1、HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTDHUAWEI Confidential Security Level: OSPF協(xié)議原理ISSUE 1.0HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 1l本課程由淺入深的講解OSPF協(xié)議基本概念，OSPF路由計算過程，各種類型的LSA，以及如何合理規(guī)劃設(shè)計OSPF網(wǎng)絡(luò)。學(xué)完本課程，無論您是新手，還是資深專家，都能從中獲益匪淺。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 2學(xué)習(xí)指南l本課程全套資料包括培訓(xùn)膠片、配套

2、原理教材、多媒體課件、試題、演練案例和教師教學(xué)指導(dǎo)書，合理有效利用上述資料您將會取得良好的學(xué)習(xí)效果。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 3參考資料lVRP 3.30 操作手冊、命令手冊lRFC1583, RFC1587, RFC2178, RFC2328, RFC2370lTCP/IP協(xié)議卷HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 4l學(xué)習(xí)完此課程，您將會：掌握OSPF協(xié)議的基本概念掌握OSPF協(xié)議的基本原理設(shè)計規(guī)劃OSPF網(wǎng)絡(luò)HUAWEI TECHNOLO

3、GIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 5第第2章章 OSPF網(wǎng)絡(luò)類型網(wǎng)絡(luò)類型第第3章章 OSPF路由計算過程路由計算過程第第4章章 LSA鏈路狀態(tài)通告鏈路狀態(tài)通告第第5章章 設(shè)計規(guī)劃設(shè)計規(guī)劃OSPF網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 6OSPF協(xié)議概述lOSPF（Open Shortest Path First)l屬于IGP（內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議）l基于鏈路狀態(tài)算法的路由協(xié)議l由IETF開發(fā)l目前為版本2l相關(guān)協(xié)議：RFC1583, RFC2178, RFC2328HUAWEI TE

4、CHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 7OSPF協(xié)議基本特征l無路由自環(huán)l可適應(yīng)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)l路由變化收斂速度快l支持區(qū)域劃分l支持等值路由l支持驗證l支持路由分級管理l支持以組播地址發(fā)送協(xié)議報文HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 8OSPF協(xié)議相關(guān)術(shù)語lRouter ID OSPF域中路由器的唯一標識lArea 區(qū)域lCost 花費值lABR、ASBR 區(qū)域邊界路由器、自治系統(tǒng)邊界路由器lLSA 鏈路狀態(tài)通告lLink Type 鏈路類型，包括廣播，非廣播，點到點，點到多

5、點lDR和BDR 指定路由器和非指定路由器l區(qū)域類型 骨干區(qū)域，STUB區(qū)域，TRANSIT區(qū)域lVirtual-Link 虛連接HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 9OSPF Router IDlRouter ID一個32-bit的無符號整數(shù)，是一臺路由器的唯一標識，在整個自治系統(tǒng)內(nèi)唯一lRouter IDOSPF 是基于IP的，其協(xié)議號是89OSPF HeaderProtocol #89OSPF PacketHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 10

6、OSPF協(xié)議區(qū)域lOSPF使用Area實現(xiàn)了分層-兩層模式l區(qū)域號是一個32bit的整數(shù) 定義為IP address格式也可以用一個十進制整數(shù)表示(ie. Area 0.0.0.0, or Area 0)l區(qū)域0.0.0.0保留為骨干區(qū)l非骨干區(qū)一定要連接到骨干區(qū)HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 11OSPF協(xié)議Cost值lCost應(yīng)用于每一個啟動了OSPF的鏈路l16-bit正數(shù)，范圍165,535lCost值越小鏈路越優(yōu)l該值表示的是出接口Cost值l路由選取是依靠整個鏈路Cost值的總和HUAWEI TECHNOL

7、OGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 12OSPF協(xié)議Cost值(續(xù))l計算方法108 /bandwidth 56-kbps serial link = 1785 Ethernet = 10 64-kbps serial link = 1562 T1 (1.544-Mbps serial link) = 64 l用戶調(diào)節(jié)鏈路Cost的方法：ospf cost valueHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 13ABR & ASBRInternalInternalInterna

8、lArea 10Area 11Area 12RIP/RIPV2 WorldABRABRABRABRASBRArea 0BackboneLANLANPing向外部路由的報文軌跡外部路由信息傳播軌跡HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 14問題l什么是Router ID ？有什么作用？修改Router ID之后是否會立即生效?l為什么要劃分區(qū)域？怎樣合理劃分區(qū)域？為什么其他區(qū)域必須和骨干區(qū)域相連?lCost值有什么作用？HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 1

