黄骅市官方网站,中国网站设计师联盟,百度搜索不到公司网站,在哪里可以免费做个人网站随着Internet技术在全球范围的飞速发展#xff0c;OSPF已成为目前应用最广泛的路由协议之一。OSPF#xff08;Open Shortest Path First#xff09;路由协议是由IETF#xff08;Internet Engineering Task Force#xff09;IGP工作组提出的#xff0c;是一种基于SPF算法的…随着Internet技术在全球范围的飞速发展OSPF已成为目前应用最广泛的路由协议之一。OSPFOpen Shortest Path First路由协议是由IETFInternet Engineering Task ForceIGP工作组提出的是一种基于SPF算法的路由协议目前使用的OSPF协议是其第2版。
OSPF 概述
OSPF的特性及术语
OSPF的特性
OSPFOpen Shortest Path First开放最短路由优先协议是一种典型的链路状态路由协议。在 IP 网络上它通过收集和传递自治系统的链路状态来动态地发现并传播路由。采用OSPF的路由器彼此交换并保存整个网络的链路信息从而掌握整个网络的拓扑结构独立计算路由。因为RIP路由协议不能服务于大型网络所以IETF的IGP工作组特别开发出链路状态协议——OSPF。OSPF作为一种内部网关协议Interior Gateway ProtocolIGP用于在同一个自治系统中的路由器之间交换路由信息。 OSPF的特性如下 1快速收敛 2能够适应大型网络 3能够正确处理错误路由信息 4使用区域能够减少单个路由器的CPU负担构成结构化的网络 5是无类别的路由协议完全支持CIDR和VLSM 6支持多条路径等价负载均衡 7使用组播地址来进行信息互通减少了非OSPF路由器的负载 8使用路由标签来表示来自外部区域的路由 9支持简单口令和MD5认证 10OSPF路由协议的管理距离是110 11OSPF路由协议采用开销Cost作为度量标准。
术语
1链路Link链路就是路由器用来连接网络的接口。 2链路状态Link State用来描述路由器接口及其与邻居路由器的关系。所有链路状态信息构成链路状态数据库。 3最短路径优先SPF算法SPF算法是OSPF路由协议的基础。SPF算法有时也被称为Diikstra算法这是因为最短路径优先算法是Dijkstra发明的。利用SPF路由器独立地计算出到达任意目的地的最佳路由。 4区域Area指有相同的区域标志的一组路由器和网络的集合。在同一个区域内的路由器有相同的拓扑结构数据库。 5自治系统Autonomous System采用同一种路由协议交换路由信息的路由器及其网络构成一个自治系统。 6成本Cost也称为链路开销用来描述从接口发送数据包所需要花费的代价带宽越大开销越小。成本的计算公式为 1 0 8 / 带宽 b p s 10^8/带宽bps 108/带宽bps带宽是接口下使用bandwidth命令设置的值。例如默认情况下快速以太网的带宽为100Mbps所以开销是1。 如结果出现小数会舍弃小数部分取整如果整数部分为0则Cost记为1 7邻接Adjacencies路由器之间以交换路由信息为目的而建立起来的一种关系。 8链路状态数据库Link State Database代表网络的拓扑结构其中包含了网络中所有的路由器的链路状态信息。在一个区域内的所有的路由器有着相同的链路状态数据库。 9拓扑结构数据库Topological Database也叫链路状态数据库。 10转发数据库Forwarding Database/路由表Routing Table每个路由器对自己的拓扑结构数据库运行SPF算法得出的路由条目每台路由器的路由表是不相同的。
邻居及邻接关系
OSPF网络类型
根据路由器所连接的物理网络不同OSPF将网络主要划分为四种类型广播多路访问Broadcast Multi AccessBMA型、非广播多路访问None Broadcast Multi AccessNBMA型、点到点型Point-to-Point、点到多点型Point-to-MultiPoint。
网络类型确定性特性是否选举DRHello间隔/sDead间隔/s广播多路访问Ethernet是1040非广播多路访问Frame Relay、X.25是30120点到点PPP、HDLC否1040点到多点管理员配置否30120 Hello协议
在网络中OSPF路由器可以周期性发送Hello包来建立和维持邻接关系。管理OSPF的Hello包交换的规则称为Hello协议Hello Protocol。Hello包的发送周期与OSPF网络类型有关。当Hello包中的几个字段的内容互相一致时相邻的OSPF路由器才有可能形成Neighbor关系Neighbor保存在 Neighbor表里。Hello协议的目的如下 1用来发现OSPF Neighbor 2Hello包包含了多个需要OSPF路由器协商的参数以形成Neighbor的关系 3可以用来维持邻接关系 4用来确定DRBDR路由器的选择。尽管Hello包比较小但它含有OSPF的报头。 各个字段的含义如下 1版本定义所采用的OSPF路由协议的版本。 2类型定义OSPF报文类型OSPF数据包共有五种。 3包长度定义整个数据包的长度。 4路由器ID路由器的32位长的一个惟一标识符以IP地址来表示。 5区域ID用于区分OSPF数据包属于的区域号所有的OSPF数据包都属于个特定的OSPF区域。 6校验和用于标记数据包在传递时有无错误。 7身份认证类型定义OSPF认证类型。OSPF认证类型有如下3种 0 表示不进行认证是默认的类型 1 表示采用简单口令认证 2 表示采用MD5认证 8身份认证包含OSPF认证信息长为8个字节。 9网络掩码指发送接口的网络掩码必须与接收接口的网络掩码相同以确保它 们位于同一个网段中。 10Hello间隔邻居路由器发送Hello包的周期。 11路由器优先级在选择DR和BDR时使用优先级越高被选为DR或BDR的可能性越大。每个接口上都会有优先级如果优先级为0时表示不参加DR、BDR选举。 