1、第7章 OSPF動(dòng)態(tài)路由協(xié)議原理與配置,7.1 OSPF動(dòng)態(tài)路由協(xié)議原理,7.1.1 OSPF特點(diǎn) OSPF無路由自環(huán)問題。 OSPF支持變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼VLSM。 OSPF支持區(qū)域劃分、適應(yīng)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。 OSPF支持等值路徑負(fù)載分擔(dān)（Cisco定義最大6條）。 OSPF支持驗(yàn)證，防止對(duì)路由器、路由協(xié)議的攻擊行為,7.1.1 OSPF特點(diǎn)（續(xù)）,OSPF路由變化時(shí)收斂速度快，可適應(yīng)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。 OSPF并不周期性地廣播路由表，因此節(jié)省了寶貴的帶寬資源。 OSPF被直接封裝于IP協(xié)議之上（使用協(xié)議號(hào)89），它靠自身的傳輸機(jī)制保證可靠性。 OSPF數(shù)據(jù)包的TTL值被設(shè)為1，即OSPF數(shù)據(jù)包只能被傳送到

2、一跳范圍之內(nèi)的鄰居路由器。 OSPF以組播地址發(fā)送協(xié)議報(bào)文（對(duì)所有DR/BDR路由器的組播地址：224.0.0.6；對(duì)所有的SPF路由器的組播地址：224.0.0.5）。,7.1.2 OSPF協(xié)議的基本術(shù)語,1路由器IDRouter ID 2鄰居（Neighbors） 3鄰接（Adjacency） 4指定路由器（Designative Router，DR） 5備份指定路由器（Backup Designative Router，BDR） 6DROTHER 7OSPF鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫,7.1.3 OSPF數(shù)據(jù)包類型及OSPF數(shù)據(jù)包頭部結(jié)構(gòu),1OSPF數(shù)據(jù)包類型,2OSPF數(shù)據(jù)包頭部結(jié)構(gòu),7.1.4

3、5種類型的OSPF數(shù)據(jù)包,1Hello數(shù)據(jù)包 Hello數(shù)據(jù)包是編號(hào)為1的OSPF數(shù)據(jù)包。 運(yùn)行OSPF協(xié)議的路由器每隔一定的時(shí)間發(fā)送一次Hello數(shù)據(jù)包，用以發(fā)現(xiàn)、保持鄰居（Neighbors）關(guān)系并可以選舉DR/BDR。,2鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫描述數(shù)據(jù)包,鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫描述數(shù)據(jù)包（DataBase Description，DBD）是編號(hào)為2的OSPF數(shù)據(jù)包。 該數(shù)據(jù)包在鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫交換期間產(chǎn)生。它的主要作用有三個(gè)： 選舉交換鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫過程中的主/從關(guān)系。 確定交換鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫過程中的初始序列號(hào)。 交換所有的LSA數(shù)據(jù)包頭部。,3鏈路狀態(tài)請(qǐng)求數(shù)據(jù)包,鏈路狀態(tài)請(qǐng)求數(shù)據(jù)包（LSA-REQ）是編

4、號(hào)為3的OSPF數(shù)據(jù)包。 該數(shù)據(jù)包用于請(qǐng)求在DBD交換過程發(fā)現(xiàn)的本路由器中沒有的或已過時(shí)的LSA包細(xì)節(jié)。,4鏈路狀態(tài)更新數(shù)據(jù)包,鏈路狀態(tài)更新數(shù)據(jù)包（LSA-Update）是編號(hào)為4的OSPF數(shù)據(jù)包。 該數(shù)據(jù)包用于將多個(gè)LSA泛洪，也用于對(duì)接收到的鏈路狀態(tài)更新進(jìn)行應(yīng)答。如果一個(gè)泛洪L(zhǎng)SA沒有被確認(rèn)，它將每隔一段時(shí)間（缺省是5秒）重傳一次。,5鏈路狀態(tài)確認(rèn)數(shù)據(jù)包,鏈路狀態(tài)確認(rèn)數(shù)據(jù)包（LSA-Acknowledgement）是編號(hào)為5的OSPF數(shù)據(jù)包。 該數(shù)據(jù)包用于對(duì)接收到的LSA進(jìn)行確認(rèn)。該數(shù)據(jù)包會(huì)以組播的形式發(fā)送。如果發(fā)送確認(rèn)的路由器的狀態(tài)是DR或者BDR，確認(rèn)數(shù)據(jù)包將被發(fā)送到OSPF路由器組播

