H3C_OSPF协议原理及配置V2[1].0

RB-005OSPF协议原理及配置ISSUE2.0日期：杭州华三通信技术有限公司版权所有，未经授权不得使用与传播叙述OSPF路由协议的原理配置OSPF协议调试和维护OSPF协议简单的OSPF故障排除课程目标学习完本课程，您应该能够：第一章OSPF协议原理第二章OSPF配置第三章OSPF调试、监控第四章OSPF排错目录协议原理OSPF协议基础通过LSA描述网络拓扑结构用SPF算法计算路由邻居状态机DR和BDR划分区域协议概述OSPF（OpenShortestPathFirst），目前IGP中应用最广、性能最优的一个协议（最新版本是version2，RFC2328），具有如下特点：无路由自环可适应大规模网络路由变化收敛速度快支持区域划分支持等值路由支持验证支持路由分级管理支持以组播方式发送协议报文协议基本概念RouterID一个32-bit的无符号整数，是一台路由器的唯一标识，在整个自治系统内唯一。协议号OSPF是基于IP的，其协议号是89。IPHeader(Protocol#89)OSPFPacketOSPF协议报文不转发通常OSPF的协议报文是不被转发的，只能传递一跳，即在IP报文头中TTL值被设为1(虚连接除外)。协议原理OSPF协议基础通过LSA描述网络拓扑结构用SPF算法计算路由邻居状态机DR和BDR划分区域:2.2.2.2rid:3.3.3.3rid:4.4.4.4rid:5.5.5.5rid:6.6.6.6OSPF协议将周边的网络拓扑结构抽象为4种典型的网络模型网络拓扑模型（一）连接一个空的网段（stubnet），该网段中没有其他运行OSPF协议的网络设备。使用如下字段（link）来描述该网络类型。linkid:10.0.0.0/*网段*/data:255.0.0.0/*掩码*/type:StubNet(3)/*类型*/metric:50/*花费*/网络拓扑模型（二）通过一条点到点的链路连接另外一台运行OSPF的路由器。使用如下两段字段（link）来描述该网络类型。描述该接口网段的路由信息。linkid:20.0.0.0/*网段*/data:255.0.0.0/*掩码*/type:StubNet(3)/*类型*/metric:5/*花费*/描述与路由器RTB相连的情况。linkid:2.2.2.2/*RTB的routerid*/data:20.0.0.2/*RTB的接口地址*/type:router(1)/*类型*/metric:5/*花费*/网络拓扑模型（三）通过一个点对多点的网络连接另外多台运行OSPF的路由器（这些路由器彼此之间并不是全连通的）。使用如下三段字段（link）来描述该网络类型。linkid:40.0.0.1/*网段*/data:255.255.255.255/*掩码*/type:StubNet（3）/*类型*/metric:5/*花费*/linkid:3.3.3.3/*RTF的routerid*/data:40.0.0.1/*与RTF相连的接口地址*/type:router（1）/*类型*/metric:5/*花费*/linkid:4.4.4.4/*RTE的routerid*/data:40.0.0.1/*与RTE相连的接口地址*/type:router（1）/*类型*/metric:5/*花费*/网络拓扑模型（四）连接一个广播（或者是NBMA）的网段，该网段中所有运行OSPF协议的网络设备之间都直接可达。使用如下字段（link）来描述该网络类型。简化的描述信息。linkid:30.0.0.3/*网段中DR的接口地址*/data:30.0.0.1/*本接口的地址*/type:TransNet(2)/*类型*/metric:50/*花费*/Netmask:255.0.0.0/*本网段的掩码*/Attached30.0.0.1router/*本网段内所有的路由器的routerid*/Attached30.0.0.2routerAttached30.0.0.3router由DR另外生成的描述信息，统一描述了本网段的情况。(LinkStateAdvertisement)数据结构将上述多个link组合在一起，加上一个head，组成了路由器RTA的LSA。该LSA准确的描述了RTA周边的网络拓扑。type:router/*LSA的类型*/lsid:1.1.1.1/*LSA的标识*/advrtr:1.1.1.1/*生成该LSA的路由器*/lsage:4/*本条LSA的老化时间*/len:108/*LSA的长度*/seq#:80000001/*LSA的序列号*/cksum:0x3543/*较验和*/linkcount:7/*本LSA中包含的连接个数*/linkid:10.0.0.0/*网段*/data:255.0.0.0/*掩码*/type:StubNet(3)/*类型*/metric:50/*花费*/…………协议原理OSPF协议基础通过LSA描述网络拓扑结构用SPF算法计算路由邻居状态机DR和BDR划分区域(2)每台路由器的LSDB(3)由链路状态数据库生成带权有向图CABD1235CABD123CABD123CABD123CABD123RTARTB(1)网络的拓扑结构(4)每台路由器分别以自己为根节点计算最小生成树RTCRTD3215算法计算路由每个路由器根据搜集到的LSDB，使用SPF算法来计算路由。