(fā)現路由器鄰居 Update Update DROther DROther DROther DR BDR (224.0.0.5) (224.0.0.5) (224.0.0.5) (224.0.0.6) (224.0.0.6) Update (b) Update Update DROther DROther DROther DR BDR (224.0.0.5) (224.0.0.5) (224.0.0.5) (224.0.0.6) (224.0.0.6) (c) Update Update Update 鏈路狀態(tài)更新（ LSU） 所有 DR工作在 224.0.0.6組播地址下 所有其他 OSPF路由器工作在 224.0.0.5組播地址下 OSPF鏈路狀態(tài)更新有版本號機制，可有效避免網絡傳輸延時 通過 Hello協議發(fā)現鄰居 無需 DR/BDR選舉 OSPF信息發(fā)送至 224.0.0.5 點到點鏈路 選擇路徑 圖中從路由器 A到路由器 C有兩條路徑 通過 OSPF算法，路由器 A將選擇 A-B-C 而不選擇 A-C的直接路徑 OSPF單區(qū)域配置 (config)#router ospf 系統進程號 (config-router)#network 直連網絡 反向掩碼 area 區(qū)域號 反向掩碼：將網絡掩碼中的“ 0”和“ 1”互換 區(qū)域號：默認為 0,表示骨干區(qū)域 如： (config)#router ospf 1 (config-router)#network 10.0.0.0 0.255.255.255 area 0 通配符掩碼 (config)# router ospf 100 (config-router)# network 2.3.6.0 0.0.0.255 area 0 表示可以是 2.3.6.0 這個網段的任意主機 (config-router)# network 2.2.2.2 0.0.0.0 area 0 表示唯一地址為 2.2.2.2 （常用于設定接口地址 ) (config-router)# network 0.0.0.0 0.0.0.0 area 0 表示可以是任意網段的任意主機 路由器 ID 是一個 32位的二進制數 OSPF識別路由器的號碼 缺少情況下是路由器所有接口中最大 IP地址 可以是 LOOPBACK接口的最大 IP地址 注： LOOPBACK本地回環(huán)邏輯測試接口，是虛擬接口，而不是物理接口，是一直處于激活狀態(tài)的 ,可用于測試路由器的存活狀態(tài) COST設置 (config-if)#ip ospf cost 成本值 OSPF配置檢查 #show ip protocols 顯示當前路由器中所啟動的 IP路由協議 #show ip route 顯示所有 (被路由器學習到的 )IP路由表 #show ip ospf interface 顯示每個接口的區(qū)域 ID和鄰居基本信息 OSPF配置檢查 #show ip ospf 顯示 OSPF計時器和狀態(tài)統計值 #show ip ospf neighbor detail 顯示 DR、 BDR和鄰居的相關信息 #show ip ospf database 顯示 OSPF鏈路狀態(tài)數據庫（ LSDB） OSPF配置檢查 #clear ip route * 將 IP路由表清空，使 OSPF重新計算路由表 #debug ip ospf option 顯示路由器相互作用在 hello，交換，泛洪等期間 實驗 1點到點 OSPF 實驗拓撲及 IP地址 實驗 1要求 1、給路由器分別命名主機名。例如：路由器 A：RouterA。定義進入特權模式的密碼為： cisco。 2、根據拓撲圖配置接口 IP地址。 3、在 DCE端配置時鐘。 4、分別在兩臺路由器上起 OSPF，并做通告。 實驗 1檢測 在全局模式下使用指令： show ip route，觀察路由表。 在路由器 B上運行 show ip ospf neighbors命令可以顯示這個路由器鄰居的狀態(tài)。 實驗 2 在廣播型網絡中配置 OSPF 實驗拓撲及 IP地址 實驗 2要求 1、給路由器分別命名主機名。