OSPF-BGP路由协议培训

OSPF基本特点（一）
• 支持无类域间路由（CIDR)： • OSPF是专门为TCP/IP环境开发的路由协议，显式支持无类域间路 由（CIDR）和可变长子网掩码（VLSM）。（用于路由聚合，OSPF、 ISIS、BGP和RIP的V2版本均支持） • 无路由自环： • 由于路由的计算基于详细链路状态信息（网络拓扑信息），因此 OSPF计算的路由无自环。 • 收敛速度快（相对于RIP来说，收敛快） • 触发式更新，一旦拓扑结构发生变化，新的链路状态信息立刻泛洪， 对拓扑变化敏感。
IS-IS协议基本特点（二）
• 链路状态路由协议：与OSPF功能类似，但是具有更好的 扩展性和区域可以容纳更多的路由器等特点。 • 支持IP、OSI两种路由。
• 支持灵活的TLV编址方式，协议扩展性好。
• 路由收敛速度快，结构清晰，适合于大规模网络。近年来 得到越来越广泛的应用。
IS-IS协议基本特点（三）
• TLV编码的优点：可扩展性好，如果想增加对于新特性的 支持，只需增加新的TLV类型。
IS-IS协议相关术语（一）
缩略语 IS ES DIS SysID PDU LSP OSI中的概念 Intermediate System 中间系 统 End System 端系统 Designated Intermediate System 指派中间系统 System ID 系统ID IP中对应的概念 Router 路由器 Host 主机 Designated Router(DR) OSPF中的选 举路由器 OSPF中的Router ID
• 无连接网络服务CLNS包括三个协议： • CLNP：是面向无连接的一种网络协议，类型于TCP/IP 中的IP协议。 • IS-IS：是路由器至路由器之间的协议。 • ES-IS：是路由器至主机之间的协议。 • CLNP、IS-IS、ES-IS三种协议都属于OSI模型中的网络层 协议，直接承载在数据链路层之上。
• TLV编码方式：TLV即type-length-value。TLV编码方式 是一种高效率，扩展性好的协议报文编码方式。也称为 CLV编码（code-length-value） • • • T-Type:采用不同的值定义不同类型 L-Length:整个TLV三元组的长度 V-Value:TLV的实际内容，最重要的部分
IS-IS协议基本特点（一）
• 直接运行于链路层之上 • 与大多数路由协议不同，IS-IS直接运行于链路层之上。 邻居间通过传递协议数据包PDU来传递链路信息，完成链 路数据库的同步。 • • • • PDU的格式分为三大部分： 数据链路层头：OSI Family固定为0XFEFE. IS-IS固定报文头：第一个字节为0X83. IS-IS TLVs:具体描述IS的链路状态。
划分区域
Area0
Area1
Area3
16
OSPF报文类型
• OSPF直接运行于IP协议之上，使用IP协议号89。 • OSPF有五种报文类型，但是OSPF报文头部都是相同的。 • Hello报文 • DD报文（Database Description） • LSR报文（Link State Request） • LSU报文（Link State Update） • LSAck报文（Link State Ack）
OSPF协议计算路由过程
RTA
1
RTB
LSDB LSA of RTA
A
2
1
5
B
2
5
RTC
3
LSA of RTB
3
C
LSA of RTC
D
(3)由链路状态数据库生成 带权有向图
RTD (1)网络的拓扑结构
1 2
LSA of RTD
(2)每台路由器的LSDB 1 2
A
B
AHale Waihona Puke Baidu
2
1
B
A
B
A
2
1
B
C
3
C
3 3
链路状态算法的路由计算过程
