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第八章 OSPF 路由协议

第八章 OSPF 路由协议. 课程目录. 8.1 OSPF简介 8.2 基本OSPF配置 8.3 OSPF 度量 8.4 OSPF和多路访问网络 8.5 更多OSPF配置. 8.1 OSPF 简介. 8.1.1 OSPF 优点. OSPF 是链路状态型路由协议 RIP 是距离向量型路由协议，会出现路由环路、水平分割等问题。 OSPF 收敛很快 RIP 由于保持时间导致收敛很慢。 OSPF 支持 VLSM 和 CIDR RIPv1 不支持。. 8.1.1 OSPF 优点. OSPF 的度量是基于带宽的 RIP 基于跳数

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第八章 OSPF 路由协议

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  1. 第八章 OSPF路由协议

  2. 课程目录 • 8.1 OSPF简介 • 8.2 基本OSPF配置 • 8.3 OSPF 度量 • 8.4 OSPF和多路访问网络 • 8.5 更多OSPF配置

  3. 8.1 OSPF简介

  4. 8.1.1 OSPF优点 • OSPF 是链路状态型路由协议 • RIP是距离向量型路由协议，会出现路由环路、水平分割等问题。 • OSPF 收敛很快 • RIP 由于保持时间导致收敛很慢。 • OSPF 支持 VLSM 和 CIDR • RIPv1 不支持。

  5. 8.1.1 OSPF优点 • OSPF的度量是基于带宽的 • RIP 基于跳数 • OSPF 仅仅当拓扑改变时发送路由更新，且只发变化的更新。 • RIP 每隔30秒发送自己的路由表 • 网络规划要仔细，可能会导致次优化路由 • 两种开发标准的路由协议: • RIP, 简单但是有限制 • OSPF, 功能强大但是对设备要求高

  6. 8.1.2 OSPF缺点 • 对资源的要求高: • 内存(三张表:毗邻表，拓扑表，转发表) • CPU(最短路径优先算法) • 网络规划要谨慎 • 划分区域问题 • 配置简单协议复杂 • 初始时的流量可能导致网络流量非常大

  7. 89 - OSPF 88 - EIGRP 6 - TCP 17 - UDP Frame Payload C R C Frame Header IP Header Protocol Number Packet Payload 8.1.3 OSPF封装 • 五种类型的OSPF包 • IP 包首部协议号为 89; 目的地址 = 224.0.0.5 or 224.0.0.6 • 数据链路层首部: 目的 MAC 地址 =01-00-5E-00-00-05 or 01-00-5E-00-00-06

  8. 8.1.3 OSPF封装 • OSPF LSP 的五种类型

  9. 8.1.4 Hello 协议 • 发现 OSPF 邻居并建立相邻关系。 • 通告两台路由器建立相邻关系所必需统一的参数。 • 在以太网和帧中继网络等多路访问网络中选举指定路由器 (DR) 和备用指定路由器 (BDR)。

  10. D E Hello B A C 8.1.4 Hello 协议 Router ID Hello/dead intervals Neighbors Area-ID Router priority DR IP address BDR IP address Authentication password Stub area flag * afadjfjorqpoeru 39547439070713 * Hello * * * 条目在邻居关系中必须匹配

  11. 8.1.4 Hello 协议 • OSPF Hello 和 Dead 间隔 －默认情况下, 在点对点链路和多路访问的网络中，Hello间隔为10 秒。 －在NBMA的网络中，Hello间隔为30 秒。 －默认情况下，Dead间隔是Hello 间隔的4倍。

  12. 8.1.5 OSPF 链路状态更新 • LSU 目的 • 用于 OSPF 路由更新 • LSA 目的 • 包含邻居和路径开销信息

  13. 8.1.6 OSPF 算法 • OSPF 使用Dijkstra’s SPF 算法

  14. 8.1.7 管理距离 • OSPF的默认管理距离为 110 • OSPF 比IS-IS和RIP优先

  15. 8.2 基本 OSPF 配置

  16. 8.2.1 实验拓扑 • 单域OSPF

  17. 8.2.2 router ospf 命令 • 启用OSPF使用以下命令: R1(config)#router ospf process-id • Process id : • 是一个介于 1 和 65535之间的数字，由网络管理员选定。process-id仅在本地有效，这意味着路由器之间建立相邻关系时无需匹配该值。

