1、OSPF工作原理,0,目 錄,OSPF工作原理,OSPF單區(qū)域路由傳播與計(jì)算,OSPF 工作原理,OSPF多區(qū)域路由傳播與計(jì)算,OSPF路由匯總及特殊區(qū)域,OSPF基本概念,OSPF常見問(wèn)題及解決方法,1,什么是OSPF OSPF英文全稱Open Shortest Path First (開放式最短路徑優(yōu)先) OSPF是一種鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，使用基于帶寬的度量值。 OSPF采用SPF算法計(jì)算路由，從算法上保證了無(wú)路由環(huán)路。 OSPF通過(guò)鄰居關(guān)系維護(hù)路由，避免了定期更新對(duì)帶寬的消耗。 OSPF路由更新效率高，網(wǎng)絡(luò)收斂快，適用于大中型網(wǎng)絡(luò)。 OSPF報(bào)文封裝于IP，協(xié)議號(hào)89，組播地址224.0.

2、0.5與224.0.0.6。 OSPF路由優(yōu)先級(jí)默認(rèn)為110，可手動(dòng)修改。,OSPF基本概念,2,OSPF路由域：運(yùn)行OSPF路由協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。 OSPF區(qū)域：OSPF是一種支持劃分多區(qū)域的協(xié)議。 Area ID：32位，用數(shù)字或IP地址表示。 OSPF區(qū)域分為骨干區(qū)域，普通區(qū)域和特殊區(qū)域。 多區(qū)域場(chǎng)景中，所有非骨干區(qū)域都需掛載于骨干區(qū)域上,OSPF路由域,Area 0,Area 1,Area 2,OSPF基本概念,RT1,RT9,RT5,RT6,RT7,RT2,RT3,RT4,RT8,3,Router ID 簡(jiǎn)稱RID，32位，在OSPF路由域唯一標(biāo)識(shí)每一臺(tái)路由器。 運(yùn)行OSPF的路由器都必須

3、有一個(gè)Router ID，并且在網(wǎng)絡(luò)中唯一。 Router ID可以手工配置，也可以自動(dòng)選擇。（DP設(shè)備除進(jìn)程1外均需手工配置router-id） 優(yōu)選手工配置的Router ID。 優(yōu)選所有Loopback接口中的最大IP地址。 優(yōu)選所有物理接口中的最大IP地址。,為了網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，現(xiàn)網(wǎng)一般要求手工配置Router ID,Area 0,Area 1,Area 2,OSPF基本概念,RT5,RT6,RT7,RT1,RT2,RT3,RT4,RT8,4,OSPF鄰居與鄰居表 OSPF路由器之間，通過(guò)交互Hello報(bào)文，建立鄰居關(guān)系。 OSPF鄰居是自動(dòng)發(fā)現(xiàn)的，Hello報(bào)文發(fā)往組播地址224.0.0.

4、5。 啟動(dòng)了OSPF的接口會(huì)自動(dòng)接收224.0.0.5的組播報(bào)文，并且都會(huì)周期發(fā)送Hello報(bào)文，用于發(fā)現(xiàn)和維護(hù)鄰居關(guān)系。 OSPF鄰居關(guān)系是路由學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，任何其他的OSPF報(bào)文都只在建立了鄰居的路由器之間交互，路由學(xué)習(xí)只在鄰居之間進(jìn)行。 每個(gè)OSPF路由器都有一個(gè)鄰居表，用于存儲(chǔ)OSPF鄰居關(guān)系。,鄰居 關(guān)系,Hello,Hello,Hello,Hello,鄰居 關(guān)系,鄰居關(guān)系,鄰居關(guān)系,S0,S1,OSPF基本概念,RT1,RT2,RT3,RT4,5,鏈路狀態(tài)通告（LSA） 按一定格式封裝后的鏈路狀態(tài)信息。 LSA 1：路由器鏈路狀態(tài)通告 每臺(tái)路由器都會(huì)發(fā)起自己的LSA 1 LSA 2：

