HCNA培训-【理论2-3】链路状态路由协议—OSPF-210
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这是我的链路状态数据库的汇总信息 DBD（Seq=y+1，I=0，M=1，MS=1）
Exchange
OSPF邻居关系的建立（细节）
Router-ID 192.168.1.1
R1
Router-ID
192.168.1.2
R2
Loading
这是我的链路状态数据库的汇总信息 DBD（Seq=y+n，I=0，M=0，MS=1）
OSPF的报文
报文类型 Hello 报文 DD（Database Description）报文 LSR（Link State Request）报文 LSU（Link State Update）报文 LSAck（Link State Acknowledgment）报文
报文作用
周期性发送，用来发现和维持OSPF邻居关系。
华为HCNA 2.0课程
OSPF基础
前言
课程目标
完成本次课程，您应该能够：
了解OSPF的基本概念 了解OSPF邻居关系建立过程 掌握OSPF的基本工作原理 掌握OSPF的基本配置
目录
1. OSPF协议概述 2. OPSF的基础配置
1、OSPF协议基础
距离矢量路由协议回顾
Routing Table
内，提高了网络的稳定性 • 拓扑的变化影响可以只限制涉及本区域 • 多区域提高了网络的扩展性，有利于组建大规模的网络
area 1
area 2
OSPF路由器的角色
area 1
Backbone Router
area 2
Internal Router
Area Border Router
area 0
• 区域内路由器 • 区域边界路由器ABR • 骨干路由器 • AS边界路由器ASBR
192.168.255.1
192.168.255.2
192.168.255.3
OSPF Cost
OSPF使用cost“开销”作为路由度量值。 Cost=100M/接口带宽，其中100M为OSPF的参考带宽（reference-bandwidth），可以修改。 每个路由器都把自己当做根，并且给予累积成本(Cost值)来计算到达目的地的最短路径。 每一个激活OSPF的接口都有一个cost值。
路由器B的邻居表 192.168.1.1
MA网络选举 DR、BDR
我的Router-ID是192.168.1.1，我看见192.168.1.2 Hello（已知邻居=R2）
Two-way
OSPF邻居关系的建立（细节）
Router-ID 192.168.1.1
R1
Router-ID
192.168.1.2
并且DR具有非抢占性 指定路由器 (DR)：DR 负责使用该变化信息更新其它所有 OSPF 路由器（DRother） 备用指定路由器 (BDR)：BDR 会监控 DR 的状态，并在当前 DR 发生故障时接替其角色
LSA的泛洪
LSA的泛洪
DR
BDR
R1
R2
LSU R4
R3
• 路由器R3用224.0.0.6通知DR及BDR。 • DR、BDR监听224.0.0.6这一组播地址。
是一种基于链路状态的内部网关协议； IPv4中使用OSPF Version 2（RFC 2328）；IPv6中使用OSPF Version 3（RFC2740） 是一种无路由循环（全局拓扑）。
OSPF采用SPF算法计算达到目的地的最短路径：
什么叫链路(LINK)？=路由器接口 什么叫状态(State)？=描述接口以及其与邻居路由器接口之间的关系
描述本地LSDB的摘要信息，用于两台设备进行数据库同步。 用于向对方请求所需的LSA。设备只有在OSPF邻居双方成功交换DD报文后才会 向对方发出LSR报文。 用于向对方发送其所需要的LSA。
用来对收到的LSA进行确认。
邻居（Neighbor）和邻接（Adjacency）
我有三个邻居
RTA
10.1.1.1
运行距离矢量路由协议的路由器周 期性的泛洪自己的路由表。
Routing Table
Routing Table
路由器并不了解整个网络拓扑结构，它只是简单的做加法， 只知道到达某个目的地从哪里走，距离多远。
链路状态路由协议1—LSAs泛洪
运行链路状态路由协议的路由器，彼此 之间交互的就不是路由信息了，而是 LSA（链路状态通知）。
链路状态路由协议4—维护路由表
LSDB
Routing Table
每台路由器根据SPF的计算结果，将路由加 载进路由表。
Routing Table
LSDB
LSDB
Routing Table
LSDB
Routing Table
链路状态算法的路由计算过程
RTA RTC
RTB
泛洪LSA
RTD
目的网 段
.........................
