软考网络规划设计师教程考点精讲(五)

网络规划设计师软考网络规划设计师教程考点精讲（五）网络规划设计师考试是信息产业部和人事部举办的一门考试。希赛软考学院为广大考生整理了网络规划设计师教程考点精讲，希望能帮助大家在学习的过程中更容易理解知识点。OSPF协议为了响应不断增长的建立越来越大的基于IP的网络需要，IETF成立了一个工作组专门开发一种开放的、基于大型复杂IP网络的链路状态路由选择协议。由于它依据一些厂商专用的最短路径优先（SPF）路由选择协议开发而成，而且是开放性的，因此称为开放式最短路径优先（OpenShortestPathFirst,OSPF）协议，和其它SPF一样，它采用的也是Dijkstra算法。OSPF协议现在已成为最重要的路由选择协议之一，主要用于同一个自治系统。OSPF协议采用了区域的设计，提高了网络可扩展性，并且加快了网络会聚时间。也就是将网络划分成为许多较小的区域，每个区域定义一个独立的区域号并将此信息配置给网络中的每个路由器。从理论上说，通常不应该采用实际地域来划分区域，而是应该本着使不同区域间的通信量最小的原则进行合理分配。OSPF是一种典型的链路状态路由协议。采用OSPF的路由器彼此交换并保存整个网络的链路信息，从而掌握全网的拓扑结构，独立计算路由。因为RIP路由协议不能服务于大型网络，所以，IETF的IGP工作组特别开发出链路状态协议--OSPF.目前广网络规划设计师为使用的是OSPF第二版，最新标准为RFC2328.1.OSPF路由协议概述OSPF作为一种内部网关协议，用于在同一个自治域（AS）中的路由器之间发布路由信息。区别于距离矢量协议（RIP），OSPF具有支持大型网络、路由收敛快、占用网络资源少等优点，在目前应用的路由协议中占有相当重要的地位。下面介绍OSPF的基本概念和术语：（1）链路状态OSPF路由器收集其所在网络区域上各路由器的连接状态信息，即链路状态信息（Link-State），生成链路状态数据库（Link-StateDatabase）。路由器掌握了该区域上所有路由器的链路状态信息，也就等于了解了整个网络的拓扑状况。OSPF路由器利用最短路径优先算法（ShortestPathFirst,SPF）,独立地计算出到达任意目的地的路由。（2）区域OSPF协议引入分层路由的概念，将网络分割成一个主干连接的一组相互独立的部分，这些相互独立的部分被称为区域（Area），主干的部分称为主干区域.每个区域就如同一个独立的网络，该区域的OSPF路由器只保存该区域的链路状态。每个路由器的链路状态数据库都可以保持合理的大小，路由计算的时间、报文数量都不会过大。（3）OSPF网络类型网络规划设计师根据路由器所连接的物理网络不同，OSPF将网络划分为四种类型：广播多路访问型（BroadcastMultiAccess）、非广播多路访问型（NoneBroadcastMultiAccess,NBMA）、点到点型（Point-to-Point）、点到多点型（Point-to-MultiPoint）。广播多路访问型网络如：Ethernet、TokenRing、FDDI.NBMA型网络如：FrameRelay、X.25、SMDS.Point-to-Point型网络如：PPP、HDLC.（4）指派路由器（DR）和备份指派路由器（BDR）在多路访问网络上可能存在多个路由器，为了避免路由器之间建立完全相邻关系而引起的大量开销，OSPF要求在区域中选举一个DR.每个路由器都与之建立完全相邻关系。DR负责收集所有的链路状态信息，并发布给其他路由器。选举DR的同时也选举出一个BDR,在DR失效的时候，BDR担负起DR的职责。当路由器开启一个端口的OSPF路由时，将会从这个端口发出一个Hello报文，以后它也将以一定的间隔周期性地发送Hello报文。OSPF路由器用Hello报文来初始化新的相邻关系以及确认相邻的路由器邻居之间的通信状态。对广播型网络和非广播型多路访问网络，路由器使用Hello协议选举出一个DR.在广播型网络里，Hello报文使用多播地址224.0.0.5周期性广播，并通过这个过程自动发现路由器邻居。在NBMA网络中，DR负责向其他路由器逐一发送Hello报文。OSPF协议操作总共经历了建立邻接关系、选举DR/BDR、网络规划设计师发现路由器等步骤。第一步：建立路由器的邻接关系所谓邻接关系（Adjacency）是指OSPF路由器以交换路由信息为目的，在所选择的相邻路由器之间建立的一种关系。路由器首先发送拥有自身ID信息（Loopback端口或最大的IP地址）的Hello报文。与之相邻的路由器如果收到这个Hello报文，就将这个报文内的ID信息加入到自己的Hello报文内。如果路由器的某端口收到从其他路由器发送的含有自身ID信息的Hello报文，则它根据该端口所在网络类型确定是否可以建立邻接关系。在点对点网络中，路由器将直接和对端路由器建立起邻接关系，并且该路由器将直接进入到第三步操作：发现其他路由器。若为MultiAccess网络，该路由器将进入选举步骤。第二步：选举DR/BDR不同类型的网络选举DR和BDR的方式不同。MultiAccess网络支持多个路由器，在这种状况下，OSPF需要建立起作为链路状态和LSA更新的中心节点。选举利用Hello报文内的ID和优先权（Priority）字段值来确定。优先权字段值大小从0到255,优先权值最高的路由器成为DR.如果优先权值大小一样，则ID值最高的路由器选举为DR,优先权值次高的路由器选举为BDR.优先权值和ID值都可以直接设置。