5、傳送網(wǎng)絡(luò)鏈路狀態(tài)通告,鄰居 關(guān)系,鄰居 關(guān)系,鄰居關(guān)系,鄰居關(guān)系,S0,S1,gige0_0,10.0.3.1/24,1000Mbps,2Mbps,1Mbps,OSPF基本概念,RT1,RT2,RT3,RT4,6,Area 0,LSDB,LSDB,LSDB,LSDB,LSU,LSU,LSU,LSU,RT3 LSA,鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)（LSDB） 每臺(tái)OSPF路由器都有一個(gè)LSDB，用于存儲(chǔ)LSA。 同一個(gè)區(qū)域中的OSPF路由器的LSDB一致。 LSA封裝在LSU報(bào)文中，在區(qū)域內(nèi)洪泛，最終達(dá)到區(qū)域內(nèi)LSDB一致。 LSA在洪泛過(guò)程中內(nèi)容保持不變。,OSPF基本概念,RT1,RT2,RT3,RT4,7

6、,SPF計(jì)算 以自己LSA 1為根，進(jìn)行SPF計(jì)算。 各OSPF路由器單獨(dú)進(jìn)行SPF計(jì)算，互不影響。,100,10,1,50,OSPF基本概念,RTA,RTB,RTC,RTD,8,OSPF報(bào)文結(jié)構(gòu),認(rèn)證類型：0(不認(rèn)證)，1(不認(rèn)證)，2(MD5認(rèn)證),OSPF基本概念,9,DBD:,LSR:,LSU:,LSAck:,LSA頭:,Hello:,OSPF基本概念,10,目 錄,OSPF工作原理,OSPF單區(qū)域路由傳播與計(jì)算,OSPF 工作原理,OSPF多區(qū)域路由傳播與計(jì)算,OSPF路由匯總及特殊區(qū)域,OSPF基本概念,OSPF常見問(wèn)題及解決方法,11,OSPF協(xié)議工作過(guò)程主要有四個(gè)階段： 尋找鄰

7、居、建立鄰接關(guān)系、鏈路狀態(tài)信息傳遞、計(jì)算路由,接口是否啟動(dòng)OSPF,OSPF啟動(dòng),不做任何處理,沒有,定時(shí)發(fā)送Hello包，尋找鄰居,啟動(dòng),是否接收到 鄰居的Hello包,沒有,繼續(xù)等待接收,鄰居狀態(tài)達(dá)到 2-WAY狀態(tài),有,DR/BDR 是否選舉？,進(jìn)行DR/BDR選舉,未選舉,與DR/BDR交互鏈路狀態(tài)， 鄰居狀態(tài)達(dá)到Full狀態(tài),選舉完成,計(jì)算路由,僅與DR/BDR 建立鄰接關(guān)系,已選舉,OSPF工作原理,12,鄰居狀態(tài)達(dá)到2-way狀態(tài)后，RTA與RTB之間開始建立鄰接關(guān)系,尋找鄰居,Hello,Hello,Hello,Hello,廣播Hello包，嘗試尋找可交換路由信息的周邊設(shè)備,接

8、收到Hello包，找到周邊設(shè)備,Hello包中攜帶的參數(shù)協(xié)商成功,鄰居表,鄰居表,RTA,RTB,Router ID 1.1.1.1,Router ID 2.2.2.2,10.1.0.1/24,10.1.0.2/24,OSPF工作原理,13,傳遞信息,以上是RTB獲得RTA LSA的過(guò)程，RTA也通過(guò)相同的過(guò)程獲得RTB的LSA 在RTB與RTA的LSA信息同步后，RTA在RTB鄰居表內(nèi)的狀態(tài)變遷為Full狀態(tài),RTA,RTB,Router ID 1.1.1.1,Router ID 2.2.2.2,10.1.0.1/24,10.1.0.2/24,發(fā)送RTA具備的LSA概要,分析比較RTA與RT

