OSPF详细介绍

OSPF简单介绍N86刘建宁简介目录OSPF协议产生背景工作原理邻居关系建立过程及影响因素OSPF的特点DR与BDR组建三张表路由表的计算与实现网络接口类型OSPF区域介绍OSPF的路由汇总包世界OSPF协议定义：OSPF(OpenShortestPathFirst开放式最短路径优先）是一个内部网关协议(InteriorGatewayProtocol，简称IGP），用于在单一自治系统（autonomoussystem,AS）内决策路由。产生背景RIP的路由器需要定期地（一般30s）将自己的路由表广播到网络当中，达到对网络拓扑的聚合，导致聚合的速度慢而且极容易引起广播风暴、累加到无穷、路由环致命等问题RIP基于跳数的限制，不适合于大型企业网络工作原理OSPF是一种分层次的路由协议，其层次中最大的实体是AS（自治系统），每个区域都有自己特定的标识号。对于主干（backbone）区域，负责在区域之间分发链路状态信息。分层次解决了数据库溢出，拓扑发生变化时重新计算自己的路由表及影响路由协议的性能（如聚合速度、稳定性、灵活性等）。每个域内部维持本域一张唯一的拓扑结构图和路由计算，边界路由器进行汇总通告。因此，节省了计算路由表的时间。OSPF动态监视网络状态，一旦发生变化则迅速扩散达到对网络拓扑的快速聚合，从而确定出新的网络路由表。OSPF的设计实现要涉及到指定路由器、备份指定路由器的选举、协议包的接收、发送、泛洪机制、路由表计算等一系列问题。邻居关系建立过程DownDownInit2-way2-wayHello(neighbor=“”)Hello(neighbor=“RA”)Hello(neighbor=“RB”)Hello(neighbor=“”)InitDBDDBDExStartExStartDBDDBDExChangeExChangeLSRLoadingLSUDBDLSAckLoadingFullFullRA邻居关系的建立邻居关系建立过程用于邻居路由器的建立和维护关系描述每台路由器的链路状态数据库的内容请求链路状态数据库的部分内容传送链路状态数据通告LSA给邻居路由器确认邻居发过来的LSA已收到报文类型及作用邻居关系建立过程邻居路由器发现阶段双向通信阶段（BIdirectionalCommunication）数据库同步阶段（DatabaseSynchronization）完全邻接阶段（fulladjacency）4阶段邻居关系建立过程报头格式邻居关系建立过程运行OSPF的路由器需要一个能够唯一标识自己的RouterID。路由器可以通过下面方法确定RouterID优先选用人工指定的RouterID。若没有指定，则自动选用Loopback接口上数值最高的。若没有Loopback接口，则选用物理接口数值最高IP。RouterID邻居关系建立过程RouterID不能相同Hello时间必须一致Dead时间必须一致区域ID必须相同认证必须相同特殊区域标志位必须相同OSPF版本号必须相同影响邻居关系的因素组建的三张表邻居表（邻居关系数据库）showipospfneighbor与自己直连的所有路由器的记录信息。拓扑表（拓扑数据库、链路状态数据库）showipospfdatabase记录所有目的网段结构的信息。路由表showiprouter转发数据表OSPF的特点最大特点就是绝对的无环路SPF算法保证area内无环路。快速收敛维护3张表邻居表（显示邻接关系），拓扑表（列举所有收到的LSA（linkstateadvertisement），是一个LSA数据库），路由表（记录到达某个网段的最佳路径，是由前边2个表算出来的）开放式所有厂家都支持，且数据包的格式都通用。便于延展。带宽开销少触发式路由更新。OSPF交换的是LSA,不是路由条目。OSPF路由协议支持路由验证并且OSPF可以对不同的区域定义不同的验证方式，提高网络的安全性。OSPF路由协议对负载分担的支持性能较好以组播地址发送报文OSPF路由表的计算与实现路由表的计算是动态生成路由器内核路由表的基础。