第三步：发现路由器网络规划设计师在这个步骤中，路由器与路由器之间首先利用Hello报文的ID信息确认主从关系，然后主从路由器相互交换部分链路状态信息。每个路由器对信息进行分析比较，如果收到的信息有新的内容，路由器将要求对方发送完整的链路状态信息。这个状态完成后，路由器之间建立完全相邻（FullAdjacency）关系，同时邻接路由器拥有自己独立的、完整的链路状态数据库。在MultiAccess网络内，DR与BDR互换信息，并同时与本子网内其他路由器交换链路状态信息。在Point-to-Point或Point-to-MultiPoint网络中，相邻路由器之间互换链路状态信息。第四步：选择适当的路由器当一个路由器拥有完整独立的链路状态数据库后，它将采用SPF算法计算并创建路由表。OSPF路由器依据链路状态数据库的内容，独立地用SPF算法计算出到每一个目的网络的路径，并将路径存入路由表中。OSPF利用量度（Cost）计算目的路径，Cost最小者即为最短路径。在配置OSPF路由器时可根据实际情况，如链路带宽、时延或经济上的费用设置链路Cost大小。Cost越小，则该链路被选为路由的可能性越大。第五步：维护路由信息当链路状态发生变化时，OSPF通过Flooding过程通告网络上其他路由器。OSPF路由器接收到包含有新信息的链路状态更网络规划设计师新报文，将更新自己的链路状态数据库，然后用SPF算法重新计算路由表。在重新计算过程中，路由器继续使用旧路由表，直到SPF完成新的路由表计算。新的链路状态信息将发送给其他路由器。值得注意的是，即使链路状态没有发生改变，OSPF路由信息也会自动更新，默认时间为30分钟。2.OSPF路由协议的基本特征前文已经说明OSPF路由协议是一种链路状态的路由协议，为了更好地说明OSPF路由协议的基本特征，将OSPF路由协议与距离矢量路由协议之一的RIP作比较如下：RIP中用于表示目的网络远近的唯一参数为跳（hop），即到达目的网络所要经过的路由器个数。在RIP路由协议中，该参数被限制最大为15,即RIP路由信息最多能传递至第16个路由器；对于OSPF路由协议，路由表中表示目的网络的参数为Cost,该参数为一虚拟值，与网络中链路的带宽等相关，即OSPF路由信息不受物理跳数的限制，因此，OSPF比较适合于大型网络中。RIPv1路由协议不支持变长子网屏蔽码（VLSM），这被认为是RIP路由协议不适用于大型网络的又一个重要原因。采用变长子网屏蔽码可以在最大限度上节约IP地址。OSPF路由协议对VLSM有良好的支持性。？RIP路由协议路由收敛较慢。RIP路由协议周期性地将整个路由表作为路由信息广播至网络中，该广播周期为30s.在一个较为大型的网络中，RIP会产生很大的广播信息，占用较多的网络网络规划设计师带宽资源。而且由于R1P协议30s的广播周期，影响了RIP路由协议的收敛，甚至出现不收敛的现象。而OSPF是一种链路状态的路由协议，当网络比较稳定时，网络中的路由信息是比较少的，并且其广播也不是周期性的，因此OSPF路由协议即使是在大型网络中也能够较快地收敛。在RIP中，网络是一个平面的概念，并无区域及边界等的定义。随着无级路由CIDR概念的出现，RIP协议就明显落伍了。在OSPF路由协议中，一个网络，或者说是一个路由域可以划分为很多个区域（area），每一个区域通过OSPF边界路由器相连，区域间可以通过路由汇聚来减少路由信息，减小路由表，提高路由器的运算速度。OSPF路由协议支持路由验证，只有互相通过路由验证的路由器之间才能交换路由信息。而且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。3.建立OSPF邻接关系过程OSPF路由协议通过建立交互关系来交换路由信息，但并不是所有相邻的路由器都会建立OSPF交互关系。下面简要介绍OSPF建立adjacency的过程。OSPF协议是通过Hello协议数据包来建立及维护相邻关系的，同时也用其来保证相邻路由器之间的双向通信。OSPF路由器会周期性地发送Hello数据包，当这个路由器看到自身被列于其他路由器的Hello数据包里时，这两个路由器之间会建立起双网络规划设计师向通信。在多接入的环境中，Hello数据包还用于发现指定路由器（DR），通过DR来控制与哪些路由器建立交互关系。两个OSPF路由器建立双向通信之后的第二个步骤是进行数据库的同步，数据库同步是所有链路状态路由协议的最大的共性。在OSPF路由协议中，数据库同步关系仅仅在建立交互关系的路由器之间保持。OSPF的数据库同步是通过OSPF数据库描述数据包（DatabaseDescriptionPackets）来进行的。OSPF路由器周期性地产生数据库描述数据包，该数据包是有序的，即附带有序列号，并将这些数据包对相邻路由器广播。相邻路由器可以根据数据库描述数据包的序列号与自身数据库的数据作比较，若发现接收到的数据比数据库内的数据序列号大，则相邻路由器会针对序列号较大的数据发出请求，并用请求得到的数据来更新其链路状态数据库。将OSPF相邻路由器从发送Hello数据包，建立数据库同步至建立完全的OSPF交互关系的过程分成几个不同的状态，如下所述。（1）Down:这是OSPF建立交互关系的初始化状态，表示在一定时间之内没有接收到从某一相邻路由器发送来的信息。在非广播性的网络环境内，OSPF路由器还可能对处于Down状态的路由器发送Hello数据包。（2）Attempt:该状态仅在NBMA环境，如帧中继、X.25或网络规划设计师