Cisco课件第8课--IP路由.pdf

第8课IP路由（2）6.1 O SP F 概述6.1.1 O SP F 特点 O SP F无路由自环问题。O SP F支持变长子网掩码VLSM。O SP F支持区域划分、适应大规模网络。O SP F支持等值路径负载分担（Cisco定义最大6条）。O SP F支持验证，防止对路由器、路由协议的攻击行为6.1.1 O SP F特点（续）O SP F路由变化时收敛速度快，可适应大规模网络。O SP F并不周期性地广播路由表，因此节省了宝贵的带宽资 源。O SP F被直接封装于IP协议之上（使用协议号89）,它靠自 身的传输机制保证可靠性。O SP F数据包的TTL值被设为1,即O SP F数据包只能被传送到 一跳范围之内的邻居路由器。O SP F以组播地址发送协议报文（对所有DR/BDR路由器的组 播地址：224.0.0.6；对所有的SP F路由器的组播地址：224.0.0.5）o6.1.2 O SP F协议的基本术语1.路由器IDRouter ID2.邻居(Neighbors)3.邻接(Adjacency)4.指定路由器(Designative Router,DR)5.备份指定路由器(Backup Designative Router,BDR)6.DRO THER7.O SP F链路状态数据库6.2 O SP F数据包类型6.2.1 O SP F数据包结构1.O SP F数据包类型表6-2-1 OSPF数据包类型编号类型用途1Hello发现邻居、维持邻居关系、选举DR/BDR2数据库描述交换链路状态数据库LSA头3链路状态请求请求一个指定的LSA数据细节4链路状态更新发送被请求的LSA数据包5链路状态确认对链路状态更新包的确认2.O SP F数据包头部结构00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Bit版本 类型总长度路由器ID区域ID校验和认证类型身份认证身份认证图6-2-1 OSPF数据包头部结构6.2.2 5种类型的O SP F数据包1.Hello数据包 Hello数据包是编号为1的O SP F数据包。运行O SP F协议的路由器每隔一定的时间发送一次Hello 数据包，用以发现、保持邻居(Neighbors)关系并可 以选举DR/BDR。2.链路状态数据库描述数据包链路状态数据库描述数据包(DataBase Description,DBD)是编号为2的O SP F数据包。该数据包在链路状态数据库交换期间产生。它的主要作用 有三个：选举交换链路状态数据库过程中的主/从关系。确定交换链路状态数据库过程中的初始序列号。交换所有的LSA数据包头部。3.链路状态请求数据包链路状态请求数据包（LSA-REQ）是编号为3的O SP F数据包。该数据包用于请求在DBD交换过程发现的本路由器中没有 的或已过时的LSA包细节。4.链路状态更新数据包 链路状态更新数据包(LSA-Update)是编号为4的O SP F数 据包。该数据包用于将多个LSA泛洪，也用于对接收到的链路状 态更新进行应答。如果一个泛洪LSA没有被确认，它将每 隔一段时间(缺省是5秒)重传一次。5.链路状态确认数据包 链路状态确认数据包(LSA-Acknowledgement)是编号为5 的O SP F数据包。该数据包用于对接收到的LSA进行确认。该数据包会以组 播的形式发送。如果发送确认的路由器的状态是DR或者 BDR,确认数据包将被发送到O SP F路由器组播地址：224.0.0.5o如果发送确认的路由器的状态不是DR或者BDR,确认将被发送到O SP F路由器组播地址：224.0.0.6o6.2.3 LSA数据包1.链路状态通告数据包（LSA）头部格式表6-2-2 LSA数据包类型编号类型1路由器LSA2网络LSA3(ABR)汇总 LSA4(ASBR)汇总 LSA5AS-External LSALSA头00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 BitLS年龄选项 LS类型链路状态ID通告路由器LS序列号LS校验和长度图6-2-6 LSA头部LSA类型链路状态ID1生成LSA的路由器ID2该网络中DR的路由器ID3目标网络的IP地址4ASBR路由器ID5目标网络的IP地址表6-2-3 LSA类型及对应链路状态ID2.路由器LSA路由器LSA主要包括以下内容：该路由器是否是一个区域边界路由器（ABR,见6.5 节）。该路由器是否是一个自治系统边界路由器（ASBR,见 6.5节）o 路由器链路的数量。链路类型、链路数据、链路ID：不同链路类型的这三 个字段的内容及含义不同。度量：指定链路的O SP F代价。