第八章 OSPF 路由协议
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第八章 OSPF 路由协议
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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
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8.1 OSPF 简介
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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
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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
8.1.1 OSPF 优点
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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
8.1.2 OSPF 缺点
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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
8.1.3 OSPF 封装
IP Header
Protocol Number
Frame Header
CRCPacket Payload
Frame Payload
89 - OSPF 88 - EIGRP6 - TCP17 - UDP
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8.1.3 OSPF 封装 OSPF LSP 的五种类型
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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) 。
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Hello
afadjfjorqpoeru39547439070713
Router IDHello/dead intervalsNeighborsArea-IDRouter priorityDR IP addressBDR IP addressAuthentication passwordStub area flag
* * * *
* 条目在邻居关系中必须匹配
Hello
A
D E
CB
8.1.4 Hello 协议
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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。
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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
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8.1.6 OSPF 算法 OSPF 使用 Dijkstra’s SPF 算法
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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
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8.2 基本 OSPF 配置
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8.2.1 实验拓扑 单域 OSPF
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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。
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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 。
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8.2.3 network 命令
例:配置路由器 R2R2(config)#router ospf 1R2(config-router)#network 192.168.12.0 0.0.0.255 area 0R2(config-router)#network 192.168.23.0 20.0.0.255 area 0
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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。
8.2.4 OSPF 路由器 ID
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8.2.4 OSPF 路由器 ID
R2(config-router)#router-id 2.2.2.2
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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
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8.2.5 验证 OSPF R2#show ip ospf
Routing Process “ospf 1” with ID 2.2.2.2Start 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 metricInitial 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>
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8.2.5 验证 OSPF R2#show ip ospf interface
Serial0/0/0 is up , line protocol is upInternet Address 192.168.12.2/24 , Area 0Process ID 1 , Router ID 2.2.2.2 , Network Type POINT_TO_POINT , Cost:781Transmit Delay is 1 sec , State POINT_TO_POINT ,Timer intervals configured , Hello 10 , Dead 40 , Wait 40 , Retransmit 5Hello due in 00;00;05Supports Link-local Signaling (LLS)IETF NSF helper support enabledIETE NSF helper support enabled Index 1/1 , flood queue length 0Next 0x0(0)/0x0(0)Last flood scan length is 1 , maximum is 1Last flood scan time is 0 msec , maximum is 0 msecNeighbor Count is 1 , Adjacent neighbor count is 1Adjacent with neighbor 1.1.1.1Suppress hello for 0 neighbor(s)
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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
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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
count1.1.1.1 1.1.1.1 240 0x80000005 0x00BA35 32.2.2.2 2.2.2.2 1308 0x80000008 0x00D7C0 53.3.3.3 3.3.3.3 1310 0x80000004 0x00282D 54.4.4.4 4.4.4.4 44 0x80000007 0x009AFE 3
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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
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8.3 OSPF 度量
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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
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8.3.1 OSPF 度量
Topology Table Net Cost Out Interface10.2.2.0 7 To010.3.3.0 17 To010.3.3.0 20 E0
TokenRing
Cost=10
Cost=6FDDI
Cost=1
A B C
选作到达 网络 10.3.3.0 的最佳路径。
10.1.1.0/24 10.2.2.0/24 10.3.3.0/24
10.4.4.0/24
Cost=10
E0
To0
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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
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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
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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
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8.4 OSPF 和多路访问网络
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8.4.1 OSPF 支持的网络类型
Point-to-Point
NBMA
Broadcast Multiaccess
X.25Frame Relay
广播多路访问
点到点
非广播多路访问
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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。
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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
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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
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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
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8.4.4 OSPF 接口优先级
Broadcast Network
61.64.0.2/24 E0
61.64.0.1/24E0
S0200.2.1.2/30
A
B
Broadcast Network
Point-to-Point Network
E1172.16.0.2/24
172.16.0.1/24E0 S0
201.2.1.2/30
201. 2.1.1/30S0D
C
Point-to-Point Network
200. 2.1.1/30S1
DR of 61.64.0.0/24
DR of 172.16.0.0/24
例:假设所有路由器的优先级相同
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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
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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 1Designated Router(ID)1.1.1.1 , Interface address 192.168.1.1Backup Designated Router(ID)2.2.2.2 , Interface address 192.168.1.2Timer intervals configured , Hello 10 , Dead 40 , Wait 40 , Retransmit 5Hello 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 3Adjacent with neighbor 2.2.2.2 ( Backup Designated Router) Adjacent with neighbor 3.3.3.3Adjacent with neighbor 4.4.4.4
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8.5 更多 OSPF 配置
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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
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8.5.2 OSPF 度量修改 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}
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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 secondsRouter(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
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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。
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总结 配置
–R1(config)#router ospf process-id–Router(config-router)#network network-address wildcard-mask area area-id–Router(config-router)# ip ospf priority –Router(config-router)# default-information originate
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总结 验证
–show ip protocol–show ip route–show ip ospf interface–show ip ospf neighbor