  18. 8.2.3 network 命令 • Router(config-router)# network network-address wildcard-mask  area area-id • 通配符掩码: • 网络地址和通配符掩码一起,用于指定此 network 命令启用的接口或接口范围。 • area: • OSPF 区域是共享链路状态信息的一组路由器。 • area-id: • 如果所有路由器都处于同一个 OSPF 区域，则必须在所有路由器上使用相同的 area-id 来配置 network 命令。比较好的做法是在单区域 OSPF 中使用area-id 0。

  19. 8.2.3 network 命令 • 例：配置路由器R2 • R2(config)#router ospf 1 • R2(config-router)#network 192.168.12.0 0.0.0.255 area 0 • R2(config-router)#network 192.168.23.0 20.0.0.255 area 0

  20. 8.2.4 OSPF 路由器 ID • 确定路由器ID，通过以下顺序确定 • 1.使用通过OSPF router-id命令配置的IP地址。 • 2.如果未配置router-id，则路由器会选择其所有环回接口的最高IP地址。 • 3.如果未配置环回接口，则路由器会选择其所有物理接口的最高活动IP地址。

  21. 8.2.4 OSPF 路由器 ID • R2(config-router)#router-id 2.2.2.2

  22. 8.2.5 验证 OSPF • 验证 OSPF 相邻关系并排除相应的故障的命令： show ip ospf neighbor show ip protocols show ip ospf show ip ospf interface

  23. 8.2.5 验证 OSPF • R2#show ip ospf • Routing Process “ospf 1” with ID 2.2.2.2 • Start time;00;50;57.156，Time elapsed;00;42;41.880 • Supports only single TOS(TOS0) routes • Supports opaque LSA • Supports Link-local Signaling (LLS) • Supports area transit capability • Router is not originating router-LSAs with maxium metric • Initial SPF schedule delay 5000 msecs • Minimum hold time between two consecutive SPFs 10000 msecs • Maximum wait time between two consecutive SPFs 10000 msecs <output omitted>

  24. 8.2.5 验证 OSPF • R2#show ip ospf interface • Serial0/0/0 is up， line protocol is up • Internet Address 192.168.12.2/24， Area 0 • Process ID 1， Router ID 2.2.2.2， Network Type POINT_TO_POINT， Cost:781 • Transmit Delay is 1 sec， State POINT_TO_POINT， • Timer intervals configured， Hello 10， Dead 40， Wait 40， Retransmit 5 • Hello due in 00;00;05 • Supports Link-local Signaling (LLS) • IETF NSF helper support enabled • IETE NSF helper support enabled • Index 1/1， flood queue length 0 • Next 0x0(0)/0x0(0) • Last flood scan length is 1， maximum is 1 • Last flood scan time is 0 msec， maximum is 0 msec • Neighbor Count is 1， Adjacent neighbor count is 1 • Adjacent with neighbor 1.1.1.1 • Suppress hello for 0 neighbor(s)

  25. 8.2.5 验证 OSPF • R2#show ip ospf neighbor Neighbor ID Pri State Dead Time Address Interface 3.3.3.3 0 FULL/ - 00;00;35 192.168.23.3 Serial0/0/1 1.1.1.1 0 FULL/ - 00;00;38 192.168.12.1 Serial0/0/0

  26. 8.2.5 验证 OSPF • R2#show ip ospf database OSPF Router with ID (2.2.2.2) (Process ID 1) Router Link States (Area 0) Link ID DV Router Age Seq# Checksum Link count 1.1.1.1 1.1.1.1 240 0x80000005 0x00BA35 3 2.2.2.2 2.2.2.2 1308 0x80000008 0x00D7C0 5 3.3.3.3 3.3.3.3 1310 0x80000004 0x00282D 5 4.4.4.4 4.4.4.4 44 0x80000007 0x009AFE 3

