动态路由——OSPF理论

动态路由的分类:

  • 局域网内:IGP(内部网关路由协议):
    RIPV1、RIPV2、EIGRP(DR)思科。——距离矢量路由协议
    OSPF(企业))、ISIS(LS)运营商用。——链路状态路由协议
  • 互联网: EGP(外部网关路由协议):BGPV4

OSPF(开放式最短路径优先):有三张表

  • 邻居表
  • 链路状态数据库表
  • 路由表

最短路径树算法:在这里插入图片描述
生成路由表的过程:在这里插入图片描述

OSPF区域:在这里插入图片描述

为了适应大型的网络,OSPF在AS自制系统内划分多个区域,每个OSPF路由器只维护所在区域的完整链路状态信息(LSA)。非骨干区域组要围绕area 0作数据中转,与area 0直接相连。

  • area 0 负责区域间的路由信息传播
  • 区域ID:表示成-个十进制的数字,也可以表示成一个IP
  • router-id:是OSPF区域内唯一标识路由器的IP地址

router-id选举规则:

  • 使用eouter-id命令指定(最优先)
  • 选取路由器loopback接口上数值最高的IP地址(其次)
  • 如没有loopback则选取物理接口上数值最高的IP地址。

DR、BDR、DROther

在这里插入图片描述
DR:指定路由器;
BDR:备用路由器,时刻检测DR状态,当DR故障替代其成为DR,和DR形成邻接关系;
DROther:其他路由器,和DR以及BDR都形成邻接关系。

选举方法:

  • 接口上的优先级范围0-255,数值越大越优先,默认为1
  • 如优先级相同,则比较router-id,最大的选举为DR,第二大的为BDR
  • 如果路由器的优先级被设置为0,不参与选举,成为DROther
    路由器的优先级可以影响一个选举过程,但不能强制更换以及存在的DR或BDR路由器,通过HELLO包选举,2S发送一次。

OSPF数据包承载在IP数据包内,使用协议号89,数据包类型:

包类型 描述
Hello包 用于发现和维持邻居关系
数据库描述包(DBD) 用于向邻居发生摘要信息以同步链路状态数据库,FirDBD选举DR和BDR
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
链路状态更新包(LSU) 收到LSR后发送链路状态通告(LSA),一个LSU数据包可包含多个LSA
链路状态确认包(LSAck) 确认已经收到的LSU,每个LSA需要分别确认

OSPF邻接关系的建立:(七个状态)

(1) Down: 邻居状态机的初始状态,是指在过去的Dead- Interval时间内没有收到对方的Hello报文
(1-2)_ Attempt: 只适用于NBMA类型的接口,处于本状态时,定期向那些手工配置的邻居发送HELLO报文。
(2) Init: 本状态表示已经收到了邻居的HELL0报文,但是该报文中.列出的邻居中没有包含我的RouterID(对方并没有收到我发的HELLO报文)。
(3) 2-Way:本状态表示双方互相收到了对端发送的HELLO报文,建立了邻居关系。在广播和NBMA类型的网络中,两个接口状态是DROther的路由器之间将停留在此状态。其他情况状态机将继续转入高级状态。
(4)ExStart:在此状态下,路由器和它的邻居之间通过互相交换DD报文(该报文并不包含实际的内容,只包含一-些标志位)来决定发送时的主/从关系。建立主/从关系主要是为了保证在后续的DD报文交换中能够有序的发送。
(5) Exchange: 路由器将本地的LSDB用DD报文来描述,并发给邻居。
(6)Loading:路由器发送LSR报文向邻居请求对方的DD报文。
(7) Full: 在此状态下,邻居路由器的LSDB中所有的LSA本路由器全都有了。即,本路由器和邻居建立了邻接(adjacency) 状态。

OSPF网络的四种类型:

  • 点到点网络
  • 广播多路访问网络
  • 非广播多路访问网络(NBMA)
  • 点对多点网络

OSPF的特点

  • 可适应大规模网络
  • 路由变化收敛速度快(收敛:所有运行同一种协议的路由器使所有路由表达到一致状态的过程)
  • 无路由环
  • 支持可变长子网掩码(VLSM)
  • 支持区域划分
  • 支持以组播地址传送协议报文(组播地址:DROther:224.0.0.5、DR和BDR:224.0.0.6)

OSPF 与RIP比较:

在这里插入图片描述

OSPF建立邻居的条件

1、Router ID 不能相同
2、Hello时间必须一致
3、Dead时间必须一致
4、区域ID必须相同
5、认证必须相同
6、STUB标志位必须相同(直接路由器特殊区域一致)
7、三层MTU不匹配无法形成邻接关系(一边是ExStart,一边时Exchange)
8、OSPF版本不同(目前版本为2)
9、当OSPF网络类型是MA时,要求掩码一定一致(两个邻居)。目前会出现DR和LSA-2,无法描述网段

OSPF路由器种类

1、区域内路由器( Internal Router) :
该类路由器的所有接口都属于同一个0SPF区域。
2、区域边界路由器ABR (Area Border Routers) :
该类路由器可以同时属于两个以上的区域,但其中-一个必须是骨干区域。
ABR用来连接骨干区域和非骨干区域,可以是实际连接,也可以是虚连接。
3、骨干路由器(Backbong Routers )
该类路由器至少-一个接口属于骨干区域。
因此,所有的ABR和位于Area0的内部路由器都是骨干路由器。
4、自治系统边界路由器ASBR (AS Boundary Routers)
与其他AS交换路由信息的路由器称为ASBR。

OSPF配置:

在这里插入图片描述在这里插入图片描述

LSA报文类型及其特点:

  • 第一类LSA:router-LSA:由每个路由器生成,描述了路由器的链路状态和开销,传递到整个区域。
  • 第二类LSA:network-LSA:由指定路由器生成,描述了本网段的链路状态,传递到整个区域。
  • 第三类LSA:net-summary-LSA:有ABR生成,描述了区域内某一网段的路由,传递到相关区域。
  • 第四类LSA:ASBR summary-LSA:由ABR生成,但它是一条主机路由,指向ASBR路由器地址。
  • 第五类LSA:自治系统外部LSA:由ASBR产生,告诉相同自治区的路由器通往外部自治区的路径。自制系统外部LSA是唯一不和具体的区域相关联的LSA通告,将在整个自治系统中进行泛洪。
  • 第六类LSA:组成员LSA:目前不支持组播OSPF
  • 第七类LSA:NSSA外部LSA:由ASBR产生,几乎和第五类LSA通告是相同的,但NSSA外部LSA通告仅仅在始发这个NSSA外部LSA通告的非纯末梢区域内部进行泛洪。

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