• OSPF最显著的特点是使用链路状态算法，区别于早先的路由协议使用的距离矢量算法。 • 每个路由器通过泛洪链路状态通告（LSA）向外发布本地链路状态信息（例如可用的 端口，可到达的邻居以及相邻的网段等） • 每一个路由器通过收集其它路由器发布的链路状态通告以及自身生成的本地链路状态 通告，形成一个链路状态数据库（LSDB）。LSDB描述了路由域内详细的网络拓朴结 构。 • 所有路由器上的链路状态数据库是相同的。 • 通过LSDB，每台路由器计算一个以自己为根，以网络中其它节点为叶的最短路径树。 • 每台路由器计算的最短路径树给出了到网络中其它节点的路由表。
路由器分类
• 内部路由器IR（Internal Router）:是指所有所连接的网段都在一个 区域的路由器。属于同一个区域的IR维护相同的LSDB。 • 区域边界路由器ABR(Area Border Router)：是指连接到多个区域的 路由器。ABR为每一个所连接的区域维护一个LSDB。 • 骨干路由器BR(Backbone Router)：是指至少有一个端口（或者虚连 接）连接到骨干区域的路由器。包括所有的ABR和所有端口都在骨干 区域的路由器。 • AS边界路由器ASBR(AS Boundary Router)：是指和其他AS中的路由 器交换路由信息的路由器，这种路由器向整个AS通告AS外部路由信 息。 • ASBR可以是内部路由器IR，或者是ABR，可以属于骨干区域也可以 不属于骨干区域，也就是说可以在网络中的任何地方。
OSPF的基本概念
• 自治系统（Autonomous System): • 一个自治系统是指使用同一种路由协议交换路由信息 （即同一种选路策略）的一组路由器。 • Router ID: • 用于在自治系统中唯一标识一台运行OSPF的路由器的32 位整数，每个运行OSPF的路由器都有一个Router ID。 • Router ID的格式和IP地址的格式是一样的，推荐使用路 由器Loopback0的IP地址做为路由器的Router ID。
动态路由协议分类
• 按算法分： • 距离矢量算法：RIP、BGP
• 链路状态算法：OSPF、IS-IS
• 按使用范围分： • IGP：RIP、OSPF、IS-IS
• EGP：BGP
OSPF协议原理
• OSPF (Open Shortest Path First ) ：开放最短路径优先协议， OSPF是IGP内部网关协议的一种，基于链路状态算法。 • 距离矢量路由选择协议收敛速度慢和跳数限制等的局限性变得更加明 显，于是出现了链路状态路由选择协议，以扩展网络规模。所谓链路 就是在网络中两个路由器间的连接，链路状态包括诸如其传输速度和 延迟等级等一些属性。
C
C
3
D
D
D
D
(4)每台路由器分别以自己为根节点计算最小生成树
8
OSPF支持的网络类型（一）
• 网络类型:是指运行OSPF网段的二层链路类型。 • OSPF定义了四种网络类型，分别是点到点网络，广播型网 络，NBMA网络和点到多点网络。
• 点到点网络:是指只把两台路由器直接相连的网络。
• 广播型网络:是指支持两台以上路由器，并且具有广播能 力的网络。
IS-IS协议原理
• 产生：IS-IS最早是ISO为CLNP而设计的动态路由 协议。 • 发展：IETF在RFC1195中增加了IS-IS对于IP的支 持，IS-IS发展成为集成化IS-IS。
IS-IS协议基本特点
• 属于ISO协议族：IS-IS起源于ISO协议族，是ISO定义的 OSI协议栈中无连接网络服务CLNS的一部分。
Exchange Full
18
LSA 分类
19
• Router-LSA (1类，Rtr标志)，由每个路由器生成， 描述了路由器的链路状态和花费，传递到整个区域 • Network-LSA（2类，N et标志），由DR生成，描 述了本网段的链路状态，传递到整个区域 • Net-Summary-LSA（3类，Snet标志），由ABR生 成，描述了到区域内某一网段的路由，传递到相关 区域 • Asbr-Summary-LSA（4类，ASB标志），由ABR生 成，描述了到ASBR的路由，传递到相关区域 • AS-External-LSA（5类，ASE标志），由ASBR生 成，描述了到AS外部的路由，传递到整个AS（ STUB区域除外）
OSPF基本特点（二）
