动态路由:OSPF(单区域)

网友投稿 273 2022-11-05

动态路由:OSPF(单区域)

动态路由:OSPF

OSPF:内部网关协议和外部网关协议开放式最短路径优先OSPF(Open Shortest Path First)是IETF组织开发的一个基于链路状态的内部网关协议(Interior Gateway Protocol)。

目前针对IPv4协议使用的是OSPF Version 2(RFC2328);针对IPv6协议使用OSPF Version 3(RFC2740)。如无特殊说明,本文中所指的OSPF均为OSPF Version 2。OSPF协议是因为 Internet 社区中需要为TCP/IP协议族引入具备强大功能的非专有内部网关协议 (IGP)。关于创建Internet通用互操作IGP的讨论从1988年就开始了,但直到 1991年才正式成形。当时OSPF 工作组请求为了 Internet 草案标准的发展而考虑OSPF。

OSPF 协议基于链路状态技术,不同于传统Internet 路由协议(如 RIP)中使用的基于距离矢量的算法。OSPF引入了一些新概念,如可变长度子网掩码(VLSM) 、路由汇总等。

自治系统(AS)

内部网关协议(IGP)IGP:内部网关路由协议,运行在AS内部的路由协议,主要解决AS内部的选路问题,发现,计算路由。主要协议有:RIP1/RIP2、OSPF、ISIS。外部网关协议(EGP)EGP:外部网关路由协议,运行在AS与AS之间的路由协议,他解决AS之间选路问题。主要协议有:BGP

按照协议类型分类:

距离矢量路由协议: RIP1/2、BGP(路由矢量协议)、EIGRP(高级距离矢量协议)路由器对全网拓扑不完全了解。是“传信的路由”,A发路由信息给B,B加上自己的度量值又发给C,路由表里的条目是听来的。

链路状态路由协议: OSPF、ISIS路由器对全网拓扑完全了解。是“传信的路由”,A将信息放在一封信里发给B,B对其不做任何改变,拷贝下来,并将自己的信息放在另一封信里,两封信一起给C,这样,信息没有任何改变和丢失,最后所有路由器都收到相同的一堆信,这一堆信就是LSDB。然后,每个路由器运用相同的SPF算法,以自己为根,计算出SPF Tree(即到达目的地的各个方案),选出最佳路径,放入路由表中。

OSPF工作过程:

1、建立邻居表:有两处决定是否建立邻接关系:当与邻居的双向通讯初次建立时。当网段中的DR和BDR发生变化时。OSPF在不同网络类型中,OSPF邻接关系建立的过程不同,分为广播网络,NBMA网络,点到点/点到多点网络。2、形成链路状态数据库(LSDB)建立邻接关系-->学习链路状态信息-->链路状态数据库-->Dijkstra算法--->最短路径树--->路由表

OSPF区域:

随着网络规模日益扩大,设备数量的增多会导致LSDB非常庞大,导致设备负担很重。OSPF协议通过将自治系统划分成不同的区域(Area)来解决上述问题。区域是从逻辑上将设备划分为不同的组,每个组用区域号(Area ID)来标识。区域的边界是设备,而不是链路。一个网段(链路)只能属于一个区域,或者说每个运行OSPF的接口必须指明属于哪一个区域。每个OSPF路由器值维护所在区域的完整链路状态信息

区域ID:十进制表示或者IP地址格式表示区域分为:骨干区域:Area 0,负责区域间路由信息传播非骨干区域

Router ID:OSPF区域内唯一标识路由器的IP地址

Router ID选取规则选取路由器loopback接口上数值最高的IP地址如果没有loopback接口,在物理端口中选取IP地址最高的也可以使用router-id命令指定Router ID

DR和BDR的选举方法

自动选举DR和BDR网段上Router ID最大的路由器将被选举为DR,第二大的将被选举为BDR手工选择DR和BDR优先级范围是0-255,数值越大,优先级越高,默认为1如果优先级相同,则需要比较Router ID如果路由器的优先级被设置为0,它将不参与DR和BDR的选举

路由器的优先级可以影响一个选举过程,但是它不能强制更换已经存在的DR或BDR路由器。

OSPF的组播地址:

224.0.0.5 :224.0.0.6:选举过程中,224.0.0.5会发送HELLO报文,当DR和BDR选举出来以后,非DR和BDR会通过224.0.0.6这个地址发送链路状态给DR和BDR,当DR收到普通路由器发来的链路状态的报文会通过224.0.0.5这个地址广播发送到网络中,告诉其他路由器。

OSPF的度量值为COST:

COST=10^8/BW;BW (百兆,是值接口带宽)最短路径是基于接口指定的代价(cost)计算的

接口类型 代价
ETHERNET 10
56K 1785

OSPF数据包

承载在IP数据包内,使用协议号89

OSPF的包类型 描述
Hello包 用于发现和维持邻居关系,选举DR和BDR
数据库描述包(DBD) 用于向邻居发送摘要信息以同步链路状态数据库
链路状态请求包(LSR) 在路由器收到包含新信息的DBD后发送,用于请求更详细的信息
数据状态更新包(LSU) 收到LSR后发送链路状态通告(LSA),一个LSU数据包可能包含多个LSA
链路状态确认包(LSAck) 确认已经收到DBD/LSU,每个LSA需要被分别确认

