第6章-OSPF路由协议配置

第6章OSPF动态路由的配置（时间：8学时）第6章动态路由的配置学习目的与要求：动态路由协议能够动态地反映网络的状态，当网络发生变化时，网络中的路由器会把这个消息通告给其他的路由器，最终所有的路由器将知道网络的变化，及时调整路由表，从而保证数据包的正常传输。学完本章，你将能够：描述链路状态路由协议原理熟练配置OSPF路由第6章OSPF动态路由的配置6.1链路状态协议原理6.2OSPF协议及配置6.3OSPF区域6.4OSPF配置命令本章小结本章实训本章习题6.1链路状态协议原理链路状态路由器通过链路状态协议泛洪(Flooding)链路状态信息，并根据收集到的链路状态信息计算出最优的网络拓扑，从而使每个路由器具有完整网络的拓扑。本节阐述了链路状态协议的特点及原理。6.1.1链路状态协议链路状态路由选择协议对网络的变化能很快地作出反应，当链路状态发生变化时，检测到这个变化的设备就创建一个与此链路有关的链路状态通告LSA，每个与之相邻的路由设备都复制一份这个LSA，更新自己的链路状态数据库LSDB，再把这个LSA转发给所有邻近的设备。LSA的泛洪保证所有的路由设备先更新它们的数据库，然后创建或者更新反映新拓扑的路由表内容。链路状态数据库用来计算通过网络的最佳路径。常用的链路状态协议有OSPF和OSI的IS-IS(中间系统到中间系统)路由协议。6.1.2链路状态协议的工作原理1.发现邻居向所有可用网络发送Hello分组，依靠这种Hello协议，链路状态协议实现邻居的发现。2.数据库同步在确定了邻居之后，路由器将进行链路状态数据库(LSDB)的同步，主要包括以下三个过程：（1）创建链路状态通告(LSA)在创建链路状态通过的过程中，其中一个重要的步骤是计算出每个接口的度量值。在OSPF中使用代价(cost)作为度量值。Cost为1到65535之间的一个整数。不同厂商的代价计算方法不尽相同，但其一般原则是带宽越高，代价越小(越优先)。思科的代价计算公式是108/带宽。如果带宽大于100M的话,将产生1个小于1的小数,这是不允许的.因此从IOS版本11.2之后,可以使用命令ospfauto-costreference-bandwidth来修正这个问题,允许管理者更改缺省的参考带宽。(2)发送链路状态通告在创建链路状态通告后，路由器就会泛洪链路状态通告，这样所有路由器都将收到其他路由器的链路状态通告，即RTA受到了RTB和RTC的链路状态通告、RTB收到了RTA和RTC的链路状态通告、RTC收到了RTA和RTB的链路状态通告。(3)接收链路状态通告，更新链路状态数据库在收到其他路由器的链路状态通告后，路由器就会根据相应的规则，更新自身的链路状态数据库，最终的结果是区域内的所有路由器的链路状态数据库都是一致的。3.计算路由表计算路由表中的最重要的一项功能就是计算一个区域的最短路径优先(SPF)树。每个路由器都会根据其链路状态数据库的数据，以自己为树根构建一棵最短路径树，这样每个路由器都会有一棵到达区域中所有路由器的数状路径图。可以看出每个路由器生成一棵SPF树，因此链路状态协议很好地避免了路由环路的产生。6.2OSPF协议及配置OSPF(OpenShortestPathFirst，开放式最短路径优先)路由协议是Internet工程任务组(IETF)于1988年开发的针对IPv4协议所使用的协议，常用于在同一自治域系统内的路由器之间发布路由选择信息。本节阐述了OSPF协议相关概念及思科路由器上OSPF的配置。6.2.1OSPF协议概述OSPF是开放标准同时性能远强于RIP协议，因此在大中型网络中OSPF协议得到了普遍使用，其特点如下：（1）OSPF是自治系统内部使用的协议即内部网关协议，是基于链路状态算法的路由协议。（2）OSPF使用IP分组直接封装OSPF协议报文，协议号是89。OSPF数据包的TTL值被设为1，即OSPF数据包只能被传送到一跳范围之内的邻居路由器。