5、地址：224.0.0.5。如果發(fā)送確認(rèn)的路由器的狀態(tài)不是DR或者BDR，確認(rèn)將被發(fā)送到OSPF路由器組播地址：224.0.0.6。,7.1.5 LSA數(shù)據(jù)包,1鏈路狀態(tài)通告數(shù)據(jù)包（LSA）頭部格式 表7-2 LSA數(shù)據(jù)包類型,LSA頭,表7-3 LSA類型及對(duì)應(yīng)鏈路狀態(tài)ID,2路由器LSA,路由器LSA主要包括以下內(nèi)容： 該路由器是否是一個(gè)區(qū)域邊界路由器（ABR，見7.1.8節(jié)）。 該路由器是否是一個(gè)自治系統(tǒng)邊界路由器（ASBR，見 7.1.8 節(jié)）。 路由器鏈路的數(shù)量。 鏈路類型、鏈路數(shù)據(jù)、鏈路ID：不同鏈路類型的這三個(gè)字段的內(nèi)容及含義不同。 度量：指定鏈路的OSPF代價(jià)。,表7-4 不同類

6、型鏈路的對(duì)應(yīng)鏈路狀態(tài)ID和鏈路數(shù)據(jù),3網(wǎng)絡(luò)LSA,網(wǎng)絡(luò)LSA主要包括以下內(nèi)容： 網(wǎng)絡(luò)掩碼：與傳輸網(wǎng)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)掩碼。 接入（Attached）路由器：接入到傳輸網(wǎng)的所有路由器的路由器ID列表。,7.1.6 OSPF網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)分類,RFC將網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)類型分為：NBMA和點(diǎn)到多點(diǎn)類型。 Cisco額外定義了三種網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)：點(diǎn)到點(diǎn)、廣播和點(diǎn)到多點(diǎn)非廣播。,1. 點(diǎn)到點(diǎn)（Point to Point，PTP）,在點(diǎn)到點(diǎn)類型的介質(zhì)中，OSPF數(shù)據(jù)包以多播地址發(fā)送 不選舉DR、BDR OSPF路由器之間的hello數(shù)據(jù)包每10秒鐘發(fā)送一次，鄰居的死亡間隔時(shí)間為40秒 圖7-7 點(diǎn)到點(diǎn)鏈路,2. 廣播網(wǎng)絡(luò)（Broa

7、dcast）,需要選舉DR/BDR。 OSPF路由器之間的hello數(shù)據(jù)包每10秒鐘發(fā)送一次，鄰居的死亡間隔時(shí)間為40秒。 圖7-8 廣播網(wǎng)絡(luò),3. 非廣播多路訪問（NBMA）,非廣播多路訪問（Non-Broadcast Multi-Access，NBMA）類型的介質(zhì)包括運(yùn)行幀中繼、X.25、ATM等協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。 對(duì)于NBMA網(wǎng)絡(luò)，需要手工指定DR/BDR。之后，其運(yùn)行模式將同廣播網(wǎng)絡(luò)一樣。 OSPF路由器之間的hello數(shù)據(jù)包每30秒鐘發(fā)送一次，鄰居的死亡間隔時(shí)間為120秒。,非廣播多路訪問（NBMA）,4. 點(diǎn)到多點(diǎn)（PTMP）,點(diǎn)到多點(diǎn)（Point to Multi-Point，PTMP

