单区域单区域OSPFOSPF技术培训中心技术培训中心课程目标(1) 掌握OSPF路由协议的基本原理(2) 掌握OSPF各种网络类型的特性(3) 掌握OSPF邻居关系建立过程(4) 掌握OSPF链路状态更新和计算(5) 掌握OSPF单区域配置本章内容一、一、OSPF概述概述二、二、OSPF基本原理基本原理三、三、OSPF知识点知识点四、四、单区域单区域OSPF基本配置基本配置课程议题一、一、OSPF概述概述1、OSPF概述(1) OSPF（Open Shortest Path First，开放最短路径优先）是一种链路状态路由协议，无路由循环（全局拓扑），属于IGP。RFC 2328，“开放”意味着非私有的，对公众开放的。(2) OSPF的报文封装OSPF协议包直接封装于IP，协议号89。三个版本 v1、 v2（ipv4）v3 （ipv6）OSPF协议包目标IP为组播地址 所有OSPF路由器224.0.0.5；OSPF DR BDR224.0.0.6(3) OSPF路由的度量值：用更合理的接口带宽来衡量路径开销。到目标网络的路径（数据出口）开销和。路径开销参考带宽（10的八次方）/ 链路带宽（出接口带宽 bit）(4) OSPF路由协议的管理距离：110那么那么OSPFOSPF协议是怎样形成路由表的呢协议是怎样形成路由表的呢? ?OSPF路由表的生成网络网络 Cost 出口出口10.1.1.0 11 S210.1.5.0 11 S110.1.5.0 25 S010.1.6.0 12 S110.1.6.0 21 S0ACB10.1.1.110.1.2.110.1.3.110.1.5.110.1.4.110.1.6.1Cost=5S0S1S2Cost=6Cost=20Cost=10 10. 1. 1. 0 S2 10 10. 1. 5. 0 S1 11 10. 1. 6. 0 S1 12 NETWORKinterfacemetricD终端终端ECost=1Cost=1OSPF的三张表及全局路由表 邻居表（邻居表（邻居表（邻居表（neighbor tableneighbor table）：）：）：）：OSPFOSPF用邻居机制来发现和维持路由的存在，邻居表存储了双向通信的邻用邻居机制来发现和维持路由的存在，邻居表存储了双向通信的邻用邻居机制来发现和维持路由的存在，邻居表存储了双向通信的邻用邻居机制来发现和维持路由的存在，邻居表存储了双向通信的邻居关系居关系居关系居关系OSPFOSPF路由器列表的信息。路由器列表的信息。路由器列表的信息。路由器列表的信息。 拓扑表（拓扑表（拓扑表（拓扑表（topology tabletopology table）：）：）：）：OSPFOSPF用用用用LSALSA（link state Advertisement link state Advertisement 链路状态通告）来描述网络拓链路状态通告）来描述网络拓链路状态通告）来描述网络拓链路状态通告）来描述网络拓扑信息，然后扑信息，然后扑信息，然后扑信息，然后OSPFOSPF路由器用拓扑数据库来存储网络的这些路由器用拓扑数据库来存储网络的这些路由器用拓扑数据库来存储网络的这些路由器用拓扑数据库来存储网络的这些LSALSA。 OSPFOSPF路由表（路由表（路由表（路由表（routing tablerouting table）：）：）：）：对链路状态数据库进行对链路状态数据库进行对链路状态数据库进行对链路状态数据库进行SPFSPF（DijkstraDijkstra）计算，而得出的）计算，而得出的）计算，而得出的）计算，而得出的OSPFOSPF路由表路由表路由表路由表 全局路由表全局路由表全局路由表全局路由表路由器的全局路由表，用于数据包转发；路由器的全局路由表，用于数据包转发；路由器的全局路由表，用于数据包转发；路由器的全局路由表，用于数据包转发；OSPFOSPF把计算出来的路由，安装把计算出来的路由，安装把计算出来的路由，安装把计算出来的路由，安装到全局路由表。到全局路由表。到全局路由表。到全局路由表。OSPF的邻居表l相邻两台路由器运行相邻两台路由器运行OSPFOSPF协议协议l两台路由器直接连接两台路由器直接连接l在同一自治系统在同一自治系统lHello/DeadHello/Dead时间一致时间一致l区域区域IDID一致一致l认证密码一致认证密码一致l网络类型一致网络类型一致OSPF的拓扑表通过邻居提供的链路和接口信息构建通过邻居提供的链路和接口信息构建拓扑关系数据库拓扑关系数据库利用利用SPFSPF算法计算最佳路径算法计算最佳路径 相邻两台路由器运行相邻两台路由器运行OSPFOSPF协议协议两台路由器直接连接两台路由器直接连接在同一自治系统在同一自治系统Hello/DeadHello/Dead时间一致区域时间一致区域IDID一致一致认证密码一致网络类型一致认证密码一致网络类型一致OSPF的路由表把最佳路由信息放入把最佳路由信息放入OSPFOSPF路由转发表中路由转发表中通过邻居提供的链路和接口信息构建拓扑关系数据库通过邻居提供的链路和接口信息构建拓扑关系数据库利用利用SPFSPF算法计算最佳路径算法计算最佳路径相邻两台路由器运行相邻两台路由器运行OSPFOSPF协议协议两台路由器直接连接两台路由器直接连接在同一自治系统在同一自治系统Hello/DeadHello/Dead时间一致区域时间一致区域IDID一致一致认证密码一致网络类型一致认证密码一致网络类型一致OSPF常用术语 (1) OSPF AS （Autonomous System）：运行OSPF协议的路由域(2) Area：一个OSPF区域内的所有路由器都拥有相同的链路状态数据库。