（3）OSPF当前主要使用的版本是针对IPv4开发的OSPFv2，其协议的具体描述在RFC2328中。另外针对IPv6的OSPFv3也开始使用，在RFC2470中确定了OSPFv3的基本标准。（4）OSPF能快速收敛，当网络拓扑发生变化时，OSPF可以立即发送更新报文，使这一变化在自治系统中同步。同时OSPF这种不定时广播路由，也节省了带宽资源。（5）OSPF能有效地避免路由环路。由于OSPF使用链路状态生成最短路径树，因此从算法本身就保证了不会产生环路。（6）OSPF是无类路由协议，报文中含有掩码信息，支持变长子网掩码。（7）OSPF支持等值路由，即到达同一目的地有多个下一跳，从而实现负载均衡。（8）OSPF使用区域(area)划分，从而实现了层次化网络，减少了带宽占用。（9）OSPF使用组播更新路由信息，减少了对不运行OSPF协议的设备的干扰，使用的组播地址分别是224.0.0.6(DR与BDR之间)和224.0.0.5(所有OSPF路由器)。（10）OSPF支持基于接口的验证，从而保证了网络的安全。（11）OSPF是一种介质相关协议。也就是说，在不同类型的介质及接口下OSPF工作方式是不同的。6.2.2OSPF的基本概念1．自治系统(AutonomousSystem)一组使用相同路由协议交换路由信息的路由器，缩写为AS。2．路由器标识(RouterID)一个32位的数字，用以识别每台运行OSPF协议的路由器(相当于前面提到的路由器的名字)。在一个AS中，这个数字可以唯一地表示出一台路由器，一般用该路由器的最高IP地址或回环（闭环）IP地址(Loopback0)表示RouterID。3．邻居路由器(Neighboringrouters)在同一网络中与本路由器所有接口连接的路由器。邻居关系是由OSPF的Hello协议来维持，并通常依靠Hello协议来动态发现。4．邻接(Adjacency)由DR/BDR与各路由器间建立的邻接表信息。用以在所选择的邻居路由器之间交换路由信息的关系。不是每对邻居路由器都会成为邻接。5．链路状态通告LSA(Linkstateadvertisement)描述路由器或网络自身状态的数据单元。所有路由器和网络链路状态通告的集合形成了协议的链路状态数据库。6．接口或链路路由器与所接入的网络之间的一个连接。可以是物理或逻辑接口。7．区域(area)OSPF允许将一些网络组合到一起。这样的组被称为区域。区域对AS中的其他部分隐藏其内部的拓扑结构。8．区域ID一个32位数以识别区域。区域标识0.0.0.0被保留用来表示骨干区域。6.2.3指定路由器DR和备用指定路由器BDR1．Hello协议(HelloProtocol)在OSPF协议中，Hello协议的目的为:1.用于发现邻居。在成为邻居之前,必须对Hello包里的一些参数协商成功；2.Hello包在邻居之间扮演着keepalive的角色；3.允许邻居之间的双向通信；4.它在广播网络及NBMA(NonbroadcastMulti-access)网络上选举DR和BDR。2．指定路由器(DesignatedRouter，DR)在每个接入了至少两台路由器的广播和NBMA网络中都有一台作为指定路由器DR。DR生成Network-LSA并在运行协议时完成与其他路由器交换链路状态通告LSA的职责。3．备用指定路由(BackupDesignatedRouter，BDR)为了能够平滑地转换到新的DR，在每个广播和NBMA网络上都有一台备用指定路由器BDR。BDR同样与网络上所有的路由器邻接，并在上一台DR失效时成为DR。4．非指定路由(DROther)不是DR和BDR的路由器称之为DROther。DR，BDR或DROther是对接口而言。一个路由器的一个接口在一个区域可能是DR，而在另一个区域可能是BDR或DROther。