OSPF工作原理.

OSPF工作原理常见问题及解决方法什么是OSPF–OSPF英文全称OpenShortestPathFirst(开放式最短路径优先)–OSPF是一种链路状态路由协议，使用基于带宽的度量值。–OSPF采用SPF算法计算路由，从算法上保证了无路由环路。–OSPF通过邻居关系维护路由，避免了定期更新对带宽的消耗。–OSPF路由更新效率高，网络收敛快，适用于大中型网络。–OSPF报文封装于IP，协议号89，组播地址224.0.0.5与224.0.0.6。–OSPF路由优先级默认为110，可手动修改。二层帧头源IP接口IPOSPF报文载荷目标IP224.0.0.5协议号89(OSPF)OSPF包头基本概念•OSPF路由域：运行OSPF路由协议的网络。•OSPF区域：OSPF是一种支持划分多区域的协议。–AreaID：32位，用数字或IP地址表示。–OSPF区域分为骨干区域，普通区域和特殊区域。–多区域场景中，所有非骨干区域都需挂载于骨干区域上OSPF路由域Area0Area1Area2RouterID–简称RID，32位，在OSPF路由域唯一标识每一台路由器。–运行OSPF的路由器都必须有一个RouterID，并且在网络中唯一。–RouterID可以手工配置，也可以自动选择。（DP设备除进程1外均需手工配置router-id）•优选手工配置的RouterID。•优选所有Loopback接口中的最大IP地址。•优选所有物理接口中的最大IP地址。为了网络稳定，现网一般要求手工配置RouterIDArea0Area1Area2OSPF邻居与邻居表–OSPF路由器之间，通过交互Hello报文，建立邻居关系。–OSPF邻居是自动发现的，Hello报文发往组播地址224.0.0.5。•启动了OSPF的接口会自动接收224.0.0.5的组播报文，并且都会周期发送Hello报文，用于发现和维护邻居关系。–OSPF邻居关系是路由学习的基础，任何其他的OSPF报文都只在建立了邻居的路由器之间交互，路由学习只在邻居之间进行。–每个OSPF路由器都有一个邻居表，用于存储OSPF邻居关系。邻居关系HelloHelloHelloHello邻居关系邻居关系邻居关系S0S1邻居RID连接接口死亡时间RT1_RIDS036秒RT4_RIDS132秒邻居表链路状态通告（LSA）–按一定格式封装后的链路状态信息。•LSA1：路由器链路状态通告–每台路由器都会发起自己的LSA1•LSA2：传送网络链路状态通告邻居关系邻居关系邻居关系邻居关系S0S1gige0_010.0.3.1/241000Mbps2Mbps1Mbps直连网段1的状态信息直连网段2的状态信息直连拓扑1的状态信息直连拓扑2的状态信息……发起路由器RouterID链路状态通告LSAIDRT3的LSA110.0.3.0网段的状态信息RT1邻居的状态信息RT4邻居的状态信息发起路由器:RT3_RIDLSAID:RT3_RID链路状态数据库（LSDB）–每台OSPF路由器都有一个LSDB，用于存储LSA。–同一个区域中的OSPF路由器的LSDB一致。•LSA封装在LSU报文中，在区域内洪泛，最终达到区域内LSDB一致。•LSA在洪泛过程中内容保持不变。LSDBRT1_LSART2_LSART3_LSART4_LSASPF计算–以自己LSA1为根，进行SPF计算。–各OSPF路由器单独进行SPF计算，互不影响。RTA110010RTBRTCRTDRTA的SPF计算RTB101RTA100RTDRTB的SPF计算RTCRTC100110RTDRTARTBRTC的SPF计算RTD10100RTC1RTBRTD的SPF计算RTA10010150LSDBRTA_LSARTB_LSARTC_LSARTD_LSAOSPF报文结构8位8位8位8位版本(2)类型报文长度RouterIDAreaID校验和认证类型认证数据认证数据OSPF报文载荷认证类型=2，附加的MD5消息摘要类型报文用途1Hello建立和维护邻居关系2DBDDatabaseDescription(向邻居发送LSDB缩微图)3LSRLinkStateRequest(向邻居请求LSA)4LSULinkStateUpdate(向邻居发送LSA、LSA洪泛)5LSAckLinkStateAck(对收到的LSA进行确认)二层帧头OSPF报文载荷IP包头(协议号89)OSPF包头认证类型：0(不认证)，1(不认证)，2(MD5认证)包头(协议号89)OSPF包头(类型=2)LSA头部列表二层帧头IP包头(协议号89)OSPF包头(类型=3)LSA简化头部列表二层帧头LSA数量IP包头(协议号89)OSPF包头(类型=4)LSA列表二层帧头IP包头(协议号89)OSPF包头(类型=5)LSA头部列表DBD:LSR:LSU:LSAck:LSA头:54321路由器LSA外部路由LSA区域间ASBRLSA区域间路由LSA转发网络LSA二层帧头Hello头IP包头(协议号89)OSPF包头(类型=1)邻居RouterID列表(本链路上的邻居)Hello:常见问题及解决方法•OSPF协议工作过程主要有四个阶段：–寻找邻居、建立邻接关系、链路状态信息传递、计算路由接口是否启动OSPFOSPF启动不做任何处理没有定时发送Hello包，寻找邻居启动是否接收到邻居的Hello包没有继续等待接收邻居状态达到2-WAY状态有DR/BDR是否选举？