9、5第第1章章 OSPF協(xié)議基本概念協(xié)議基本概念第第3章章 OSPF路由計算過程路由計算過程第第4章章 LSA鏈路狀態(tài)通告鏈路狀態(tài)通告第第5章章 設(shè)計規(guī)劃設(shè)計規(guī)劃OSPF網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 16OSPF協(xié)議支持的網(wǎng)絡(luò)類型l鏈路類型：廣播，非廣播，點到點，點到多點PTPBROADCASTNBMAFR/X.25HUBPTMPFR/X.25HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 17OSPF鄰居關(guān)系太多l(xiāng)對于多點接入網(wǎng)絡(luò)，即NBMA和bro

10、adcast，如果網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有上百臺路由器，那將形成多少鄰接關(guān)系：兩兩互相形成，即100*（100-1），這些鄰接關(guān)系要定期的交換LSDB,這樣耗費的系統(tǒng)資源更是不計其數(shù)。BROADCASTNBMAHUBFR/X.25HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 18DR和BDRM= n(n-1)/2 = 28M= (n-2)2+1 = 13DRBDRHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 19問題lLSA描述的網(wǎng)絡(luò)類型主要有哪些？l為什么要選舉DR和BDR？它們有什么

11、作用？HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 20第第1章章 OSPF協(xié)議基本概念協(xié)議基本概念第第2章章 OSPF網(wǎng)絡(luò)類型網(wǎng)絡(luò)類型第第4章章 LSA鏈路狀態(tài)通告鏈路狀態(tài)通告第第5章章 設(shè)計規(guī)劃設(shè)計規(guī)劃OSPF網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 21OSPF報文頭OSPF報文頭格式：Version #TypePacket lengthRouter IDArea IDChecksumAuTypeAuthenticationAuthenticationH

12、UAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 22OSPF的五種協(xié)議報文lHello報文發(fā)現(xiàn)及維持鄰居關(guān)系，選舉DR，BDRlDD報文本地LSDB的摘要lLSR報文向?qū)Χ苏埱蟊径藳]有或?qū)Χ说母碌腖SAlLSU報文向?qū)Ψ桨l(fā)送其需要的LSAlLSAck報文收到LSU之后，進行確認HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 23鄰接關(guān)系的形成與維持l通過HELLO報文形成鄰接關(guān)系l鄰居建立后，還需要通過HELLO報文進行鄰居關(guān)系的維持，有兩個定時器來進行這項工作：HELLO

13、TIME：缺省為10秒（對于NBMA網(wǎng)絡(luò)為30秒）DEAD TIME：缺省為4倍的HELLO TIMEHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 24OSPF的鄰居狀態(tài)機DownAttemptInit2-wayExStartExchangeLoadingFullHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 25鄰接關(guān)系形成后開始相互交流l數(shù)據(jù)庫交換過程主從協(xié)商DD交換LSA請求LSA傳播LSA應(yīng)答HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI C

14、onfidential Page 26OSPF協(xié)議數(shù)據(jù)庫交換過程 RT1RT2DownDownHello( 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

15、= y+n,I = 0, M = 0, MS = 1)DD (Seq = y+n,I = 0, M = 0, MS = 0)LS RequestLS UpdateLS AckExStartExStartInitExchangeExchangeLoadingFullFullHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 27OSPF協(xié)議路由計算過程LSDBLSDBLSA of RTALSA of RTALSA of RTBLSA of RTBLSA of RTCLSA of RTCLSA of RTDLSA of RTD(2)每臺路由器

16、的LSDB(3)由鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫生成 帶權(quán)有向圖CCA AB BD D1 12 23 35 5CABD123CABD123CABD123CABD123(1)網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)(4)每臺路由器分別以自己為根節(jié)點計算最小生成樹RTARTBRTCRTD3215HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 28問題lOSPF協(xié)議報文有哪些？lOSPF協(xié)議路由計算的過程是怎樣的？lOSPF域中有兩個相同的ID，會造成什么問題?lOSPF查找路由表的順序是怎樣的?lOSPF中有哪些表?生成這些表的順序是怎樣的?HUAWEI TECHNOLOGIES

17、 CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 29第第1章章 OSPF協(xié)議基本概念協(xié)議基本概念第第2章章 OSPF網(wǎng)絡(luò)類型網(wǎng)絡(luò)類型第第3章章 OSPF路由計算過程路由計算過程第第5章章 設(shè)計規(guī)劃設(shè)計規(guī)劃OSPF網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 30LSA頭部l所有LSA頭部都有20個字節(jié)，它包含了足夠的信息來唯一標識一條LSALS ageOptionsLS TypeLink State IDAdvertising RouterLS sequence numberLS checksumlen

18、gthHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 31LSA分類TypeLSA1Router-LSAs2Network-LSAs3Summary-LSAs4ASBR-summary-LSA 5AS-external-LSAs 6Multicast OSPF LSA 7Not-So-Stubby area(NSSA) 8External-attributes-LSA 9-11Opaque LSAHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 32LSA進一步闡述l以下圖為例