例如：路由器 A： RouterA。定義進入特權模式的密碼為： cisco。 2、根據拓撲圖配置接口 IP地址。 3、分別在 4臺路由器上起 OSPF，并做通告。 4、在路由器 A上設置 ospf 優(yōu)先級為 100, 在路由器 B上設置ospf 優(yōu)先級為 0, 在路由器 C上設置 ospf 優(yōu)先級為 2, 路由器 D上默認的優(yōu)先級為 1。 (config-if)# ip ospf priority number 5、修改路由器的環(huán)回口 ospf的類型。 (config-if)# ip ospf network point-to-point 實驗 2檢測 在路由器的特權模式下使用指令： show ip ospf neighbor，觀察 ospf 鄰居表。 使用命令 show ip route顯示路由器上的路由表。 BENET3.0第二學期課程 OSPF多區(qū)域原理與配置 理論部分 課程回顧 內容回顧 動態(tài)路由的分類包括哪些？ OSPF保存的三張表作用分別是什么？ Router ID的作用以及選舉原理？ OSPF的度量值是什么？ 29 技能展示 會處理與 OSPF鄰居建立相關的常見故障 會指定 DR和 BDR 會出來產生 OSPF路由震蕩的一些常見問題 理解 OSPF區(qū)域、 LSA、路由器類型的概念 了解 OSPF LSDB、路由表的形成過程 30 本章結構 OSPF多區(qū)域原理與配置 OSPF鄰接關系 完全鄰接關系的建立 OSPF的網絡類型 多址網絡中的 DR和 BDR OSPF的路由傳播 OSPF的多區(qū)域 生成 OSPF多區(qū)域的原因 路由器的類型 區(qū)域的類型 鏈路狀態(tài)數據庫 鏈路狀態(tài)數據庫的組成 鏈路狀態(tài)通告 OSPF多區(qū)域配置驗證 鄰居、鄰接等配置 配置多區(qū)域 OSPF OSPF多域配置 31 OSPF包類型 狀態(tài)名稱 描述 Hello 建立和維護同鄰居路由器的鄰接關系 數據庫描述包 DBD 描述每臺 OSPF路由器的鏈路狀態(tài)庫的內容 鏈路狀態(tài)請求包 LSR 請求鏈路狀態(tài)數據庫的部分內容 鏈路狀態(tài)更新包 LSU 傳送鏈路狀態(tài)數據通告 LSA給鄰居路由器 鏈路狀態(tài)確認包 LSAck 確認鄰居發(fā)過來的 LSA已經收到 Hello用于發(fā)現和維護鄰居關系，并保證鄰居間雙向通信 DBD和 LSR報文用于建立鄰接關系 LSU和 LSAck報文用于實現 OSPF可靠的更新機制 32 RB OSPF鄰接關系的建立 Down Down Init 2-way 2-way Full Hello(neighbor=“ ”) Hello(neighbor=“RA”) Hello(neighbor=“RB”) Hello(neighbor=“ ”) Init DBD（ Seq） DBD（ Seq） ExStart ExStart DBD DBD ExChange ExChange LSR Loading LSU LSR LSU Loading Full RA 33 OSPF鄰居關系的建立 建立 OSPF鄰居關系需要滿足的條件 Area-id相同 Hello Interval和 Dead Interval相同 Stub區(qū)域標記相同 OSPF鄰居關系無法建立的處理 物理鏈路的檢查 設備配置的檢查 34 OSPF的網絡類型 路由器接口類型不同，在建立鄰接關系的時候，OSPF路由器執(zhí)行的操作也略有不同 OSPF定義了一下 4種網絡類型 點到點網絡（ Point-to-Point） 廣播多址網絡（ Broadcast） 非廣播多址網絡（ NBMA） 點到多點網絡（ Point-to-Multipoint） 35 OSPF多址網絡中的 DR和 BDR4-1 A C B D E A B C D E 廣播網絡中 建立鄰接關系 構成 n(n一 1) 2個 鄰接關系 36 OSPF多址網絡中的 DR和 BDR4-2 指定路由器（ DR） A C B D E A B C D E （ DR） （ DR） 37 OSPF多址網絡中的 