8、）類型的介質(zhì)包括運(yùn)行幀中繼、X.25、ATM等協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。 在點(diǎn)到多點(diǎn)介質(zhì)中，不選舉DR/BDR。 OSPF路由器之間的hello數(shù)據(jù)包每30秒鐘發(fā)送一次，鄰居的死亡間隔時(shí)間為120秒。,點(diǎn)到多點(diǎn),5. 點(diǎn)到多點(diǎn)非廣播（P2MP-NonBroadcast）,不選舉DR/BDR。 需要使用命令neighbor手工指定近鄰。 OSPF路由器之間的hello數(shù)據(jù)包每30秒鐘發(fā)送一次，鄰居的死亡間隔時(shí)間為120秒。,表7-5 介質(zhì)特性表,7.1.7 SPF過程,1OSPF鄰接建立過程 OSPF鄰接建立過程主要會(huì)經(jīng)過以下一些階段或狀態(tài)： 關(guān)閉（Down）狀態(tài)：沒有發(fā)送hello數(shù)據(jù)包，也沒有收到hell

9、o數(shù)據(jù)包。 嘗試（Attempt）狀態(tài)：不停地向?qū)Ψ桨l(fā)送hello數(shù)據(jù)包。 初始（Init）狀態(tài)：收到了對(duì)方的hello數(shù)據(jù)包。但對(duì)方?jīng)]有收到自己的hello報(bào)文。,雙向（Two-Way）狀態(tài)：雙方均收到了對(duì)方的hello數(shù)據(jù)包。 啟動(dòng)（ExStart）狀態(tài)：發(fā)送DBD報(bào)文，選舉主/從設(shè)備、設(shè)定初始序列號(hào)。 交換（Exchange）狀態(tài)：互相交換LSA報(bào)頭信息。 裝入（Loading）狀態(tài)：向?qū)Ψ秸?qǐng)求自己沒有的或過時(shí)的LSA信息，并在收到對(duì)方的更新LSA后添加到自己的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中。 完成（Full）狀態(tài)：雙方的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫完全相同。,圖7-11 OSPF鄰接建立過程,2OSPF鄰居狀態(tài)機(jī)

10、,圖7-12 OSPF鄰居狀態(tài)機(jī),3. SPF計(jì)算,OSPF協(xié)議的核心是SPF，即最短路徑優(yōu)先算法。OSPF使用Dijkstra算法來產(chǎn)生最短生成樹。 OSPF協(xié)議中的SPF計(jì)算路由過程如下： 各路由器發(fā)送自己的LSA，其中描述了自己的鏈路狀態(tài)信息。 各路由器匯總收到的所有LSA，生成LSDB。 各路由器以自己為根節(jié)點(diǎn)計(jì)算出最小生成樹，依據(jù)是鏈路的代價(jià)。 各路由器按照自己的最小生成樹得出路由條目并安裝到路由表中。,圖7-13 OSPF中路由表生成過程,圖7-14 RouterB和RouterC的最短生成樹,圖7-15 RouterD和RouterE的最短生成樹,7.1.8 OSPF區(qū)域,圖7-

11、16 多區(qū)域OSPF,多區(qū)域OSPF中路由器的名稱及用途,區(qū)域內(nèi)路由器（Inter Area Router ，IAR）：該路由器負(fù)責(zé)維護(hù)本區(qū)域內(nèi)部路由器之間的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。 骨干（主干）路由器：可以是區(qū)域內(nèi)路由器，也可以是區(qū)域邊界路由器。 區(qū)域邊界路由器（Area Border Router，ABR）：該路由器擁有所連接的區(qū)域的所有鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫并負(fù)責(zé)在區(qū)域之間發(fā)送LSA更新消息。 自治系統(tǒng)邊界路由器（Anonymous System Border Router，ASBR）。該路由器處于自治系統(tǒng)邊界，負(fù)責(zé)和自治系統(tǒng)外部交換路由信息。,7.2 OSPF動(dòng)態(tài)路由協(xié)議配置,7.2.1 單區(qū)域OSP