19、，介紹各種LSAArea 0Area 2Area 3Area 4AS100AS200ASBRRT2RT3RT4RT5RT6RT8RT9OSPFRIPv210.1.1.0/2420.1.1.0/2430.1.1.0/2440.1.1.0/2450.1.1.0/2460.1.1.0/2470.1.1.0/2480.1.1.0/24BGPASBRNSSAHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 33Router LSA (Type 1)lRouter LSA 報文格式：V | E | B# linksLink IDLink DataT

20、ype# TOSMetircTOS0TOS MetricLink IDLink DataRouter LSA（不包括LSA頭部）HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 34Router LSA of RT4RT4disp ospf lsdb router 4.4.4.4OSPF Process 1 with Router ID 4.4.4.4 Link State Database Area: 0.0.0.0Type : Router Type 1 LSALs id : 4.4.4.4 OSPF的Router IDAdv rt

21、r : 4.4.4.4 LSA的始發(fā)者Ls age : 1195Len : 36Seq# : 80000008Chksum : 0 x5d57Options : (DC) ABRLink count : 1 Link ID : 3.3.3.3 連接對象 Data : 40.1.1.1 取決于鏈路類型 Type : Virtual 連接類型 Metric : 1562HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 35Network LSA (Type 2)l生成且只在Broadcast 和 NBMA 網(wǎng)絡(luò)中生成l包含所有連接到該網(wǎng)絡(luò)上

22、的Routerl只有DR（designated router）生成Network LSAl和Router LSA一樣，只在區(qū)域內(nèi)傳播，不再向外傳播Network MaskAttached RouterNetwork LSA（不包括LSA頭部）Network LSA 報文格式：HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 36Network LSA for 6.6.6.6disp ospf lsdb network OSPF Process 1 with Router ID 6.6.6.6 Link State Database Ar

23、ea: 0.0.0.4Type : Net LSA類型Ls id : 60.1.1.2 DR在該網(wǎng)段的接口地址Adv rtr : 6.6.6.6 LSA的始發(fā)者Ls age : 166Len : 32Seq# : 80000003Chksum : 0 xfbc5Options : (DC)Net mask : 255.255.255.0 Attached Router 6.6.6.6 連接到該網(wǎng)絡(luò)的路由器 Attached Router 2.2.2.2HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 37Summary LSA (Typ

24、e 3,4)Network Mask0MetricTOSTOS metricSummary LSA（不包括LSA頭部）Summary LSA 報文格式：HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 38Type 3 Detailsdisplay ospf lsdb summaryOSPF Process 1 with Router ID 2.2.2.2Link State DatabaseArea: 0.0.0.0Type : SumNet LSA類型Ls id : 40.1.1.0 被通告的網(wǎng)絡(luò)地址 Adv rtr : 4.4.4

25、.4 始發(fā)此LSA的RouterLs age : 1382Len : 28Seq# : 80000004Chksum : 0 x439eOptions : (DC) (Non DN)Net mask : 255.255.255.0 網(wǎng)絡(luò)掩碼Tos 0 metric: 1562 花費HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 39Type 4 Detailsdisp ospf lsdb asbr OSPF Process 1 with Router ID 5.5.5.5 Link State Database Area: 0.0.0

26、.3Type : SumASB LSA類型Ls id : 1.1.1.1 ASBR Router IDAdv rtr : 4.4.4.4 通告路由器Ls age : 1498Len : 28Seq# : 80000002Chksum : 0 x7176Options : (DC)Tos 0 metric: 3125HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 40External LSA (Type 5)AS-external-LSAs 報文格式：External LSA（不包括LSA頭部）Network MaskE0MetricF

27、orwarding addressExternal Route TagETOSTOS metricForwarding addressExternal Route TagHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 41External Type 1R3R1R2Cost =10Cost =8To N1External Cost = 1External Cost = 2To N1Network Metric Next Hop N1 11 R1 N1 10 R2Selected RouteHUAWEI TECHNOLOGIES CO.,

28、 LTD.HUAWEI Confidential Page 42External Type 2R3R1R2Cost =10Cost =8To N1External Cost = 1External Cost = 2To N1Network Metric Next Hop N1 1 R1 N1 2 R2Selected RouteHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 43Type 5 Detailsdisp ospf lsdb ase OSPF Process 1 with Router ID 2.2.2.2 Link Sta

29、te DatabaseType : ASE LSA類型Ls id : 80.0.0.0 Link State IDAdv rtr : 1.1.1.1 通告路由器Ls age : 789Len : 36Seq# : 80000002Chksum : 0 x756Options : (DC)Net mask : 255.0.0.0 掩碼 Tos 0 metric: 1 E type : 2 Forwarding Address :0.0.0.0 轉(zhuǎn)發(fā)地址 Tag: 1HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 44NSSA Exter