(3) Router ID：用于标识OSPF路由器的ID，全网唯一性；可手动配置，也可动态选举（有Loopback接口时，选择最高的Loopback IP地址；否则，选择最高的物理接口的IP地址）。(4) 接口：路由器上，启动了OSPF的接口。(5) 邻居：在同一链路上，参数一致的路由器才能形成邻居。(6) 进程：OSPF路由协议进程，进程号只在本路由器内起作用，OSPF协议包中并不携带进程号。 课程议题二、二、OSPF基本原理基本原理工作原理口诀五种包、三个阶段Link Layer HeaderIP Packet HeaderOSPF Protocol PacketFrameChecksumIP协议号为89OSPF Protocol HeaderOSPF Packet Types1、OSPF五种报文的作用(1) Hello：建立和维护OSPF邻居关系。(2) DBD：链路状态数据库描述信息（描述LSDB中LSA头部列表），OSPF邻居第一次建立时才交换DBD，LSR。(3) LSR：链路状态请求。向OSPF邻居请求链路状态信息。(4) LSU：链路状态更新（包含一条或多条LSA）。(5) LSAck：对LSU中的lsa进行确认。2、三个阶段1、邻居发现阶段：通过Hello报文发现邻居。多路访问的环境中还有DR选举的问题。2、路由发现阶段：通过DBD互通有无数据库信息，并通过LSR、LSU进行LSA的交互同步。为了互通有无，并高效的进行交互彼此的LSA，所以不采用洪泛所有LSA信息，而是先通过DBD描述自己的数据库内容并进行比较，只去要自己没有的LSA内容。DBD是LSA头部摘要信息。比如两台路由器各自有1000条LSA，而90%内容是相同的，采用DBD则效率会很高。OSPF跑在IP上，为了像TCP那样保证可靠的传输，所以DBD交互时有主从关系控制序号、确认、重传等问题。master控制序号的增加，对端通过相同的序号表示确认。3、路由选择阶段：LSDB同步后，进行路由计算，最佳路由信息进路由表。OSPF运行过程邻居发现阶段OSPF运行过程路由发现阶段OSPF运行过程路由选择阶段LSDB同步DownAttemptInit2-wayExStartExchangeLoadingFull尚未收到邻居的Hello,开始发送Hello给邻居尝试发送Hello信息给邻居，但还没有收到任何信息（仅仅在NBMA模式有效）收到了来自邻居的hello，但邻居的Hello信息中没有本路由器的ID(这个状态表明邻居还没有收到来自本地发送的Hello)双向邻居关系建立（互相看到对方的Hello包中有自己的RID)，如果是多点访问网络，本阶段同时完成DR/BDR选举DD报文交互的准备阶段（协商Master/Slave关系和DD报文的初始序列号）DD报文交互阶段通过LSR和LSU报文的交互获取尚未发现的详细的链路状态信息路由器之间完成了数据库的同步邻居状态机OSPF路由器建立邻接关系的过程详细描述(1) OSPF路由器接口up，发送Hello包，（NBMA模式时将进入Attempt状态）。(2) OSPF路由器接口收到Hello包，进入Init状态；并将该Hello包的发送者的Router ID，添加到Hello包（自己将要从该接口发送出去的Hello包）的邻居列表中。(3) OSPF路由器接口收到邻居列表中含有自己Router ID的Hello包，进入Two-way状态，形成OSPF邻居关系，并把该路由器的Router ID添加到自己的OSPF邻居表中。(4) 在进入Two-way状态后，广播、非广播网络类型的链路，在DR选举等待时间内进行DR选举。点对点没有这个过程。(5) 在DR选举完成或跳过DR选举后，建立OSPF邻接关系，进入exstart（准启动）状态；并选举DBD交换主从路由器，以及由主路由器定义DBD序列号，Router ID大的为主路由器。目的是为了解决DBD自身的可靠性。(6) 主从路由器选举完成后，进入Exchange（交换）状态，交换DBD信息。(7) DBD交换完成后，进入Loading状态，对链路状态数据库和收到的DBD的LSA头部进行比较，发现自己数据库中没有的LSA就发送LSR，向邻居请求该LSA；邻居收到LSR后，回应LSU；收到邻居发来的LSU，存储这些LSA到自己的链路状态数据库，并发送LSAck确认。(8) LSA交换完成后，进入FULL状态，所有形成邻居的OSPF路由器都拥有相同链路状态数据库。(9) 定期发送Hello包，维护邻居关系。