进行DR/BDR选举未选举与DR/BDR交互链路状态，邻居状态达到Full状态选举完成计算路由仅与DR/BDR建立邻接关系已选举工作原理•邻居状态达到2-way状态后，RTA与RTB之间开始建立邻接关系寻找邻居HelloHelloHelloHello邻居ID邻居地址邻居状态邻居ID邻居地址邻居状态邻居ID邻居地址邻居状态2.2.2.210.1.0.22-way邻居ID邻居地址邻居状态1.1.1.110.1.0.12-way邻居ID邻居地址邻居状态2.2.2.210.1.0.2init邻居ID邻居地址邻居状态1.1.1.110.1.0.1init广播Hello包，尝试寻找可交换路由信息的周边设备接收到Hello包，找到周边设备Hello包中携带的参数协商成功邻居表邻居表RTARTBRouterID1.1.1.1RouterID2.2.2.210.1.0.1/2410.1.0.2/24传递信息•以上是RTB获得RTALSA的过程，RTA也通过相同的过程获得RTB的LSA•在RTB与RTA的LSA信息同步后，RTA在RTB邻居表内的状态变迁为Full状态RTARTBRouterID1.1.1.1RouterID2.2.2.210.1.0.1/2410.1.0.2/24发送RTA具备的LSA概要分析比较RTA与RTB的链路信息发送请求，要求获得RTB不具备的LSA将RTB请求的LSA发给RTB收到，谢谢！邻居表邻居表112234567891011触发更新，或每隔30min更新工作原理传递信息112234567891011112234567891011•OSPF协议包具备超时重传机制•OSPF协议包具备序列号，对重复包不做处理•LSA更新携带掩码，支持VLSM发送请求，要求获得RTA不具备的LSA将RTA请求的LSA发给RTA收到，谢谢！发送请求，要求获得RTA不具备的LSA在规定时间内没有收到回应，认为包丢失，重发包！重复包不做处理将RTA请求的LSA发给RTA重复包不做处理在规定时间内没有收到回应，认为包丢失，重发包RTARTBRouterID1.1.1.1RouterID2.2.2.210.1.0.1/2410.1.0.2/24工作原理OSPF邻接关系详细建立过程DownDownInit2-way2-wayFullHello(neighbor=“”)Hello(neighbor=“RA”)Hello(neighbor=“RB”)Hello(neighbor=“”)InitDBD（Seq=x,I=1,M=1,MS=1）DBD（Seq=y,I=1,M=1,MS=1）ExStartExStartDBD（Seq=y,I=0,M=1,MS=0）DBD（Seq=y+1,I=0,M=1,MS=1）ExChangeExChangeDBD（Seq=y+1,I=0,M=0,MS=0）LoadingLSRLSULoadingFullLSAckDBD（Seq=y+n,I=0,M=0,MS=1）DBD（Seq=y+n,I=0,M=0,MS=0）广播网建立邻接关系RTDRTBRTCRTARTE邻接关系数R=n(n-1)2邻接关系数R=2(n-2)+1RTARTBRTCRTDRTERTA(DR)RTB(BDR)RTCRTDRTE建立邻接关系采用DR/BDR方式建立邻接关系HelloHelloHelloHelloHello工作原理DR和BDR选举•Hello包携带路由器优先级，越高越优先，优先级为0的路由器不具备选举资格•先选举BDR，再选举DR•DR和BDR一旦选定，即使OSPF区域内新增优先级更高的路由器，DR和BDR也不重新选举，只有当DR和BDR都失效后，才参与选举RTDRTBRTCRTARTEHello:Pri=2DRBDRDRothersDRothers不具备选举资格Hello:Pri=1Hello:Pri=0Hello:Pri=5Hello:Pri=3Full2-way：接口：Serial(PPP\HDLC)/FR‘sP2PSubif/特点：无DR，组播建邻居，HELLO时间10s，自动发现邻居，三层广播BROADCAST：接口：tengige/gige/vlan-if/三层bon