30、nal LSA (Type 7) lNSSA區(qū)域可以有選擇的引入外部路由lNSSA中的引入操作產(chǎn)生Type 7 LSAlType 7 LSA是由NSSA ASBR產(chǎn)生的lType 7 LSA只存在于NSSA 區(qū)域lType 7 LSA在傳出NSSA區(qū)后，被轉(zhuǎn)換成TYPE 5 LSA，這是由NSSA ABR完成的lNSSA ABR會告訴OSPF域：我是一個ASBRHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 45Type 7 Detailsdisp ospf lsdb nssa OSPF Process 1 with Router I

31、D 2.2.2.2 Link State Database Area: 0.0.0.4Type : NSSA LSA類型Ls id : 0.0.0.0Adv rtr : 2.2.2.2Ls age : 1330Len : 36Seq# : 80000004Chksum : 0 xdcc8Options : (DC)Net mask : 0.0.0.0 Tos 0 metric: 1 E type : 2 Forwarding Address :0.0.0.0 Tag: 1HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 46初始狀態(tài)的L

32、SAl當一個路由器的接口上啟動了OSPF，那么就會生成一個且只生成一個LSA-Router LSAl隨著鄰居關(guān)系向鄰接關(guān)系的過渡,這些ROUTER LSA會根據(jù)從對方學(xué)到的LSA信息，發(fā)生一些變化，比如生成NETWORK LSA或其他類型的 LSA.HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 47LSA交換之后接下來是？l廣播和NBMA網(wǎng)絡(luò)中，DR產(chǎn)生NETWORK LSA，同時ROUTER LSA也發(fā)生了一些變化lPTP和PTMP網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生了POINT-TO-POINT類型的ROUTER LSAl這些變化穩(wěn)定之后,鄰接關(guān)系形成l

33、鄰接關(guān)系形成之后,開始進行路由計算,具體的計算過程參見我們將要介紹的第四部分HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 48問題lLSA主要包括哪些類型？lNetwork-LSA 、Net-Summary-LSA、Asbr-Summary-LSA和AS-External-LSA主要區(qū)別是什么？HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 49第第1章章 OSPF協(xié)議基本概念協(xié)議基本概念第第2章章 OSPF網(wǎng)絡(luò)類型網(wǎng)絡(luò)類型第第3章章 OSPF路由計算過程路由計算過程第第4

34、章章 LSA鏈路狀態(tài)通告鏈路狀態(tài)通告HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 50OSPF區(qū)域lOSPF的分層工具l一個區(qū)域生成一棵最小生成樹，相關(guān)信息只在這個區(qū)域內(nèi)傳播。l不同類型的區(qū)域其路由信息的傳播方式不一樣Backbone 骨干區(qū)域Transit 區(qū)域Stub 區(qū)域完全Stub區(qū)域NSSA區(qū)域HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 51Transit 區(qū)域l接收如下類型的LSA：Summary LSAExternal LSAHUAWEI TECHNOLO

35、GIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 52Transit 區(qū)域ABRs forward all LSAs from backboneHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 53Stub 區(qū)域l允許學(xué)習(xí)Summary LSAsl拒絕type 5 LSAlDefault LSA作為summary LSA注入到該區(qū)域，用以彌補學(xué)不到type 5 LSA的信息l需要在該區(qū)域的每一個路由器上都配置stub屬性l外部路由的振蕩不會波及stub區(qū)HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD

36、.HUAWEI Confidential Page 54Stub 區(qū)域HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 55完全Stubby區(qū)域l拒絕具體的summary LSAl拒絕所有的external LSAlDefault LSA注入到本區(qū)域，用來代表他所拒絕的路由信息lLSDB更小，路由信息更穩(wěn)定，路由數(shù)量更少HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 56完全Stubby區(qū)域HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confiden

37、tial Page 57NSSA區(qū)域l有stub區(qū)的優(yōu)點，但是允許路由引入l引入了新的LSA類型：external LSA (type 7)Type 7 LSAs 泛洪到NSSA的整個區(qū)域該區(qū)域沒有 Type 5 LSAType 7 LSAs 被轉(zhuǎn)換成 Type 5 LSAs之后泛洪到骨干區(qū)域l可以在ABR處進行路由過濾或者聚合HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 58NSSA區(qū)域HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 59虛鏈接 Virtual Linkl首先：不推薦使用！即使用，一般也只用在冗余備份的情況下。l但是可以說說他是做什么用的為ABR通向骨干區(qū)建立的一個隧道變相的允許非骨干區(qū)不用物理連接到骨干區(qū)當然她還有另外一個重要的用途：修復(fù)不連續(xù)的骨干區(qū)具體的看后面的例子. .l需要在每一個ABR的區(qū)域視圖下進行如下配置：vlink-peer router-id HUAWEI TECHNOLOGIES