9、B的鏈路信息,發(fā)送請(qǐng)求，要求獲得RTB不具備的LSA,將RTB請(qǐng)求的LSA發(fā)給RTB,收到，謝謝！,鄰居表,鄰居表,觸發(fā)更新，或 每隔30min更新,OSPF工作原理,14,傳遞信息,OSPF協(xié)議包具備超時(shí)重傳機(jī)制 OSPF協(xié)議包具備序列號(hào)，對(duì)重復(fù)包不做處理 LSA更新攜帶掩碼，支持VLSM,發(fā)送請(qǐng)求，要求獲得RTA不具備的LSA,將RTA請(qǐng)求的LSA發(fā)給RTA,收到，謝謝！,發(fā)送請(qǐng)求，要求獲得RTA不具備的LSA,在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有收到回應(yīng)，認(rèn)為包丟失，重發(fā)包！,重復(fù)包不做處理,將RTA請(qǐng)求的LSA發(fā)給RTA,重復(fù)包不做處理,在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有收到回應(yīng)，認(rèn)為包丟失，重發(fā)包,RTA,RTB,Rou

10、ter ID 1.1.1.1,Router ID 2.2.2.2,10.1.0.1/24,10.1.0.2/24,OSPF工作原理,15,OSPF鄰接關(guān)系詳細(xì)建立過(guò)程,Down,Down,Init,2-way,2-way,Full,Hello(neighbor=“ ”),Hello(neighbor=“RA”),Hello(neighbor=“RB”),Hello(neighbor=“ ”),Init,DBD（Seq=x, I=1,M=1,MS=1）,DBD（Seq=y, I=1,M=1,MS=1 ）,ExStart,ExStart,DBD（Seq=y, I=0,M=1,MS=0 ）,DBD（

11、Seq=y+1, I=0,M=1,MS=1 ）,ExChange,ExChange,DBD（Seq=y+1, I=0,M=0,MS=0 ）,Loading,LSR,LSU,Loading,Full,LSAck,DBD（Seq=y+n, I=0,M=0,MS=1 ）,DBD（Seq=y+n, I=0,M=0,MS=0 ）,OSPF工作原理,A,B,16,廣播網(wǎng)建立鄰接關(guān)系,RTD,RTB,RTC,RTA,RTE,鄰接關(guān)系數(shù) R =,n (n-1),2,鄰接關(guān)系數(shù) R =,2 (n-2) + 1,RTA,RTB,RTC,RTD,RTE,RTA(DR),RTB(BDR),RTC,RTD,RTE,建立

12、鄰接關(guān)系,采用DR/BDR方式建立鄰接關(guān)系,Hello,Hello,Hello,Hello,Hello,OSPF工作原理,17,DR和BDR選舉,Hello包攜帶路由器優(yōu)先級(jí)，越高越優(yōu)先，優(yōu)先級(jí)為0的路由器不具備選舉資格 先選舉BDR，再選舉DR DR和BDR一旦選定，即使OSPF區(qū)域內(nèi)新增優(yōu)先級(jí)更高的路由器，DR和BDR也不重新選舉，只有當(dāng)DR和BDR都失效后，才參與選舉,RTD,RTB,RTC,RTA,RTE,Hello: Pri=2,DR,BDR,DRothers,DRothers,不具備選舉資格,Hello: Pri=1,Hello: Pri=0,Hello: Pri=5,Hello:

13、 Pri=3,Full,2-way,OSPF工作原理,18,19,POINT_TO_POINT： 接口：Serial (PPPHDLC)/ FRs P2P Subif / 特點(diǎn)：無(wú)DR，組播建鄰居，HELLO時(shí)間10s，自動(dòng)發(fā)現(xiàn)鄰居，三層廣播 BROADCAST： 接口：tengige/gige/vlan-if/三層bond 特點(diǎn)：選舉DR，組播建鄰居，HELLO時(shí)間10s，自動(dòng)發(fā)現(xiàn)鄰居，三層廣播 NON_BROADCAST（NBMA) 接口： FRs Physical / FRs MP Subif 特點(diǎn)：選舉DR，單播更新（手工指鄰居），HELLO時(shí)間30s，三層不廣播 POINT_TO_M