  27. 8.2.6 检查路由表 • R2#show ip route <output omitted> C 192.168.12.0/24 is directly connected， Serial0/0/0 C 192.168.23.0/24 is directly connected， Serial0/0/1 O 192.168.34.0/24 [110/128] via 192.168.23.2， 00;07;27， Serial0/0/1

  28. 8.3 OSPF 度量

  29. 8.3.1 OSPF 度量 • OSPF 使用从路由器到目的网络沿途的传出接口的累积带宽作为开销值。 • 开销越低，该接口越可能被用于转发数据流量 • 开销计算公式：108 / 接口带宽 • 参考带宽 • 默认为 100Mbps • 可使用 OSPF 命令 auto-cost reference-bandwidth修改

  30. 10.1.1.0/24 10.2.2.0/24 10.3.3.0/24 To0 A B C E0 Cost=6 Cost=1 Cost=10 Cost=10 10.4.4.0/24 Topology Table Net Cost Out Interface 10.2.2.0 7 To0 10.3.3.0 17 To0 10.3.3.0 20 E0 选作到达 网络10.3.3.0的最佳路径。 8.3.1 OSPF 度量

  31. 8.3.1 OSPF 度量 • COST 累计开销：从路由器到目的网络的累计开销值

  32. 8.3.1 OSPF 度量 • 链路的实际速度很可能不同于默认带宽 • 带宽值必须反映链路的实际速度，路由表才具有准确的最佳路径信息 。 • 可使用 show interface命令查看接口所用的带宽值

  33. 8.3.2 修改链路开销 • 链路的两端应该配置为相同值 • Bandwidth命令＝修改拓扑中串行接口开销值 • Example: Router(config-if)#bandwidthbandwidth-kbps ip ospf cost命令 –直接指定接口开销 • Example:R1(config)#interface serial 0/0/0 • R1(config-if)#ip ospf cost 1562

  34. 8.4 OSPF 和多路访问网络

  35. Broadcast Multiaccess 广播多路访问 Point-to-Point 点到点 X.25Frame Relay NBMA 非广播多路访问 8.4.1 OSPF 支持的网络类型

  36. 8.4.2 多路访问网络中的挑战 • 多路访问网络对 OSPF 的 LSA 泛洪过程提出了两项挑战 • 创建多边相邻关系，其中每对路由器都存在一项相邻关系。 • LSA（链路状态通告）的大量泛洪 • 多路访问网络中管理相邻关系数量和 LSA 泛洪的解决方案 • 指定路由器 (DR)/备用指定路由器 (BDR) • 其它所有路由器变为 DROther • 多路访问网络中的路由器会选举出一个DR 和一个BDR。DROther 仅与网络中的 DR 和 BDR 建立完全的相邻关系。 • DROther只需使用组播地址 224.0.0.6将其 LSA 发送给 DR 和 BDR，DR 使用组播地址 224.0.0.5，将LSA 转发给其它所有路由器。 • DR/BDR 不会发生在点对点网络中。

  37. 8.4.3 DR/BDR 选举过程 • DR/BDR选举的时间安排 • 当多路访问网络中第一台启用了 OSPF 接口的路由器开始工作时，DR 和 BDR 选举过程随即开始 • DR 一旦选出，将保持 DR 地位，直到出现下列条件之一为止 • DR 发生故障。 • DR 上的 OSPF 进程发生故障。 • DR 上的多路访问接口发生故障

  38. 8.4.3 DR/BDR 选举过程 • 怎样确保所需的路由器在 DR 和 BDR 选举中获胜呢？ • 首先启动 DR，再启动 BDR，然后启动其它所有路由器； • 关闭所有路由器上的接口，然后在 DR 上执行 no shutdown 命令，再在 BDR 上执行该命令，随后在其它所有路由器上执行该命令。 • 更改 OSPF 优先级来控制 DR/BDR 选举

  39. 8.4.4 OSPF 接口优先级 • 使用 ip ospf priority interface命令来控制选举 • 例：Router(config-if)#ip ospf priority {0 - 255} 优先级值为 0 to 255 • 0该路由器不具备成为 DR 或 BDR 的资格 • 1是路由器默认优先级值