编号链路类型链路ID链路数据1点到点连接邻居路由器ID接口 IP地址或标识2到传输网(Transit)的连接DR的IP地址接口 IP地址3到端网络(Stub)的连接IP网络/子网号子网掩码4虚拟链路邻居路由器ID接口 IP地址表6-2-4不同类型链路的对应链路状态ID和链路数据3.网络LSA网络LSA主要包括以下内容：网络掩码：与传输网相关的网络掩码。接入(Attached)路由器：接入到传输网的所有路由 器的路由器ID列表。6.3 O SP F网络介质分类 RFC将网络介质类型分为：NBMA和点到多点类型。Cisco额外定义了三种网络介质：点到点、广播和点到多 点非广播。6.3.1 点到点(P oint to P oint,P TP)在点到点类型的介质中，O SP F数据包以多播地址发送 不选举DR、BDR O SP F路由号之间的hello数据包每10秒钟发送一次，邻居 的死亡间隔时间为40秒RID:10.0.0.1RID:20,0.0.1Router AP S0/0:19 2,168.1.1/247S0/0:19 2.1681.2/24LRouter B图6-3-1点到点链路6.3.2广播网络(Broadcast)需要选举DR/BDR。0SP F路由国之间的hello数据包每10秒钟发送一次，邻居 的死亡间隔时间为40秒。D ROtherRouter/LoOzlO.0.0.1/32FO/1 1192.168.1.1/24以 太 网)FO/1:192.168.1.2/24FO/1:1 92.1 68.1.3/24Router B.Lo0:20.0.0.1/32Lo0:30.0.0.1/3BOR图6-3-2广播网络6.3.3非广播多路访问(NBMA)非广播多路访问(Non-Broadcast Multi-Access,NBMA)类型的介质包括运行帧中继、X.25,ATM等协议的网络。对于NBMA网络，需要手工指定DR/BDR。之后，其运行模式 将同广播网络一样。O SP F路由国之间的hello数据包每30秒钟发送一次，邻居 的死亡间隔时间为120秒。非广播多路访问（NBMA）6.3.4点到多点(P TMP)点到多点(P oint to Multi-P oint,P TMP)类型的介质包 括运行帧中继、X.25、ATM等协议的网络。在点到多点介质中，不选举DR/BDR。0SP F路由号之间的hello数据包每30秒钟发送一次，邻居 的死亡间隔时间为120秒。点到多点6.3.5点到多点一非广播(P 2MP-NonBroadcast)不选举DR/BDR。需要使用命令neighbor手工指定近邻。O SP F路由号之间的hello数据包每30秒钟发送一次，邻居 的死亡间隔时间为120秒。介质类型寻址DR/BDR手工设置邻居Hello时间（秒）死亡间隔时间（秒）广播组播是否1040点到点组播否否1040NBMA单播手工指定是30120点到多点组播否否30120点到点多非广播单播否是30120表63-1介质特性表6.4 SP F过程6.4.1 O SP F邻居状态机1.O SP F邻接建立过程 O SP F邻接建立过程主要会经过以下一些阶段或状态：关闭（Down）状态：没有发送hello数据包，也没有收 至（Jhello数据包。尝试（Attempt）状态：不停地向对方发送hello数据 包。初始（Init）状态：收到了对方的hello数据包。但对 方没有收到自己的hello报文。双向（Two-Way）状态：双方均收到了对方的hello数据 包。启动（ExStart）状态：发送DBD报文，选举主/从设备、设定初始序列号。交换（Exchange）状态：互相交换LSA报头信息。装入（Loading）状态：向对方请求自己没有的或过时的 LSA信息，并在收到对方的更新LSA后添加到自己的链路 状态数据库中。完成（Full）状态：双方的链路状态数据库完全相同。闭 C Down)当 1；(Attempt)启动(ExStart)C Exchange)68.1.1/24-Router B.闭 C Down)Hello,DR=O,SEEN=O初女台(Init)向 C Two-way)Heilo,DR=RouterB,SEEN=RouterAV-DBDC SEQ=x,1=1,M=l,Master)一_ DBD(SEQ=y,1=1,M=1,Master)_DBD(SEQ=y,1=0,M=1,S1 a v e).-A-DBDCSEQ=y,1=0,M=1,Slave).一 DBD(：SEQ=y+l,1=0,M=1,Master)DBD(SEQ=y+l,1=0,M=1,Slave)DBD(SEQ=y+n,1=0,M=1,Master)装 XLoading)先成(Full)-V DBD CSEQ=y+n,1=0,M=l,Slave一求_LS更新.r(SEQ=y+.