DR和 BDR4-3 通過 Hello報文選擇 DR和 BDR來代表 OSPF網段 其他路由器 (DRothers)只和 DR及 BDR形成鄰接關系 DR BDR 38 OSPF多址網絡中的 DR和 BDR4-4 DR和 BDR的選舉過程 優(yōu)先級為 0不參與 DR和 BDR選舉 通過組播發(fā)送 Hello報文 P=1 P=0 P=1 P=3 P=2 Hello DR BDR 39 OSPF建立鄰接關系過程總結 發(fā)送 Hello消息 接口類型為點到點 接口類型為點到多點 接口類型為廣播 接口類型為 NBMA 選擇 DR和BDR 發(fā)送 DBD 請求 /發(fā)送 LSU 生成完整的 LSDB 形成完全鄰接關系 40 OSPF路由傳播 通過泛洪保證每一個節(jié)點數據庫都可以更新 最終保證所有節(jié)點數據庫的統一性的過程 泛洪使用的 OSPF報文 鏈路狀態(tài)更新報文 鏈路狀態(tài)確認報文 41 小結 請思考： 如何選舉 DR和 BDR？ OSPF鄰接關系建立過程？ OSPF包括哪幾種報文，其作用分別是什么？ 42 OSPF多區(qū)域的生成 生成 OSPF多區(qū)域的原因 改善網絡的可擴展性 快速收斂 Area 0 Area 1 43 OSPF的三種通信量 域內通信量（ Intra-Area Traffic） 單個區(qū)域內的路由器之間交換數據包構成的通信量 域間通信量（ Inter-Area Traffic） 不同區(qū)域的路由器之間交換數據包構成的通信量 外部通信量（ External Traffic） OSPF域內的路由器和另一個自治系統內的路由器之間交換數據包構成的通信量 44 OSPF的路由器類型 其它 AS Area 0 Area 1 Area 2 內部路由器 內部路由器 內部路由器 區(qū)域邊界路 由器 /ABR 區(qū)域邊界路 由器 /ABR 自治系統邊界路 由器 /ASBR 只保存本區(qū)域內 的鏈路狀態(tài)信息 用來連接區(qū)域 0 和其他區(qū)域 用來連接 OSPF的 AS 與外部其他的路由 45 OSPF的區(qū)域類型 2-1 OSPF的區(qū)域類型 骨干區(qū)域 Area 0 非骨干區(qū)域根據能夠學習的路由種類來區(qū)分： 標準區(qū)域 末梢區(qū)域（ stub） 完全末梢（ Totally stubby）區(qū)域 非純末梢區(qū)域（ NSSA） 46 OSPF的區(qū)域類型 2-2 Area 0 Area 1 Area 2 RIP 標準區(qū)域 ASBR ABR ABR 將 Area 1的鏈路狀態(tài)信息匯總后發(fā)送到 Area 0 將其他區(qū)域的鏈路 狀態(tài) 信息匯總后發(fā)送給 Area 1 1.能學習其他區(qū)域的路由 2.能學習外部路由 ASBR負責將外部路由 注入到 OSPF的網絡中 47 OSPF鏈路狀態(tài)數據庫 鏈路狀態(tài)數據庫的組成 每個路由器都創(chuàng)建了由每個接口、對應的相鄰節(jié)點和接口速度組成的數據庫 鏈路狀態(tài)數據庫中每個條目稱為 LSA（鏈路狀態(tài)通告），常見的有六種 LSA類型 48 OSPF鏈路狀態(tài)通告 4-1 鏈路狀態(tài) 通告（ LSA） 類型 類型 代碼 描述 用途 Type 1 路由器 LSA 由區(qū)域內的路由器發(fā)出的 Type 2 網絡 LSA 由區(qū)域內的 DR發(fā)出的 Type 3 網絡匯總 LSA ABR發(fā)出的，其他區(qū)域的匯總鏈路通告 Type 4 ASBR匯總 LSA ABR發(fā)出的，用于通告 ASBR信息 Type 5 AS外部 LSA ASBR發(fā)出的，用于通告外部路由 Type 7 NSSA外部 LSA NSSA區(qū)域內的 ASBR發(fā)出的，用于通告本區(qū)域連接的外部路由 49 OSPF鏈路狀態(tài)通告 4-2 路由器 LSA（ Router LSA） Link 1 Link 2 Link 3 Type=1 Router ID = 192.168.30.