OSPF核心技术基础知识详解.docx

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OSPF核心技术基础知识详解

一.1OSPF合同简介和特点

OSPF是OpenShortestPathFirst（即“开放最短路由优先合同”）缩写。

它是IETF（InternetEngineeringTaskForce）组织开发一种基于链路状态自治系统内部路由合同（IGP），用于在单一自治系统（Autonomoussystem，AS）内决策路由。

在IP网络上，它通过收集和传递自治系统链路状态来动态地发现并传播路由。

当前OSPF合同使用是第二版，最新RFC是2328。

为了弥补距离矢量合同局限性和缺陷从而发展出链路状态合同，OSPF链路状态合同有如下长处：

●适应范畴——OSPF支持各种规模网络，最多可支持几百台路由器。

●最佳途径——OSPF是基于带宽来选取途径

●迅速收敛——如果网络拓扑构造发生变化，OSPF及时发送更新报文，使这一变化在自治系统中同步。

●无自环——由于OSPF通过收集到链路状态用最短途径树算法计算路由，故从算法自身保证了不会生成自环路由。

●子网掩码——由于OSPF在描述路由时携带网段掩码信息，因此OSPF合同不受自然掩码限制，对VLSM和CIDR提供较好支持。

●区域划分——OSPF合同容许自治系统网络被划提成区域来管理，区域间传送路由信息被进一步抽象，从而减少了占用网络带宽。

●等值路由——OSPF支持到同一目地址多条等值路由

●路由分级——OSPF使用4类不同路由，按优先顺序来说分别是：

区域内路由、区域间路由、第一类外部路由、第二类外部路由。

●支持验证——它支持基于接口报文验证以保证路由计算安全性。

●组播发送——OSPF在有组播发送能力链路层上以组播地址发送合同报文，即达到了广播作用，又最大限度减少了对其她网络设备干扰。

OSPF链路状态合同有如下两个问题要注意：

●在初始发现过程中，链路-状态路由合同会在网络传播线路上进行洪泛（flood），因而会大大削弱网络传播数据能力。

●链路-状态路由对存储器容量和解决器解决能力敏感。

一.2OSPF支持网络类型

OSPF支持网络类型有：

图1.21点到点网络

1．Point-to-point

链路层合同是PPP或LAPB时，默认网络类型为点到点网络。

无需选举DR和BDR，当只有两个路由器接口要形成邻接关系时候才使用。

图1.22广播网络

2．Broadcast

链路层合同是Ethernet、FDDI、TokenRing时，默认网络类型为广播网，以组播方式发送合同报文。

图1.23非广播多路访问网络

3．NBMA

链路层合同是帧中继、ATM、HDLC或X.25，默认网络类型为NBMA。

手工指定邻居。

图1.24点到多点网络

4．Point-to-multipoint

没有一种链路层合同会被缺省以为是Point-to-Multipoint类型。

点到多点必然是由其她网络类型强制更改，常用做法是将非全连通NBMA改为点到多点网络。

多播hello包自动发现邻居，无需手工指定邻居。

NBMA与P2MP之间区别：

在OSPF合同中NBMA是指那些全连通、非广播、多点可达网络。

而点到多点网络，则并不需要一定是全连通。

NBMA是一种缺省网络类型。

点到多点不是缺省网络类型，点到多点必要是由其他网络类型强制更改。

NBMA用单播发送合同报文，需要手工配备邻居。

点到多点是可选，即可以用单播发送，又可以用多播发送报文。

在NBMA上需要选举DR与BDR，而在P2MP网络中没有DR与BDR。

此外，广播网中也需要选举DR和BDR。

一.2.1OSPF报文类型

OSPF报文类型一共有五种

●HELLO报文（HelloPacket）：

最惯用一种报文，周期性发送给本路由器邻居。

内容涉及某些定期器数值，DR，BDR，以及自己已知邻居。

HELLO报文中包具有RouterID、Hello/deadintervals、Neighbors、Area-ID、Routerpriority、DRIPaddress、BDRIPaddress、Authenticationpassword、Stubareaflag等信息，其中Hello/deadintervals、Area-ID、Authenticationpassword、Stubareaflag必要一致，相邻路由器才干建立邻居关系。