民国三十二年，时值严冬，天气特别寒冷，在枝江城的筒子街上，白天是一片嘈杂喧闹的情景，可一到了晚上，街道上空无一人，只有七八只野鸽子来回飞在筒子街四周的房梁上，而周围的店铺、路边的小贩，早早关门的关门，收摊的收摊，筒子街上一边凄凉，偶一阵凉风突起，惊得野鸽子噗噗扇着翅膀乱飞，只留下满地的鸽子毛。月夜高深，孤影凄凉，老更夫为了饭碗，深夜巡逻游在街道上，他四处望了望，苍老的脸颊映照在月光下，扯开公鸭嗓吼道：“天干物燥，小心火烛~”老更夫的声音在颤抖，双眼里目光闪烁，因为当他走到早已荒废了百年的张家别院前，竟然发现张家别院内闪起光亮，这让老更夫陡然生疑，鬼使神差的推开了张家别院的大门，于此同时，一双罪恶的大手，也不知不觉的朝着老更夫而来。张家别院是一栋百年的别院，听说清朝的时候，张家人丁兴旺，只是不知什么原因，张家人丁凋零，最后导致别院荒废在枝江城里，这一荒废就是一百年。在这当中，也有人打过张家别院的主意，不过搬来的人，总是无故生病，要不就是运气极差，或者看到听到一些奇怪的现象，不得已只好从张家别院搬了出来，从此张家别院就一直闲置在这里。老更夫慢慢摸进了别院，发现别院为什么在广播网络及NBMA网络中要选举DR及BDR选举前：LSA的传播为N*(N-1)的关系选举后：LSA的传播为(N-1)*1的关系怎样选举指定路由器DR及BDRDR的选举原则是路由器优先级高的路由器将成为DR。网络中的所有路由器的优先级默认为l，最大为255。在路由器优先级相同的情况下，具有最大路由器ID的路由器将成为DR。RouterCRouterBRouterAF0/1:192.168.1.2/24Lo0:40.0.0.1/32以太网F0/1:192.168.1.3/24F0/1:192.168.1.1/24Lo0:50.0.0.1/32Lo0:10.0.0.1/32DRBDRDROtherRouterD以太网F0/1:192.168.1.4/24Lo0:20.0.0.1/32DROtherRouterE以太网F0/1:192.168.1.5/24Lo0:30.0.0.1/32DROther6.2.4OSPF的网络类型根据路由器所使用的链路层协议的不同，OSPF将网络分为以下几种类型：1．点对点网络(Point-to-pointnetworks，P2P)仅仅连接一对路由器的网络。56k的串行线路是一个点对点网络的例子。2．广播网络(Broadcastnetworks)支持多台(大于两台)路由器接入的网络，同时有能力发送一条信息就能到达所有接入的路由器(广播)。广播网络上的每一对路由器都被认为可以直接通信。以太网(Ethernet)是一个典型的广播网络。3．非广播网络(Non-broadcastnetworks)支持多台(大于两台)路由器接入的网络，但没有广播能力。网络上的邻居路由器通过OSPF的Hello协议来维持。但由于缺乏广播能力，需要一些配置信息的帮助来发现邻居。X.25、帧中继是典型的非广播网络。在非广播网络上运行的OSPF有两种模式。(1)非广播多路访问(Non-BroadcastMulti-Access，NBMA)，在非广播型网络上模拟OSPF在广播网络上的操作。(2)点到多点(Point-to-MultiPoint，P2MP)，将非广播网络看作是一系列点对点的连接。1点到点（PointtoPoint，PTP）在点到点类型的介质中，OSPF数据包以多播地址发送；不选举DR、BDR；OSPF路由器之间的hello数据包每10秒钟发送一次，邻居的死亡间隔时间为40秒。连接关系：1－1；RouterBRouterAS0/0:192.168.1.1/24RID:20.0.0.1S0/0:192.168.1.2/24RID:10.0.0.1图7-1点到点链路2广播网络（Broadcast）一般是以太网络，需要选举DR/BDR；OSPF路由器之间的hello数据包每10秒钟发送一次，邻居的死亡间隔时间为40秒。连接关系：n－n；图7-2广播网络RouterCRouterBRou