课程议题三、三、OSPF知识点知识点1、邻居影响邻居形成的原因Hello/Dead Time Hello/Dead Time Hello/Dead Time Hello/Dead Time Area-ID Area-ID Area-ID Area-ID 认证认证认证认证stubstubstubstub存根标记存根标记存根标记存根标记接口子网掩码接口子网掩码接口子网掩码接口子网掩码接口网络类型接口网络类型接口网络类型接口网络类型验证合法Hello报文Options可选项字段中的E-bit必须和接收端口的配置一致存根标记存根标记DBD报文中的接口MTU问题OSPF邻接路由器直接接口的MTU值的大小要相同2、OSPF的网络类型OSPF是一种接口敏感型的路由协议，根据数据链路层二层媒体不同分为四种网络类型：u点到点(P2P) 比如：PPP、HDLC链路u广播网络(Broadcast) 比如：以太网uNBMA 比如：ATM、FR帧中继环境u点到多点（P2MP）前3种OSPF接口可以自动识别，第4种网络类型点对多点要人为配置的，数据链路层不会自动上报的。NBMA的网络类型需要静态指定邻居，其余网络类型邻居自动发现。广播网络和NBMA的网络上需要进行DR/BDR的选举。在P2P和Broadcast网络上，Hello报文以组播地址（224.0.0.5）进行发送，在P2MP、 NBMA VL（VirtualLink）上 Hello报文以单播地址进行发送。网络类型影响邻居关系、毗邻关系的形成及路由计算。3、DR/BDR/DR Other问题Ethernet10.1.1.110.1.1.210.1.1.410.1.1.5RTABDRDRDR otherDR otherDR(Designated Router,指定路由器),多路访问网络的核心路由器，DR控制LSA的洪泛和数据库同步，BDR只是监听链路状态更新（Flooding）DROther（224.0.0.5）DROther（224.0.0.5）DROther（224.0.0.5）DR（224.0.0.6）BDR（224.0.0.6）UpdateUpdateDR OtherDR Other将更新的将更新的LSALSA只发送到只发送到DRDR和和BDRBDR链路状态更新（Flooding）续DROther（224.0.0.5）DROther（224.0.0.5）DROther（224.0.0.5）DR（224.0.0.6）BDR（224.0.0.6）UpdateUpdateUpdateDRDR负责将更新的负责将更新的LSALSA转送到所有已建立相邻关系的邻居转送到所有已建立相邻关系的邻居, ,一旦一旦DRDR失效失效, ,将由将由BDRBDR接管接管,BDR,BDR成为成为DR.DR.链路状态更新（Flooding）续DROther（224.0.0.5）DROther（224.0.0.5）DROther（224.0.0.5）DR（224.0.0.6）BDR（224.0.0.6）UpdateUpdateUpdateUpdateUpdate所有的路由器负责将更新的所有的路由器负责将更新的LSALSA转发到其它的接口转发到其它的接口DR的作用与注意事项DR的作用：多路访问中为了减少邻接关系（N平方的问题）和LSA的洪泛，采用DR机制。BDR提供了备份。DR选举比较顺序：（1）接口优先级数字越大越优先（优先级为0不能参与DR的选举）（2）router ID越大越好 （3）稳定压倒一切（非抢占）通过控制接口优先级是控制DR选举的好办法。DR的选举是基于接口的，如果说某个路由器是DR，这种说法是错误的。物理链路是点对点以太网互联接口模式下修改网络类型，加快网络收敛，避免DR选举g2/3g2/3g2/4g2/4g1/17g1/5g2/1g2/1g2/2g2/2g1/6g1/6g0/1g0/2g1/1g1/1g0/1g0/2g2/1g2/1S8610-AS8610-BS5750-1#S5750-2#S5750-3#g1/5ip ospf network point-to-pointS2126/50G堆叠堆叠4、OSPF 开销COSTOSPF操控路径选择OSPF链路的开销(1) 自动计算：路径开销参考带宽（10的八次方）/ 出口带宽(2) 接口带宽为接口逻辑带宽，可以使用bandwith命令调整，主要用于路由计算，而不是接口物理带宽，但一般情况：接口逻辑带宽接口物理带宽。手工修改开销的方法RT2(config)# int s1RT2(config-if)# ip ospf cost 1000该命令在收路由的入口，即数据的出口上改该命令在收路由的入口，即数据的出口上改OSPF操控路径选择OSPF操控路径选择5、被动接口Passive interfaceOSPF中被动接口的作用：为了防止网络中的其他设备动态的学习到设备的路由信息，可以将本设备的指定网络接口设为被动接口，通过使用passive-interface命令来禁止在此接口上发送OSPF 报文。从而还能节约带宽。 Router(config)# router ospf 1Router(config-router)# passive-interface int vlan 10 如果校园网中的汇聚交换机上有几十个SVI接口怎么办呢？