，1=0,M=0,Master)1 DBDSEQ=y+.,1=0,M=0,Slave 图6-4-1 OSPF邻接建立过程2.O SP F邻居状态机图6-4-2 OSPF邻居状态机6.4.2 SPF计算 OSPF协议的核心是SPF,即最短路径优先算法。OSPF使用Dijkstra算法来产生最短生成树。OSPF协议中的SPF计算路由过程如下：口各路由器发送自己的LSA,其中描述了自己的链路状 态信息。口各路由器汇总收到的所有LSA,生成LSDB。各路由器以自己为根节点计算出最小生成树，依据是 链路的代价。各路由器按照自己的最小生成树得出路由条目并安装 到路由表中。网络确辆Router A的翻胳拗诜机Router AiSIte-Router BiffiteRouter AfiSfflSIWRouter CiteRouter EiffiMRouter ARouter A鹏由表图6-4-3 OSPF中路由表生成过程RouterRouterRouter B的最短路径优先树Router C的最短路径优先树图6-4-4 RouterB和RouterC的最短生成树RouterRouterRouter D的最短路径优先树Router E的最短路径优先树图6-4-5 RouterD和RouterE的最短生成树6.5 O SP F 区域图6-5-1 多区域OSPF多区域O SP F中路由器的名称及用途 区域内路由器(Inter Area Router,I AR)：该路由器 负责维护本区域内部路由器之间的链路状态数据库。骨干(主干)路由器：可以是区域内路由器，也可以是区 域边界路由器。区域边界路由器(Area Border Router,ABR)：该路由 器拥有所连接的区域的所有链路状态数据库并负责在区域 之间发送LSA更新消息。自治系统边界路由器(Autonomous System Border Router,ASBR)。该路由器处于自治系统边界，负责和自 治系统外部交换路由信息。6.6思考与练习1.写出O SP F不同于RIP的特点。2.写出5种类型O SP F数据包的名称和作用。3.写出路由器LSA和网络LSA的区别。4.写出各种O SP F网络拓扑结构的名称及特点。5.画出O SP F邻居状态机。缴章单区域O SP F配置7.1单区域O SP F配置7.1.1 单区域O SP F配置单区域O SP F的配置分为两个步骤：启动O SP F路由器协议进程。Router(config)Wrouter ospf Process-ID声明运行O SP F协议的路由器接口 IP地址或子网地址。Router(config-router)#network A.B.C.D A.B.C.D area area-i d7.2点到点链路O SP F配置7.2.1点到点链路O SP F配置图7-2-1 点到点链路OSPF配置以下是路由器A的配置命令：RouterA(config)ttrouter ospf 2 RouterA(config-router)network 1.1.1.0 0.0.0.255 area 1 RouterA(config-router)network 192.168.1.1 0.0.0.0 area 1 RouterA(config-router)#network 192.168.2.1 0.0.0.0 area 1以下是路由器B的配置命令：RouterB(config)ttrouter ospf 2 RouterB(config-router)#network 2.2.2.0 0.0.0.255 area 1 RouterB(config-router)#network 192.168.1.2 0.0.0.0 area 1 RouterB(config-router)network 192.168.3.1 0.0.0.0 area 1以下是路由器C的配置命令：RouterC(config)ttrouter ospf 2 RouterC(config-router)#network 3.3.3.0 0.0.0.255 area 1 RouterC(config-router)network 192.168.2.2 0.0.0.0 area 1 RouterC(config-router)#network 192.168.3.2 0.0.0.0 area 17.2.2点到点链路O SP F诊断1.log-adjacency-changes RouterA(config-router)#log-adjacency-changes1234567800:03:13:%OSPF-5-ADJCHG:Process 