12失效间隔路由器在认为其邻居路由器失效之前等待接收来自邻居Hello包的时间。默认是Hello间隔的4倍。 13指定路由器DR和备用指定路由器BDR在多路访问网络上可能存在多个路由器为了避免路由器之间建立完全邻接关系而引起的大量开销OSPF要求在区域中选举一个 DR每个路由器都与之建立完全邻接关系。DR负责收集所有的链路状态信息并发布给其他路由。选举DR的同时也选举出一个BDR在DR失效的时候BDR 担负起DR的职责而且所有其他路由器只与DR和BDR建立邻接关系出于这个原因DR和BDR有它们自己的组播地址 224.0.0.6。当DR和BDR需要发送一个链路状态更新Link State UpdateLSU时它会将更新发送给组播地址 224.0.0.5对应所由路由器而非DR/BDR路由器将它们的链路状态更新发送到地址224.0.0.6。 (14)邻居是与之交换更新以同步数据库的另一台路由器。
OSPF状态
OSPF路由协议依靠5种不同的数据包来识别它们的邻居并更新链路状态信息。
类型描述Type 1HelloOSPF使用Hello分组建立和维护邻接关系。在一个路由器能够给其他路由器分发它的邻居信息前必须先问候它的邻居们。Type 2数据库描述Database DescriptionDBD分组DBD分组不包含完整的“链路状态数据库”信息只包含数据库中每个条目的概要。当一个路由器首次连入网络或者刚刚从故障中恢复时它需要完整的“链路状态数据库”信息。此时该路由器首先通过hello分组与邻居们建立双向通信关系然后将会收到每个邻居反馈的DBD分组。新连入的这个路由器会检查所有概要然后发送一个或多个链路状态请求分组取回完整的条目信息。Type 3链路状态请求Link State RequestLSR分组LSR分组用来请求邻居发送其链路状态数据库中某些条目的详细信息。当一个路由器与邻居交换了数据库描述分组后如果发现它的链路状态数据库缺少某些条目或某些条目已过期就使用LSR分组来取得邻居链路状态数据库中较新的部分。Type 4链路状态更新Link State UpdateLSU分组LSU分组被用来应答链路状态请求分组也可以在链路状态发生变化时实现洪泛(flooding)。在网络运行过程中只要一个路由器的链路状态发生变化该路由器就要使用LSU用洪泛法向全网更新链路状态。Type 5链路状态确认Link State AcknowledgmentLSAck分组LSAck分组被用来应答链路状态更新分组对其进行确认从而使得链路状态更新分组采用的洪泛法变得可靠。
在OSPF邻接关系建立的过程中接口可以处于下面7种状态之一并且从Down状态到FullAdiacency状态逐步进行。 1Down 没有收到任何Hello包的时候或是在DeadInterval中没有收到Hello包。 2Init 收到第一个Hello包就进入Init状态。路由器在建立任何关系之前必须先从一个邻居路由器那里收到一个 Hello包。 3Two-Way 当路由器看到自己的路由器ID在邻居发来的Hello包里就宣布与对方进入Two-Way状态。如果是多路访问型网络就进入DR与BDR选举的过程。
4Exstart Exstart状态是用DBDDatabase Description数据库描述数据包建立的两台路由器通过DBD数据来决定Master/Slave关系并利用DBD数据包来交换数据库信息。 5Exchange 邻居路由器使用DBD数据包来相互发送它们的链路状态信息。 6Loading 在相互描述各自的链路状态数据库后路由器用LSR数据包来请求更新完整的信息。当路由器收到一个LSR数据包后它会用LSU进行回应LSU数据包需要LSAck进行确认。 7Full Adiacency 完成了LSA的交换路由器进入Full Adjacency状态。每台路由器都维护着一张邻居路由器列表。
OSPF协议配置
OSPF在有组播发送能力的链路层上以组播地址发送协议报文既达到了广播的作用又最大程度地减少了对其他网络设备的干扰。OSPF可以划分区域路由更新信息只在本区域内传播不同域间不交换路由信息以减少路由存储和维护的信息量。其中区域是在逻辑上将路由器划分为不同的区域不同的区域间通过ABR边界路由器来传递路由信息。划分区域给OSPF协议的处理带来了很大的变化。每一个网段必须属于一个区域或者说每个运行OSPF协议的接口必须指明属于某一特定的区域每个区域用区域号Area ID来标识。区域号是一个32位的无符号整数范围0~4 294 967 295其中区域ID为0也可以表示为0.0.0.0时表示的是主干区域。
OSPF基本配置命令说明
router ospf该命令用来启动OSPF进程命令格式为“router ospf Process ID”其中Process IDPID是OSPF的进程号它的范围是 1~65 535process ID可以在指定范围内随意设置它只对本地路由器内部有意义不同的路由器PID可以相同也可以不同。network ip该命令用来定义参与OSPF的子网地址它的命令的格式为“network ip 子网号 子网掩码的反码 area 区城号”在单个IP地址参与OSPF时也使用此命令。range该命令用于定义某一特定范围子网的聚合它的命令格式为“area 区域号 range 子网地址 子网掩码 ”。passive-interface该命令用来配置OSPF的被动接口。distribute-list该命令用来配置路由器的过滤功能。OSPF可以引入其他路由协议产生的路由引入后还可以作为自己的外部路由在整个自治系统内传播。OSPF可以引入的外部路由有多种包括静态路由、RIP 等内部网关协议和BGP外部网关协议的路由信息。OSPF路由过滤功能与RIP完全相同配置方法也基本一致。distance该命令用来配置或改变OSPF的管理距离。