●DBD报文（DatabaseDescriptionPacket）：

两台路由器进行数据库同步时，用DBD报文来描述自己LSDB，内容涉及LSDB中每一条LSA摘要（摘要是指LSAHEAD，通过该HEAD可以唯一标记一条LSA）。

这样做是为了减少路由器之间传递信息量，由于LSAHEAD只占一条LSA整个数据量一小某些，依照HEAD，对端路由器就可以判断出与否已有了这条LSA。

●LSR报文（LinkStateRequestPacket）：

两台路由器互相互换过DBD报文之后，懂得对端路由器有哪些LSA是本地LSDB所缺少或是对端更新LSA，这时需要发送LSR报文向对方祈求所需LSA。

内容涉及所需要LSA摘要。

●LSU报文（LinkStateUpdatePacket）：

用来向对端路由器发送所需要LSA，内容是多条LSA（所有内容）集合。

●LSAck报文（LinkStateAcknowledgmentPacket）用来对接受到DBD,LSU报文进行确认。

内容是需要确认LSAHEAD（一种报文可对各种LSA进行确认）。

一.3OSPF邻居状态机

●Down：

邻居状态机初始状态，是指在过去Dead-Interval时间内没有收到对方Hello报文。

●Attempt：

只合用于NBMA类型接口，处在本状态时，定期向那些手工配备邻居发送HELLO报文。

●Init：

本状态表达已经收到了邻居HELLO报文，但是该报文中列出邻居中没有包括我RouterID（对方并没有收到我发HELLO报文）

●2-Way：

本状态表达双方互相收到了对端发送HELLO报文，建立了邻居关系。

在广播和NBMA类型网络中，两个接口状态是DROther路由器之间将停留在此状态。

其她状况状态机将继续转入高档状态。

●ExStart：

在此状态下，路由器和它邻居之间通过互相互换DBD报文（该报文并不包括实际内容，只包括某些标志位）来决定发送时主/从关系。

建立主/从关系重要是为了保证在后续DBD报文互换中可以有序发送。

Exchange：

路由器将本地LSDB用DBD报文来描述，并发给邻居。

Loading：

路由器发送LSR报文向邻居祈求对方DBD报文。

Full：

在此状态下，邻居路由器LSDB中所有LSA本路由器全均有了。

即，本路由器和邻居建立了邻接（adjacency）状态。

注：

红色状态是指稳定状态（down、two-way、full），其她状态则是在转换过程中瞬间（普通不会超过几分钟）存在状态。

本路由器和状态也许与对端路由器状态不相似。

例如本路由器邻居状态是Full，对端邻居状态也许是Loading。

OSPF是基于链路状态算法路由合同，所有对路由信息描述都是封装在LSA中发送出去。

LSA依照不同用途分为不同种类，当前使用最多是如下五种LSA：

●RouterLSA（Type=1）：

是最基本LSA类型，所有运营OSPF路由器都会生成这种LSA。

重要描述本路由器运营OSPF接口连接状况，耗费等信息。

对于ABR，它会为每个区域生成一条RouterLSA。

这种类型LSA传递范畴是它所属整个区域。

●NetwrokLSA（Type=2）：

本类型LSA由DR生成。

对于广播和NBMA类型网络，为了减少该网段中路由器之间互换报文次数而提出了DR概念。

一种网段中有了DR之后不但发送报文方式有所变化，链路状态描述也发生了变化。

在DROther和BDRRouterLSA中只描述到DR连接，而DR则通过NetworkLSA来描述本网段中所有已经同其建立了邻接关系路由器。

（分别列出它们RouterID）。

同样，这种类型LSA传递范畴是它所属整个区域。

●NetworkSummaryLSA（Type=3）：

本类型LSA由ABR生成。

当ABR完毕它所属一种区域中区域内路由计算之后，查询路由表，将本区域内每一条OSPF路由封装成NetworkSummaryLSA发送到区域外。

LSA中描述了某条路由目地址、掩码、耗费值等信息。

这种类型LSA传递范畴是ABR中除了该LSA生成区域之外其她区域。

●ASBRSummaryLSA（Type=4）：

本类型LSA同样是由ABR生成。

内容重要是描述到达本区域内部ASBR路由。

这种LSA与Type3类型LSA内容基本同样，只是Type4LSA描述目地址是ASBR，是主机路由，因此掩码为0.0.0.0。

这种类型LSA传递范畴与Type3LSA相似。

●ASExternalLSA（Type=5）：

本类型LSA由ASBR生成。

重要描述了到自治系统外部路由信息，LSA中包括某条路由目地址、掩码、耗费值等信息。

本类型LSA是唯一一种与区域无关LSA类型，它并不与某一种特定区域有关。

这种类型LSA传递范畴整个自治系统（STUB区域除外）。

●ASExternalLSA（Type=7）：

类型7LSA被应用在非完全末节区域中（NSSA）。

一.4区域种类

区域特性决定着它可以接受路由信息类型。

也许区域类型涉及如下几种：

●原则区域：

这个默认区域接受链路状态更新、路由汇总和外部路由信息。

●骨干区域（转发区域）：

骨干区域是连接所有其她区域中心点。

骨干区域区域号总是“0”。

所有其她区域都连接到这个区域以互换路由信息。

OSPF骨干区域拥有所有原则区域特性。

●末节区域：

这种区域不接受任何自治系统外部路由信息，例如非OSPF网络信息。

如果路由器需要连接AS外网络，它们应用缺省0.0.0.0路由。

末节区域不能包括ASBR。

●完全末节区域：

这种区域不接受任何AS外部路由，也不接受AS内部其她区域汇总信息。

如果路由器需要发送数据到外部网络或是其她区域，它使用缺省路由发送数据包。

完全末节区域不能包括ASBR。

●非完全末节区域（NSSA）：

NSSA是对OSPFRFC补充。

这种区域定义了类型7LSA。

NSSA提供类域末节区域和完全末节区域同样好处。

但是，在NSSA中容许存在ASBR，这点与末节区域不同。

为理解决ASE路由（自治系统外部路由）单向传递问题，NSSA中重新定义了一种LSA——Type7类型LSA，作为区域内路由器引入外部路由时使用，该类型LSA除了类型标记与Type5不相似之外，其他内容基本同样。

这样区域内路由器就可以通过LSA类型来判断与否该路由来自本区域内。

合同规定：

在NSSAABR上将NSSA内部产生Type7类型LSA转化为Type5类型LSA再发布出去，并同步更改LSA发布者为ABR自己。

STP基本原理

基本思想：

在网桥之间传递特殊消息（配备消息，也称作BPDU消息），包括足够信息做如下工作：

从网络中所有网桥中，选出一种作为根网桥（Root）

计算本网桥到根网桥最短途径

对每个LAN，选出离根桥近来那个网桥作为指定网桥，负责所在LAN上数据转发

网桥选取一种根端口，该端口给出途径是此网桥到根桥最佳途径选取

拟定除根端口之外包括于生成树上端口（指定端口）

BPDU作用

⏹选举根桥

⏹检测发生环路位置

⏹制止环路发生

⏹告示网络状态变化

⏹