12、F配置 單區(qū)域OSPF的配置分為兩個(gè)步驟： 啟動(dòng)OSPF路由器協(xié)議進(jìn)程。 Router(config)#router ospf Process-ID 聲明運(yùn)行OSPF協(xié)議的路由器接口IP地址或子網(wǎng)地址。 Router(config-router)#network A.B.C.D A.B.C.D area area-id,7.2.2 點(diǎn)到點(diǎn)鏈路OSPF配置,圖7-17 點(diǎn)到點(diǎn)鏈路OSPF配置,以下是路由器A的配置命令： RouterA(config)#router ospf 100 RouterA(config-router)#router-id 1.1.1.1 RouterA(config-r

13、outer)#network 1.1.1.0 0.0.0.255 area 0 RouterA(config-router)#network 12.0.0.1 0.0.0.0 area 0 RouterA(config-router)#network 13.0.0.1 0.0.0.0 area 0 以下是路由器B的配置命令： RouterB(config)#router ospf 100 RouterB(config-router)#router-id 2.2.2.2 RouterB(config-router)#network 2.2.2.0 0.0.0.255 area 0 RouterB

14、(config-router)#network 12.0.0.2 0.0.0.0 area 0 RouterB(config-router)#network 23.0.0.2 0.0.0.0 area 0 以下是路由器C的配置命令： RouterC(config)#router ospf 100 RouterC(config-router)#router-id 3.3.3.3 RouterC(config-router)#network 3.3.3.0 0.0.0.255 area 0 RouterC(config-router)#network 13.0.0.3 0.0.0.0 area 0

15、 RouterC(config-router)#network 23.0.0.3 0.0.0.0 area 0,7.2.3 點(diǎn)到點(diǎn)鏈路OSPF診斷,1log-adjacency-changes RouterA(config-router)#log-adjacency-changes 圖7-18、19 命令log-adjacency-changes的輸出,OSPF相關(guān)診斷命令,2show ip protocol 3show ip route 4show ip ospf neighbor 5show ip ospf neighbor detail 6show ip ospf database 7s

16、how ip ospf interface,OSPF相關(guān)診斷命令（續(xù)）,8show ip ospf flood-list 9show ip ospf process-id 10debug ip ospf hello 11debug ip ospf adj 12debug ip ospf events 13debug ip ospf flood 14debug ip ospf packet 15debug ip ospf spf,7.2.4 廣播網(wǎng)絡(luò)OSPF配置,圖7-35 廣播網(wǎng)絡(luò)OSPF配置,以下是路由器A的配置命令： RouterA(config)#router ospf 100 Rout

17、erA(config-router)#router-id 1.1.1.1 RouterA(config-router)#network 1.1.1.0 0.0.0.255 area 0 RouterA(config-router)#network 192.168.1.1 0.0.0.0 area 0 以下是路由器B的配置命令： RouterB(config)#router ospf 100 RouterB(config-router)#router-id 2.2.2.2 RouterB(config-router)#network 2.2.2.0 0.0.0.255 area 0 Router

18、B(config-router)#network 192.168.1.2 0.0.0.0 area 0 以下是路由器C的配置命令： RouterC(config)#router ospf 100 RouterC(config-router)#router-id 3.3.3.3 RouterC(config-router)#network 3.3.3.0 0.0.0.255 area 0 RouterC(config-router)#network 192.168.1.3 0.0.0.0 area 0,7.2.5 廣播介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)OSPF診斷,廣播介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)OSPF診斷命令與點(diǎn)到點(diǎn)鏈路OSPF診斷命令相同，但輸出內(nèi)容有所不同。,7.2.6 OSPF認(rèn)證配置,1OSPF明文認(rèn)證 圖7-45