以下3个命令用来配置引入外部路由到OSPF时的参数 7. redistribute metric该命令用来配置引入外部路由的花费值metric。metric值范围为0~16 777 214。 8. redistribute tag该命令用来配置引入外部路由时默认的标记值。标记能告诉OSPF外部路由来源于什么路由协议。标记值为一个32位的数值范围为0~4 294 967 295。 9. redistribute connected metric-type该命令用来设置引入外部路由时默认的外部路由类型OSPF中外部路由类型有类型1和类型2两种分别对应两种不同的路由花费值的计算方式默认情况下使用类型2可通过命令“redistribute connected metric-type”修改外部路由类型。
配置命令的使用
配置参与OSPF的网络地址 router-test ( config) #router ospf 10 router-test ( config-router) #network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0 router-test ( config-router) exit router-test ( config) # exit Router-test# 配置单个IP地址参与OSPF router-test ( config )# router ospf 10 Router-test( config-router) network 192. 168. 1.1 0. 0. 0. 0 area 0 router-test ( config-router) #exit router-test ( config) # exit Router-test# 使用area range命令定义参与OSPF的子网地址。 router-test ( config )# router ospf 10 router-test ( config-router) # area 0 range 212. 37. 123. 0 255. 255. 255. 0 router-test ( config-router) #exit router-test ( config) # exit Router-test# 配置被动接口。 路由器的配置命令 router-test ( config )# router ospf 10 router-test ( config-router) #passive-interface ethernet0 router-test ( config-router) #exit router-test ( config) # exit Router-test# 另外第三层交换机的配置命令如下 router-test( config )#router ospf 60 router-test( config-router)#passive-interface vlan10 router-test( config-router) #end router-test# 配置路由过滤 router-test ( config )#access-list 12 deny any router-test ( config )# router ospf 10 router-test ( config-router) #distribute-list 10 out serial 0 router-test ( config-router) #end (end 直接退回到用户特权模式) Router-test# 配置管理距离 router-test ( config )# router ospf 10 router-test ( config-router) # distance 100 router-test ( config-router) #end Router-test# 配置引入外部路由的花费值 router-test ( config )# router ospf 10 router-test ( config-router) # redistribute metric 200 router-test ( config-router) #end Router-test# 配置引入外部路由时默认的标记值 router-test ( config )# router ospf 10 router-test ( config-router) # redistribute tag 100 router-test ( config-router) #end Router-test# 配置引入外部路由时默认的外部路由类型。 router-test ( config )# router ospf 10 router-test ( config-router) #redistribute connected metric-type 1 subnets router-test ( config-router) #end Router-test# 配置案例 路由器R1的配置 Routerenable Router#configure terminal Router(config)#hostname R1 R1(config)#interface FastEthernet0/0 R1(config-if)#ip address 10.1.1.1 255.255.255.0 R1(config-if)#no shutdown R1(config-if)#exit R1(config)#interface FastEthernet0/1 R1(config-if)#ip address 12.12.12.1 255.255.255.0 R1(config-if)#no shutdown R1(config-if)#exit R1(config)#interface loopback 0 R1(config-if)#ip address 1.1.1.1 255.255.255.0 R1(config-if)#no shutdown R1(config-if)#exit R1(config)#router ospf 1 R1(config-router)#network 10.1.1.0 