• 使用IP组播收发协议数据（OSPF的组播地址：224.0.0.5T 224.0.0.6） • OSPF路由器使用组播和单播收发协议数据，因此占用的网络流量 很小 • 支持多条等值路由 • 当到达目的地的等开销路径有多条时，流量被均衡地分担在这些 等开销路径上 • 支持协议报文的认证（接口认证、区域认证） • OSPF路由器之间交换的所有报文都被验证
路由协议培训
路由协议基础
• 路由：指导IP报文发送的路径信息 • 路由协议：发现、计算、控制、传播路由信息 • 路由表：路径信息的集合 • 路由匹配：优先匹配明细路由，再匹配缺省路由。匹配 原则：与操作。 • 最长匹配原则：掩码更长、路由更明细 • 路由器决策路由：找不到明细走缺省路由 • 查看系统路由表的命令：dis ip routing-table • 路由的来源：链路层协议发现的路由(直连网段）；手工 配置静态路由；动态路由协议发现的路由
邻居(Neighbor)和邻接（Adjacency)
• OSPF作为一个路由协议，运行OSPF的路由器之间需要交换链路状态 信息和路由信息，在交换这些信息之前首先需要建立邻接关系。 • 邻居路由器（Neighbor)：有端口连接到同一个网段的两个路由器就 是邻居路由器。邻居关系由OSPF的Hello协议维护。
OSPF的区域划分
• 区域是一组网段的集合。 • OSPF支持将一组网段组合在一起，这样的一个组合称为一个区域中，即区域 是一组网段的集合。
• 划分区域可以缩小LSDB规模，减少网络流量。 • 区域内的详细拓朴信息不向其他区域发送，区域间传递的是抽象的路由信息 ，而不是详细的描述拓朴的链路状态信息。每个区域都有自己的LSDB，不同 区域的LSDB是不同的。路由器会为每一个自己所连接到的区域维护一个单独 的LSDB。由于详细链路状态信息不会被发布到区域外，因此LSDB的规模大 大缩小了。 • Area 0为骨干区域，骨干区域负责在非骨干区域间发布由ABR汇总的路由信 息（并非详细的链路状态信息），为了避免区域间路由环路，非骨干区域之 间不允许直接相互发布区域间路由信息。因此，所有ABR都至少有一个接口 属于Area 0，即每个区域都必须连接到骨干区域。
• 邻接（Adjacency):从邻居关系中选出的为了交换路由信息而形成的关 系。
• 并非所有的邻居关系都可以成为邻接关系，不同的网络类型，是否建 立邻接关系的规则也不同。
DR和BDR
• 每一个含有至少两个路由器的广播型网络和NBMA网络都有一个指定 路由器（Designated Router,DR)和备份指定路由器(Backup Designated Router,BDR)。 • DR和BDR的作用： • 1、减少邻接关系的数量，从而减少链路状态信息以及路由信息的交 换次数，这样可以节省带宽，降低对路由器处理能力的压力。一个既 不是DR也不是BDR的路由器只与DR和BDR形成邻接关系并交换链路 状态信息以及路由信息，这样就大大减少了大型广播型网络和NBMA 网络中的邻接关系数量。 • 2、在描述拓朴的LSDB中，一个NBMA网段或者广播型网段是由单独 一条LSA来描述的，这条LSA是由该网段上的DR产生的。
▫ 收到LSU之后，进行确认 ▫ 向对方发送其需要的LSA ▫ 发现及维持邻居关系，选举DR，BDR。 ▫ 通过携带LSA头部信息描述链路状态摘要信息（本端LSDB摘 要）。 ▫ 向对端请求本端没有或对端的更新的LSA
OSPF的邻居状态机
Down
Attempt
Init
Loading
2-way
ExStart
OSPF支持的网络类型（二）
• 非广播网络是指支持两台以上路由器互连，但是不具有广播能力的网 络。 • 在非广播网络上，OSPF有两种运行方式，非广播多路访问和点到多点。 • 非广播多路访问（NBMA）：在NBMA网络上，OSPF模拟在广播型网络上 的操作，但是每个路由器的邻居需要手动配置。 • NBMA方式要求网络中的路由器组成全连接。例如，使用SVC进行通信 的ATM网络。 • 点到多点： • 将整个非广播网络看成是一组点到点网络。每个路由器的邻居可以 使用底层协议例如反向地址解析协议来发现。 • 对于不能组成全连接的网络应当使用点到多点方式，例如只使用 PVC的不完全连接的帧中继网络。