Router(config-router)# passive-interface defaultRouter(config-router)# no passive-interface int giga1/1课程议题四、单区域四、单区域OSPF基本配置基本配置1、单区域OSPF基本配置思路(1) 启动OSPF进程 Router(config)# router OSPF 1 (2) 配置OSPF router id Router(config-router)# router-id X.X.X.X(3) 发布直连接口及网络 Router(config-router)# network address wildcard-mask area area-id (4) 优化配置改接口开销、网络类型、被动接口 OSPF单区域配置案例Int vlan 800: 192.1.1.1/24Loopback1 11.1.1.1/24Loopback1 153.1.1.1/24 A BLoopback0 10.1.1.1/24Loopback0 152.1.1.1/24要求要求:1.A:1.A和和B B被配置成单区域被配置成单区域, ,区域号为区域号为0,0,网络类型指定为网络类型指定为point-to-point;point-to-point; 2.router-id 2.router-id用用Loopback1Loopback1的地址的地址; ; 3. 3.更改更改ABAB链路间链路间OSPFOSPF的开销值的开销值, ,配置配置COSTCOST为为100100Int vlan 800: 192.1.1.2/24OSPF单区域配置(cont)interface vlan 800Ip address 192.1.1.1 255.255.255.0ip ospf network point-to-pointip ospf cost 100!router ospf 64 router-id 11.1.1.1 network 192.1.1.0 0.0.0.255 area 0 network 11.1.1.0 0.0.0.255 area 0!interface vlan 800Ip address 192.1.1.2 255.255.255.0ip ospf network point-to-pointip ospf cost 100! router ospf 64 router-id 153.1.1.1 network 152.1.1.0 0.0.0.255 area 0 network 192.1.1.0 0.0.0.255 area 0 network 153.1.1.0 0.0.0.255 area 0!Int vlan 800: 192.1.1.1/24Loopback1 11.1.1.1/24Loopback1 153.1.1.1/24 A BLoopback0 10.1.1.1/24Loopback0 152.1.1.1/24OSPF Area0Int vlan 800: 192.1.1.2/24Cost=100单区域OSPF配置验证与查看 示例RouterA# show ip routeC 10.1.1.0/24 is directly connected, Loopback0C 11.1.1.0/24 is directly connected, Loopback1O 152.1.1.1/32 110,101 via 192.1.1.2(on int vlan 800)O 153.1.1.1/32 110,101 via 192.1.1.2(on int vlan 800)C 192.1.1.0/24 is directly connected, int v800RouterB # show ip routeO 11.1.1.1/32 110,101 via 192.1.1.1(on int vlan 800)C 152.1.1.0/24 is directly connected, Loopback0C 153.1.1.0/24 is directly connected, Loopback1C 192.1.1.0/24 is directly connected, int v800思考：思考：RouterB上为什么没有上为什么没有10.1.1.1/24的路由呢？的路由呢？2、查看OSPF相关信息查看OSPF邻居表Router# show ip ospf neighbor显示路由表的信息Router# show ip route清除 IP路由表的信息Router# clear ip route 在控制台显示 OSPF的工作状态Router# debug ip ospf查看OSPF邻居表Router# show ip ospf neighbor OSPF process: 1 AREA 0Neighbor ID Pri State DeadTime Neighbor Addr Interface2.2.2.2 1 FULL/DR 38 172.16.1.1 FastEthernet0/0问题OSPF包括哪些报文、作用是什么？影响OSPF邻居形成的原因有哪些？谢谢 谢谢! !