0.0.0.255 area 0 R1(config-router)#network 12.12.12.0 0.0.0.255 area 0 路由器R2的配置 Routerenable Router#configure terminal Router(config)#hostname R2 R2(config)#interface FastEthernet0/0 R2(config-if)#ip address 12.12.12.2 255.255.255.0 R2(config-if)#no shutdown R2(config-if)#exit R2(config)#interface FastEthernet0/1 R2(config-if)#ip address 23.23.23.2 255.255.255.0 R2(config-if)#no shutdown R2(config-if)#exit R2(config)#interface loopback 0 R2(config-if)#ip address 2.2.2.2 255.255.255.0 R2(config-if)#no shutdown R2(config-if)#exit R2(config)#router ospf 1 R2(config-router)#network 23.23.23.0 0.0.0.255 area 0 R2(config-router)#network 12.12.12.0 0.0.0.255 area 0 路由器R3的配置 Routerenable Router#configure terminal Router(config)#hostname R3 R3(config)#interface FastEthernet0/0 R3(config-if)#ip address 23.23.23.3 255.255.255.0 R3(config-if)#no shutdown R3(config-if)#exit R3(config)#interface FastEthernet0/1 R3(config-if)#ip address 192.168.1.3 255.255.255.0 R3(config-if)#no shutdown R3(config-if)#exit R3(config)#interface loopback 0 R3(config-if)#ip address 3.3.3.3 255.255.255.0 R3(config-if)#no shutdown R3(config-if)#exit R3(config)#router ospf 1 R3(config-router)#network 23.23.23.0 0.0.0.255 area 0 R3(config-router)#network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0 show ip route 该命令用来查看路由表 show ip protocols 该命令显示路由器上启动的IP路由协议并对每种协议有用的信息给出一个汇总 show ip ospf 该命令显示OSPF进程及其细节如路由器运行SPF算法的次数 show ip ospf neighbor 该命令用来查看OSPF邻居及其状态 show ip ospf interface f0/0 该命令可以查看运行OSPF所有或特定接口的情况。如果该命令后面跟路由器的具体接口那么只显示特定接口的信息否则显示所有运行OSPF协议的接口信息。 show ip ospf database 该命令用来查看OSPF链路状态数据库
理论习题
OSPF是一种典型的链路状路由协议OSPF路由协议的管理距离是110OSPF路由协议利用开销为度量标准OSPF路由器利用最短路径优先算法独立地计算出到达任意目的地的路由。默认情况下快速以太网的开销是1OSPF将网络划分为四种类型BMA广播多路访问型、NBMA非广播多路访问型、Point-to-Point点到点型、点到多点Ethernet的Hello Interval为10秒Dead Interval为40秒。NBMA网络的Hello Interval为30秒Dead Interval为120秒OSPF路由器可以周期性发送Hello包来建立和维持邻接关系当DR和BDR需要发送一个 LSU时它会将更新发送给组播地址224.0.0.5OSPF接口优先级的范围是0~255。OSPF路由进程process-id必须指定范围在1~65535网络区域为0的区域称为主于区域。show ip ospf neighbor用来查看邻居及其状态OSPF通过简单口令认证和信息摘要MD5认证两种方法启用认证功能OSPF路由器的类型分为内部路路由器、主干路由器、ABR、ASBROSPF区域类型包括标准区域、主干区域、末节区域、完全末节区域、NSSAABR区域负责把LSA Type 7转换成LSA Type 5OSPF 路由汇总的两种类型包括区城间路由汇总、外部路由汇总如何确定路由器ID? (1)如果在OSPF进程中指定了路由器ID那么这是最优先的。 (2)如果没有在OSPF进程中指定路由器ID那么选择IP地址最大的Loopback接口的IP地址为路由器ID如果只有一个Loopback接口那么路由器ID就是这个Loopback的地址 (3)如果没有Loopback接口就选择最大的活动的物理接口的IP地址为路由器ID。 OSPF的特性包括哪些 (1)快速收敛 (2)能够适应大型网络 (3)能够正确处理错误路由信息 (4)使用区域能够减少单个路由器的CPU负担构成结构化的网络 (5)支持无类路由完全支持超网、可变长子网等无类特性 (6)支持多条路径等价负载均衡 (7) 使用组播地址来进行信息互通减少了非OSPF路由器的负载 (8) 使用路由标签来表示来自外部区域的路由 (9)支持简单口令和MD5认证 (10)OSPF路由协议的管理距离是110 (11)OSPF路由协议采用Cost作为度量标准