包括有目标地址、目标地址类型、链路的代价、链路的存活时间、链路的类型以及下一跳。计算的过程，主要由以下五个步骤来完成：（1）保存当前路由表，若为无效的，则重新建立路由表；（2）域内路由的计算，通过Dijkstra算法生成最短路径树，从而计算域内路由；（3）域间路由的计算，通过检查Summary-LSA来计算域间路由，若该路由器连到多个域，则只查主干域的Summary-LSA；（4）查看Summary-LSA：在连到一个或多个域的域边界路由器中，通过检查该域内的Summary-LSA来检查是否有比域间域内的更好的路径；（5）AS外部路由的计算，通过查看AS-External-LSA来计算目的地在AS外的路由。OSPF的DR及BDR路由器在和邻居建立双向（2-Way）通信之后，列出所有可以参与DR/BDR选举的邻居（优先级+路由器ID）先选举BDR，再选举DRDR与BDR一旦选定，即使域内新增的优先级更高的路由器，不参与DR和BDR的重选，只有当DR与BDR失效后才参与选举DR的选举基于接口，不是说某个路由器是DROSPF的DR及BDR优先级为0的不参与选举；优先级高的路由器为DR；优先级相同时，以routerID大为DR；（routerID以回环接口中最大ip为准；若无回环接口，以真实接口最大ip为准）缺省条件下，优先级为1。筛选过程OSPF的DR及BDRospf在以太网中的邻居过多，导致LSDB不稳定。多路访问中为了减少邻接关系（N平方的问题）和LSA的洪泛。作用OSPF区域介绍标准区域：能接收链路状态更新和汇总。主干区域：AREA0，其他区域必须连接到该区域，以交换路由信息。末节区域：不接收TYPE5的链路状态更新。完全末节区域：不接收TYPE345的链路状态更新次末节区域：接收TYPE7的链路状态更新，可以在ABR对TYPE7的LSA进行汇总OSPF区域路由器骨干路由器（BackboneRouter）内部路由器（InternalRouter）区域边界路由器（AreaBorderRouters,ABR）自主系统边界路由器（AutonomousSystemBoundaryRouter，ASBR）OSPF区域内的LSA类型区域类型1&234&57骨干区域（区域0）允许允许允许不允许普通区域允许允许允许不允许末梢区域允许允许不允许不允许完全末梢区域允许不允许不允许不允许NSSA允许允许不允许允许完全NSSA允许不允许不允许允许OSPFLSA类型描述OSPF的路由汇总区域间路由汇总在ABR上进行区域间路由汇总，针对的是每个区域内的路由，这种汇总不能用于通告重发布被导入到OSPF中的外部路由外部路由汇总在ASBR上进行的外部路由汇总，专门针对通过重发布被导入OSPF的外部路由，通告只在ASBR上汇总外部路由网络接口类型Hello包Hello包用于建立和维护邻接关系,也在MA网络中选举DR/BDRHello包Hello包DNMPLSVPN使用O用于OpaqueLSADC按需链路上使用EA接收和转发具有外部属性LSA的能力N/PN为1表明支持NSSALSA，N为0表明不接收和发送NSSA。P(Propagation)为1执行7类到5类LSA转换,P为0不执行转换MCMOPSF中使用EE为1接收5类LSA,E为0不接收5类LSAMTMT-OSPF使用optionsDBD包DBD中包含LSA头部信息,用于选举Master/Slave路由器,同步LSDBDBD包IInitial，发送是第一个DBD包时设置为1，后续DBD包设置为0MMore，发送不是最后一个DBD包时，设置为1，如果是最后一个DBD包设置为0MSMaster/Slave，如果设置为1代表是Master路由器，设置为0代表是Slave路由器LSR包用于请求LSBD中不存在或者更新的LSALSU包用于LSA的泛洪和响应LSR,组播方式发送，使用组播地址224.0.0.6将LSU发送给DR,DR以组播地址224.0.0.5发送LSAck包用于确保LSA的泛洪是可靠的Thanks！