14、ULTIPOINT：（須手動(dòng)配置） 接口： FRs Physical / FRs MP Subif 特點(diǎn)：無(wú)DR，組播建鄰居，出現(xiàn)/32主機(jī)路由，三層廣播HELLO時(shí)間30s，自動(dòng)發(fā)現(xiàn)鄰居,OSPF工作原理,20,OSPF接口網(wǎng)絡(luò)類型總結(jié)：,OSPF工作原理,在調(diào)整HELLO時(shí)間的情況下 P-P 與P-M可以建立鄰接關(guān)系，路由正常。 NBMA與BROADCAST可以建立鄰接關(guān)系，路由正常。 其它的網(wǎng)絡(luò)類型對(duì)接，則調(diào)整HELLO時(shí)間也不可以正常工作。,目 錄,OSPF工作原理,OSPF單區(qū)域路由傳播與計(jì)算,OSPF 工作原理,OSPF多區(qū)域路由傳播與計(jì)算,OSPF路由匯總及特殊區(qū)域,OSPF基本

15、概念,OSPF常見問(wèn)題及解決方法,21,OSPF對(duì)直連網(wǎng)絡(luò)的描述 末梢網(wǎng)絡(luò)stub：（沒有鄰居的網(wǎng)絡(luò)） （網(wǎng)段、掩碼、開銷） 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)another route：（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)類型） （鄰居RouterID、連接接口（接口的IP地址）、開銷） 連接接口的IP網(wǎng)段描述（網(wǎng)段、掩碼、開銷） 轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)tramsit：（廣播、非廣播類型） （DR（DR接口IP地址）、連接接口（接口的IP地址）、開銷） DR發(fā)起轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)描述（DR（DR接口IP地址）、子網(wǎng)掩碼、該鏈路上的OSPF路由器Router ID列表）,OSPF單區(qū)域路由傳播與計(jì)算,22,1類LSA（Router）：路由器鏈路狀態(tài)通告 每臺(tái)路由器都發(fā)

16、起1類LSA，通告自己的直連拓?fù)湫畔ⅰ?LS ID：本路由器Router ID 發(fā)起路由器ID：本路由器Router ID 末梢網(wǎng)絡(luò)描述 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)描述/點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)描述 DR連接描述 2類LSA（Network）：網(wǎng)絡(luò)鏈路狀態(tài)通告 每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)鏈路的DR發(fā)起2類LSA，通告該多路訪問(wèn)鏈路上連接的路由器 LS ID：DR的接口IP地址 通告路由器ID：DR的Router ID 轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)描述（子網(wǎng)掩碼、該鏈路上的OSPF路由器Router ID列表）,OSPF單區(qū)域路由傳播與計(jì)算,23,路由器LSA（Type 1） 每個(gè)路由器都將產(chǎn)生Router LSA，描述了路由器所有的鏈路和接口，狀態(tài)和開銷

17、 。 這些LSA通告只會(huì)在始發(fā)它們的區(qū)域內(nèi)部進(jìn)行泛洪。,OSPF單區(qū)域路由傳播與計(jì)算,24,OSPF單區(qū)域路由傳播與計(jì)算,R3 show ip ospf database router OSPF Routing Process 1 Router with ID (3.3.3.3) Router Link States (Area 0.0.0.1) LS age: 37 / 發(fā)出LSA后所經(jīng)歷的時(shí)間 Options: 0 x2 :*|-|-|-|-|-|E|* LS Flags:0 x1 LS Type: router-LSA / LSA 類型路由器LSA Link State ID: 3.3.

18、3.3 / 一類LSA鏈路狀態(tài)ID為始發(fā)路由器ID Advertising Router: 3.3.3.3 / 始發(fā)路由器ID LS Seq Number: 8000000B / LSA的序列號(hào) Checksum: 0 x446A / 校驗(yàn)和 Length: 72 /長(zhǎng)度 Number of Links: 4 / 鏈路數(shù)量,25,OSPF單區(qū)域路由傳播與計(jì)算,Link connected to: a Transit Network / 連接一個(gè)傳送網(wǎng)絡(luò) (Link ID) Designated Router address: 10.1.37.7 / DR路由器的接口IP (Link Data) Router Interface address: 10.1.37.3 / 始發(fā)者與該網(wǎng)絡(luò)相連的接口IP Number of TOS metrics: 0 / TOS號(hào)：為列出的這條鏈路指定服務(wù)類型度量值