  40. DR of 61.64.0.0/24 S0 200.2.1.2/30 61.64.0.1/24 E0 Broadcast Network B Point-to-Point Network 61.64.0.2/24 E0 200. 2.1.1/30 S1 172.16.0.1/24 E0 C A 201. 2.1.1/30 S0 E1 172.16.0.2/24 DR of 172.16.0.0/24 S0 201.2.1.2/30 D Broadcast Network Point-to-Point Network 8.4.4 OSPF 接口优先级 例：假设所有路由器的优先级相同

  41. 8.4.5 验证DR选举 • R1#show ip ospf neighbor Neighbor ID Pri State Dead Time Address Interface 2.2.2.2 1 FULL/BDR 00;00;37 192.168.1.2 GigabitEthernet0/0 3.3.3.3 1 FULL/DROTHER 00;00;37 192.168.1.3 GigabitEthernet0/0 4.4.4.4 1 FULL/DROTHER 00;00;34 192.168.1.4 GigabitEthernet0/0

  42. 8.4.5 验证DR选举 • R1#show ip ospf interface • GigabitEthernet0/0 is up， line protocol is up • Internet Address 192.168.1.1/24， Area 0 • Process ID 1， Router ID 1.1.1.1， Network Type BROADCAST， Cost; 10 • Transmit Delay is 1 sec， State DR，Priority 1 • Designated Router(ID)1.1.1.1，Interface address 192.168.1.1 • Backup Designated Router(ID)2.2.2.2，Interface address 192.168.1.2 • Timer intervals configured， Hello 10， Dead 40， Wait 40， Retransmit 5 • Hello due in 00;00;09 • Supports Link-local Signaling (LLS) • Index 2/2， flood queue length 0 • Next 0x0(0)/0x0(0) • Last flood scan length is 1， maximum is 1 • Last flood scan time is 0 msec， maximum is 4 msec • Neighbor Count is 3， Adjacent neighbor count is 3 • Adjacent with neighbor 2.2.2.2 （Backup Designated Router） • Adjacent with neighbor 3.3.3.3 • Adjacent with neighbor 4.4.4.4

  43. 8.5 更多OSPF 配置

  44. 8.5.1 OSPF 默认路由重分布 • 拓扑：添加一条通向 ISP 的链路 • OSPF 术语中，位于 OSPF 路由域和非 OSPF 网络间的路由器称为自治系统边界路由器 (ASBR) • OSPF 需要使用 default-information originate命令来将 0.0.0.0/0 静态默认路由通告给区域内的其它路由器 • R1(config-router)#default-information originate

  45. 可使用 OSPF 命令 auto-cost reference-bandwidth修改参考带宽，以适应这些更快链路的要求。 需要使用此命令，请同时用在所有路由器上。 R1(config-router)#auto-cost reference-bandwidth {1—4294967} 8.5.2 OSPF度量修改

  46. 8.5.3 OSPF时间修改 • 修改 OSPF 间隔 • 原因：快地检测到网络故障 • 手动修改 OSPF Hello 间隔和 Dead 间隔 Router(config-if)#ip ospf hello-interval  seconds Router(config-if)#ip ospf dead-interval seconds • OSPF 要求两台路由器匹配一致Hello 间隔和 Dead 间隔才能形成相邻关系

  47. 总结 • OSPF（开放最短路径优先）协议是一种无类链路状态路由协议。用于 IPv4 的 OSPF 的现行版本为 OSPFv2，该版本由 John Moy 在 RFC 1247 中引入，并在 RFC 2328 中更新。1999 年，用于 IPv6 的 OSPFv3 在 RFC 2740 中发布。 • OSPF 特点 • OSPF 不使用传输层协议，原因在于 OSPF 数据包直接通过 IP 发送。 • 在多路访问网络采用 DRs 和 BDRs减少LSA开销。 • 5 种数据包类型。 • 度量为路径开销，使用从路由器到目的网络沿途的传出接口的累积带宽作为开销值。

  48. 总结 • 配置 • R1(config)#router ospf process-id • Router(config-router)#networknetwork-address wildcard-mask areaarea-id • Router(config-router)#ip ospf priority • Router(config-router)# default-information originate

  49. 总结 • 验证 • show ip protocol • show ip route • show ip ospf interface • show ip ospf neighbor

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