RTA的LSDBRTA(1.1.1.1)的LSARTB(2.2.2.2)的LSARTC(6.6.6.6)的LSARTD(5.5.5.5)的LSAlinkid:10.0.0.0data:255.0.0.0type:StubNetmetric:50linkid:20.0.0.0data:255.0.0.0type:StubNetmetric:5linkid:2.2.2.2data:20.0.0.2type:routermetric:5...linkid:50.0.0.0data:255.0.0.0type:StubNetmetric:50...算法的计算步骤每台路由器按照如下步骤从本机的LSDB计算出路由：1.从LSDB中选取自己生成的LSA为SPF计算的起点。遇到类型为StubNet的link，其中包含的就是路由信息，填加到路由表中（但由于这些路由信息都是本机的直连路由，所以不会生效）。2.遇到类型为router的link，则计算暂停，跳转到该link中linkid（是某台路由器的routerid信息）所指的路由器生成的LSA。3.打开该条LSA，遇到类型为StubNet的link，其中包含的就是路由信息，填加到路由表中。下一跳为步骤2中link的data字段，cost值为本link的metric和步骤2中link的metric相加。4.如果遇到类型为router的link，则继续跳转，直至某条LSA的全部信息都被计算完毕，此时再跳回到上一条的LSA。5.重复步骤1－4,最终会回到自己生成的LSA，待该LSA计算完毕后，则SPF计算完成。协议原理OSPF协议基础通过LSA描述网络拓扑结构用SPF算法计算路由邻居状态机DR和BDR划分区域(DR=0.0.0.0,NeighborsSeen=0)Hello(DR=RT2,NeighborsSeen=RT1)DD(Seq=x,I=1,M=1,MS=1)DD(Seq=y,I=1,M=1,MS=1)DD(Seq=y,I=0,M=1,MS=0)DD(Seq=y+1,I=0,M=1,MS=1)DD(Seq=y+1,I=0,M=1,MS=0)DD(Seq=y+n,I=0,M=0,MS=1)DD(Seq=y+n,I=0,M=0,MS=0)LSRequestLSUpdateLSAckExStartExStartInitExchangeExchangeLoadingFullFull紫色的状态机可能是长期存在的状态。蓝色的状态机通常是临时状态。的五种协议报文Hello报文发现及维持邻居关系，选举DR，BDR。DD报文本地LSDB的摘要信息（只包含LSA的Head信息）。LSR报文向对端请求本端没有或对端的更新的LSA（只包含LSA的Head信息）。LSU报文向对方发送其需要的LSA（包含LSA的全部信息）。LSAck报文收到LSU之后，进行确认（只包含LSA的Head信息）。协议原理OSPF协议基础通过LSA描述网络拓扑结构用SPF算法计算路由邻居状态机DR和BDR划分区域连接关系一个广播的网段中，存在N＝8台路由器，则需要建立M=n(n-1)/2=28个邻接关系。=n(n-1)/2=28M=(n-2)×2+1=13DRBDR为了解决同一个网段内过多的邻接关系数量，OSPF协议提出了DR（DesignatedRouter）的概念。该网段中的设备只与DR和BDR（BackupDesignatedRouter）建立邻接关系。的选举过程DR是整个网段中所有的路由器选举出来的，选举方法与选举村长十分类似。登记选民本网段内的OSPF路由器；本村内的18岁以上公民；登记候选人本网段内的priority0的OSPF路由器（priority可以手工配置，缺省值是1）；本村内的30岁以上公民且在本村居住3年以上；竞选演说所有的priority0的OSPF路由器都认为自己是DR；所有的候选人都自认为应该当村长；投票选priority值最大的若priority值相等选RouterID最大的；选年纪最大若年龄相等按姓氏笔划排序；选举中的指导思想选举制DR是各路由器选出来的，而非人工指定的，虽然管理员可以通过配置priority干预选举过程。终身制DR一旦当选，除非路由器故障，否则不会更换，即使后来的路由器priority更高。世袭制DR选出的同时也选出BDR来，DR故障后，由BDR接替DR成为新的DR。和点到多点在某种情况下（非全连通的NBMA网络），由于选举DR会导致路由信息不能正确学习，此时需要管理员手工将网络类型改为PTMP，不再选举DR了。NBMA:全连接点到多点（PTMP）:部分连接的出现带来协议的变化