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开放最短路径优先协议OSPF

 

开放最短路径优先协议OSPF

 

IETF(公有标准)定义的一种基于链路状态的内部网关路由协议(IGP)。支持中到大型企业网络(路由器数量100台左右、路由条目2-3万条、功能多)、属于无类协议,支持VLSMCIDR

 

版本:V1(实验室)、V2(支持IPv4)、V3(同时支持IPv4IPv6--双栈模式)

 

算法:采用的SPF算法(迪杰斯特拉),即最小生成树算法(传递拓扑和路由信息)

 

特点:1、不易环路-ospf区域内采用SPF最短路径算法,是不存在路由环路的,OSPF区域间传递路由信息的时候,传递的是路由协议,也就是说OSPF区域之间传递路由信息的时候,可能会产生路由环路。

 

2、收敛速度--支持触发更新,能够快速检测并通告自治系统内的拓扑变化;

 

3、扩展性--支持IPv6

 

4、支持认证:支持明文和密文认证

 

5QOS属性:在IPv4报文的TOS字段中ip precedence值设置为6,将OSPF协议设置成高优先级,在网络环境差的情况下可以优先转发。

 

6OSPF使用的IP协议号为89,支持组播发送报文(224.0.0.5/224.0.0.6

 

 

 

工作原理:OSPF要求区域内每台运行OSPF的路由器都了解区域内的链路状态信息,这样才能计算出到达目的地的最优路径。首先路由器之间发送hello报文建立邻居和邻接关系,形成邻居表;邻居之间通过LSA泛洪交互拓扑信息,LSA中包含了路由器已知的接口IP地址、掩码、开销和网络类型等信息,收到LSA的路由器都可以根据LSA提供的信息建立自己的链路状态数据库LSDB形成拓扑表;路由器在LSDB的基础上使用SPF算法进行运算,建立起到达每个网络的最短路径树,通过计算得出到达每个目的网络的最优路由并将其加入到IP路由表中,形成路由表

 

 

 

网络类型:hello报文发送周期/存活周期----2410S/40S 35630S/120S

 
  1. 环回口Loopback:(不主动发送hello消息;宣告环回口时默认发送32位的主机路由;当该接口类型修改为p2p时,才可以发送正常的路由)

  2. 广播broadcost:以太网接口(选举DR/BDR,支持组播/单播报文发送)

  3. 非广播NBMA non-broadcos :串行接口--帧中继的主接口/多点子接口/ATM(选举DR/BDR,默认不支持组播报文发送,指定neighbor后支持单播报文发送)

  4. 点到点Point to point:串行接口--HDLC/PPP/帧中继的子接口(不选举DR/BDR;支持组播/单播报文发送;只能建立一个邻居)

  5. 点到多点Point to multipoint:帧中继(默认不对应任何接口需手工指定;支持组播/单播报文发送,不选DR/BDR,默认发送32位主机路由)

  6. 点带多点非广播Point to multipoint non-broadcost:帧中继(默认不对应任何接口需手工指定;不支持组播报文发送,指定neighbor后支持单播报文发送,不选举DR/BDR,默认发送32位的主机路由)

     

    邻居和邻接关系建立的过程如下:

     

    1Down:这是邻居的初始状态,表示没有从邻居收到任何信息。

    2Attempt:此状态只在NBMA/点到多点非广播网络上存在,表示没有收到邻居的任何信息,但是已经周期性的向邻居发送报文,发送间隔为Hello发送周期。如果四倍Hello发送周期内未收到邻居的Hello报文,则转为Down状态。

    3Init:在此状态下,路由器已经从邻居收到了Hello报文,但是自己不在所收到的Hello报文的邻居列表中(路由器ID),尚未与邻居建立双向通信关系。

    42-Way:在此状态下,双向通信已经建立,但是没有与邻居建立邻接关系。这是建立邻接关系以前的最高级状态(邻居关系已建立,可以发送hello报文)。

    -广播、非广播网络:选举指定/备份路由器DR/BDRfull)、DR Others2-way

    -比较参选路由器OSPF优先级0-255,默认10没有参选资格,值越高越优先

    -优先级相同时,继而比较路由器ID,值越高越优先DR/BDR选举不支持抢占)

    -点到点网络/点到多点(非广播)不需要选举主/备份路由器DR/BDR

    注:DR Others只和DR/BDR建立邻居/邻接关系,DR Others发送跟新给DR/BDR时使用组播地址224.0.0.6DR/BDRDR Others之间同步跟新时使用组播地址224.0.0.5选举时间为4倍的hello时间(wait interval40S120S

    5ExStart:这是形成邻接关系的第一个步骤,邻居状态变成此状态以后,路由器开始向邻居发送DBD报文。主从关系是在此状态下形成的,初始DBD序列号也是在此状态下决定的,在此状态下发送的DBD报文不包含链路状态描述。

    路由器使用DBD报文进行主从路由器(Master/Slave)的选举和数据库摘要信息交互过程:

    -邻居状态变为ExStart以后,RTARTB发送第一个DBD报文(载荷为空),在这个报文中,DBD序列号被设置为X(假设),RTA宣告自己为主路由器。RTB也向RTA发送第一个DBD报文,在这个报文中,DBD序列号被设置为Y(假设)。RTB也宣告自己为主路由器。由于RTBRouter IDRTA的大,所以RTB应当为主路由器(DBD中包含MTUrouter ID,思科默认开启MTU一致性检测)。

    -主路由器(MAster):发起第一个DBD报文;确认序列号

    -从路由器(Slave):仅仅对主路由器发送的DBD报文做确认

    6Exchange:此状态下路由器相互发送包含链路状态信息摘要的DBD报文,描述本地LSDB的内容。

    7Loading:相互发送LSR报文请求LSA,互相发送LSU/LSACK报文互相同步LSA

    8Full:路由器的LSDB已经同步(邻接关系已建立,可以发送helloLSDB、路由信息)。

     

    OSPF建立邻居、邻接关系需要满足的条件:

  1. 版本必须一致(OSPF报头中/2-way

  2. Router ID不能冲突(OSPF报头中/2-way

  3. 直连路由器两端的区域号Area保持一致;和接收端口所属区域的Area ID不一致,但是值为0,表示属于骨干区域,而且是在一个虚连接上发送的;OSPF报头中/2-way

  4. 认证类型和认证密钥保持一致(OSPF报头中/2-way

  5. 掩码保持一致(HELLO报文中/2-way)广播/非广播网络中需保持一致

  6. Hello时间、Dead时间保持一致(HELLO报文中/2-way

  7. Option字段中,E位和N位区域类型保持一致(HELLO报文中/2-way

  8. 直连链路两端的MTU值保持一致(first DBD报文中)

  9. 直连链路两端的网络类型匹配,否则FULL状态下不能交互LSA


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