2,Nbr 10.0.0.1 on Serial0/0 from FULL to DOWN,Neighbor Down:Interface down or detached_00:03:14:%LINEPROTO-5-UPDOWN:Line protocol on Interface Serial0/09 changed state to down00:03:14:%LINK-3-UPDOWN:Interface Serial0/l,changed state to downRouterC#00:03:14:%OSPFSADJCHG:Process 2,Nbr 2000.1 on SerialO/l from FULL to DOWN,Neighbor Down:Interface down or detached_00:03:15:%LINEPROTO-5-UPDOWN:Line protocol on Interface Serial0/l5 changed state to down图 7-2-2 命令 log-adjacency-changes 的输出1.00:0549:%LINK-3-UPDOWN:Interface Serial0/05 changed state to up2.00:05:50:%LINEPR0T0-5-UPD0WN:Line protocol on Interface Serial0/05 changed state to up3.00:05:50:%LINK-3-UPDOWN:Interface Serial0/l?changed state to up4.00:05:51:%LINEPROTO-5-UPDOWN:Line protocol on Interface SerialO/1,changed state to up5.100:05:59:%OSPF-5-ADJCHG:Process 25 Nbr 10.0.0.1 on SerialO/0 from LOADING to FULL,Loading Done6.00:06:00:%OSP05-ADJCHG:Process 2,Nbr 2000on SerialO/l from LOADING to FULL,Loading Done图 7-2-3 命令 log-adjacency-changes 的输出O SP F相关诊断命令1.log-adjacency-changes2.show ip protocol3.show ip route4.show ip ospf neighbor5.show ip ospf neighbor detail6.show ip ospf database7.show ip ospf interfaceO SP F相关诊断命令（续）8.show ip ospf flood-list9.show ip ospf process-i10.debug ip ospf hello11.debug ip ospf adj12.debug ip ospf events13.debug ip ospf flood14.debug ip ospf packet15.debug ip ospf spf7.3 广播网络O SP F配置7.3.1广播网络O SP F配置图7-3-1 广播网络OSPF配置以下是路由器A的配置命令：RouterA(config)Wrouter ospf 1 RouterA(config-router)#network area 1 RouterA(config-router)#network area 1 以下是路由器B的配置命令：RouterB(config)Wrouter ospf 1 RouterB(config-router)#network area 1 RouterB(config-router)#network area 1 以下是路由器c的配置命令：RouterC(config)Wrouter ospf 1 RouterC(config-router)#network area 1 RouterC(config-router)#network area 11.0.0.0 0.255.255.25519 2.168.1.1 0.0.0.02.0.0.0 0.255.255.25519 2.168.1.2 0.0.0.03.0.0.0 0.255.255.25519 2.168.1.3 0.0.0.07.3.2广播介质网络O SP F诊断7.4思考与练习写出单区域环境下O SP F的配置步骤和相应的配置命令。