OSPF的七个状态:

OSPF将网络划分为四种类型

点到点网络(Point-to-Point):自动发现邻居,不需要DR/BDR、组播224.0.0.5广播多路访问网络(BMA):自动发现邻居、选举DR/BDR、组播224.0.0.5、224.0.0.6非广播多路访问网络(NBMA):手工指定邻居、选举DR/BDR,单播点到多点网络(Point-to-Multipoint):自动发现邻居,不需DR/BDR、组播224.0.0.5

OSPF的应用环境:

从以下几个方面考虑OSPF的使用:1、网络规模2、网络拓扑3、其他特殊要求4、路由器自身要求

OSPF的特点:

1、可适应大规模网络2、路由变化收敛速度快3、无路由环4、支持变长子网掩码VLSM5、支持区域划分6、支持以组播地址发送协议报

OSPF配置命令:

int loopback 0 //进入回环口IP并配置地址ip add 1.1.1.1 32ospf 1 router-id 1.1.1.1 //创建OSPF进程,配置路由ID,在回环接口模式下area 0 //进入区域0,区域ID可以用数字表示,也可以用IP表示,若区域0则是骨干区域network 1.1.1.1 0.0.0.0 //宣告OSPF区域内的直连网段,使用反掩码

reset ospf process //重置OSPF进程

实验配置:

R1的配置: sys [Huawei]sys R1 [R1]un in en //关闭提示信息 [R1]user-i co 0 [R1-ui-console0]idle 0 0 //永不超时 [R1-ui-console0]q [R1]int g0/0/0 [R1-GigabitEthernet0/0/0]ip add 192.168.10.1 24 [R1-GigabitEthernet0/0/0]un sh [R1-GigabitEthernet0/0/0]dis th [V200R003C00] # interface GigabitEthernet0/0/0 ip address 192.168.10.1 255.255.255.0 # return [R1-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1 [R1-GigabitEthernet0/0/1]ip add 12.0.0.1 24 [R1-GigabitEthernet0/0/1]un sh [R1-GigabitEthernet0/0/1]q [R1]int loop 0 [R1-LoopBack0]ip add 1.1.1.1 32 //设置回环口地址 [R1-LoopBack0]q [R1]ospf 1 //启用OSPF协议 [R1-ospf-1]area 0 [R1-ospf-1-area-0.0.0.0]net 192.168.10.0 0.0.0.255 //宣告网段,用反掩码 [R1-ospf-1-area-0.0.0.0]net 12.0.0.0 0.0.0.255 [R1-ospf-1-area-0.0.0.0]net 1.1.1.1 0.0.0.0 [R1-ospf-1-area-0.0.0.0]q [R1-ospf-1]q [R1] R2的配置: sys [Huawei]sys R2 [R2]un in en [R2]user-i co 0 [R2-ui-console0]idle 0 0 [R2-ui-console0]q [R2]int g0/0/1 [R2-GigabitEthernet0/0/1]ip add 12.0.0.2 24 [R2-GigabitEthernet0/0/1]un sh [R2-GigabitEthernet0/0/1]dis th [V200R003C00] # interface GigabitEthernet0/0/1 ip address 12.0.0.2 255.255.255.0 # return [R2-GigabitEthernet0/0/1]int g0/0/0 [R2-GigabitEthernet0/0/0]ip add 23.0.0.2 24 [R2-GigabitEthernet0/0/0]un sh [R2-GigabitEthernet0/0/0]q [R2]int loop 0 [R2-LoopBack0]ip add 2.2.2.2 32 [R2-LoopBack0]q [R2]ospf 1 [R2-ospf-1]are [R2-ospf-1]area 0 [R2-ospf-1-area-0.0.0.0]net 2.2.2.2 0.0.0.0 [R2-ospf-1-area-0.0.0.0]net 12.0.0.0 0.0.0.255 [R2-ospf-1-area-0.0.0.0]net 23.0.0.0 0.0.0.255 [R2-ospf-1-area-0.0.0.0]q [R2-ospf-1]q [R2] R3的配置: sys [Huawei]sys R3 [R3]un in en [R3]user-i co 0 [R3-ui-console0]idle 0 0 [R3-ui-console0]q [R3]int loop 0 [R3-LoopBack0]ip add 3.3.3.3 32 [R3-LoopBack0]q [R3]int g0/0/0 [R3-GigabitEthernet0/0/0]ip add 23.0.0.3 24 [R3-GigabitEthernet0/0/0]un sh Info: Interface GigabitEthernet0/0/0 is not shutdown. [R3-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1 [R3-GigabitEthernet0/0/1]ip add 192.168.20.1 24 [R3-GigabitEthernet0/0/1]un sh Info: Interface GigabitEthernet0/0/1 is not shutdown. [R3-GigabitEthernet0/0/1]q [R3] [R3]ospf 1 [R3-ospf-1]ar [R3-ospf-1]area 0 [R3-ospf-1-area-0.0.0.0]net 23.0.0.0 0.0.0.255 [R3-ospf-1-area-0.0.0.0]net 192.168.20.0 0.0.0.255 [R3-ospf-1-area-0.0.0.0]net 3.3.3.3 0.0.0.0 [R3-ospf-1-area-0.0.0.0]q [R3-ospf-1]q [R3]

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