Ethernet
10.1.1.3
10.1.1.2 10.1.1.4
OSPF邻居关系的建立（宏观）
R1
Router-ID 192.168.1.1
发现直连链路上的OSPF路由器 建立双向关系
协商主/从关系交换LSA头部 摘要信息
同步LSA 请求/发送LSAs
完成同步 进入OSPF全毗邻
R2
Router-ID 192.168.1.2
R2
Two-way
我开始交换信息，因为我的Router-ID是1.1 DBD（Seq=x, I=1，M=1，MS=1） Ex-start
Two-way Ex-start
Exchange
不，我开始交换信息，因为我的Router-ID是比较高 DBD（Seq=y，I=1，M=1，MS=1）
这是我的链路状态数据库的汇总信息 DBD（Seq=y，I=0，M=1，MS=0）
R1
Router-ID 192.168.1.1
GE0/0/0 192.168.12.2/24
R2
Router-ID 192.168.1.2
[Huawei]display ospf peer
OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1 Neighbors
Area 0.0.0.0 interface 192.168.12.1(GigabitEthernet0/0/0)'s neighbors
常见链路层协议
PPP链路；Lapb链路；HDLC链路 以太网链路； 帧中继链路；ATM链路 需手工指定
DR、BDR
DR
BDR
为减小多路访问网络中的 OSPF 流量，OSPF 会选举一个指定路由器 (DR) 和一个备用指定路由器 (BDR)。 选举规则：最高接口优先级被选作DR，如果优先级相等（默认为1），具有最高的路由器ID（Router-ID）的路由器被选举成DR，
LSA的泛洪
LSA的泛洪
DR
BDR
R1
LSU
R2
R3
R4
• DR利用组播地址224.0.0.5通知其它路由器 • 所有的OSPF路由器监听224.0.0.5这一组播地址
LSA的泛洪
LSA的泛洪
DR
R1
BDR R2
LSU
R3
R4
• 路由器收到包含变化后的LSA的LSU后，更新自己的链路状态数据库， 过一段时间(SPF延迟)，对更新的链路状态数据库执行SPF算法，必要时 更新路由表。
OSPF基本特点
支持无类域间路由（CIDR） 支持区域划分 无路由自环 路由变化收敛速度快 使用IP组播收发协议数据 支持多条等值路由 支持协议报文的认证
与RIP比较
协议类型 CIDR VLSM 自动聚合 手动聚合 路由泛洪 路径开销
OSPF
链路状态 支持 支持 不支持 支持
组播更新 带宽
OSPF AS100
OSPF的配置
基本配置
通配符掩码
通配符是一个用于决定哪些IP地址位该精确匹配（0代表精确匹配）哪些地址位被忽略的32位数值，通 常用于处理访问控制列表(ACL)、OSPF和EIGRP等路由协议的网络通告。
• 掩码，例如：255.255.0.0 1位表示网络位；0位表示主 机位。掩码用于区分IP地址 中的网络及主机部分
OSPF area的概念
单区域存在的问题
area 0
LSA泛洪严重，OSPF路由器的负担很大。 区域内部动荡会引起全网路由器的SPF计算。 LSDB庞大，资源消耗过多，设备性能下降，影响数据转发。 每台路由器都需要维护的路由表越来越大，单区域内路由无法汇总。
OSPF区域
area 0
• 在区域边界可以做路由汇总，减小了路由表 • 减少了LSA洪泛的范围，有效地把拓扑变化控制在区域
下一跳
......................... IP路由表
开销 ...............
计算路由
LSDB
RTA生成的LSA RTB生成的LSA RTC生成的LSA RTD生成的LSA
最短路径树
SPF算法
OSPF简介
OSPF（Open Shortest Path First，开放最短路径优先）
Router ID: 2.2.2.2
Address: 192.168.12.2
State: Full Mode:Nbr is Master Priority: 1
DR: 192.168.12.2 BDR: 192.168.12.1 MTU: 0
Dead timer due in 40 sec
Retrans timer interval: 5
RIPv2
距离矢量 支持 支持 支持 支持
周期组播更新 跳数
RIPv1
距离矢量 不支持 不支持
支持 不支持 周期广播
跳数
Router ID
用于标识OSPF路由器的ID，全网唯一性；
可手动配置，也可动态选举（有Loopback接口时，选择最高的Loopback IP地址；否则， 选择最高活跃物理接口的IP地址）。
A S0/2
Cost=64
S0/1 Cost=64
S0/1 Cost=64
B
S0/2 Cost=64
S0/1
S0/2
Cost=64
Cost=64 C
OSPF简介
OSPF的三张表
邻居表（Peer table）：
OSPF用邻居机制来发现和维持路由的存在，邻居表存储了双向通信的邻居关系OSPF路由器列表的信息。
Internal Router Area Border Router Backbone Router AS Boundary Router
Area Border Router
AS Boundary Router
2、OSPF的基础配置
单区域OSPF
Router id 1.1.1.1
Area 0
Router id 2.2.2.2 Router id 3.3.3.3
OSPF邻居关系的建立（细节）
Router-ID 192.168.1.1
R1
Router-ID
192.168.1.2
R2
DOWN
DOWN
我的Router-ID是192.168.1.1，我谁也没看见 Hello（已知邻居=0）
INIT
Two-way
我的Router-ID是192.168.1.2，我看见192.168.1.1 Hello（已知邻居=R1）
链路状态数据库（Link-state database，简称LSDB）：
OSPF用LSA（link state Advertisement 链路状态通告）来描述网络拓扑信息，然后OSPF路由器用拓 扑数据库来存储网络的这些LSA。
OSPF路由表（Routing table）：
对链路状态数据库进行SPF（Dijkstra）计算，而得出的OSPF路由表。
链路状态路由协议2—LSDB的维护
LSDB
LSDB
每台路由器将搜集到的LSAs放入自己的 LSDB（链路状态数据库）存储起来。有了 LSDB，路由器相当于掌握了全网的拓扑。
LSDB
Baidu NhomakorabeaLSDB
链路状态路由协议3—SPF计算
LSDB
LSDB
LSDB
LSDB
每台路由器基于LSDB，使用SPF（最短路 径算法）进行计算，得到一个以自己为根， 覆盖全网的一颗无环的树。
这是我的链路状态数据库的汇总信息 DBD（Seq=y+n，I=0，M=0，MS=0）
我需要你完整的关于172.16.10.0网络的信息（LSR）
FULL
这是172.16.10.0网络的信息（LSU）
收到了，谢谢（ACK）
FULL
……
OSPF邻居关系的建立
GE0/0/0 192.168.12.1/24
Neighbor is up for 00:00:21
Authentication Sequence: [ 0 ]
OSPF网络类型
OSPF支持的网络类型
点到点网络 广播型多路访问网络 非广播多路访问（NBMA）网络 P2MP网络
常见链路层协议对应的默认网络类型
网络类型
Point-to-Point Broadcast NBMA P2MP
Exchange
OSPF邻居关系的建立（细节）
Router-ID 192.168.1.1
R1
Router-ID
192.168.1.2
R2
Loading
这是我的链路状态数据库的汇总信息 DBD（Seq=y+n，I=0，M=0，MS=1）
OSPF的报文
报文类型 Hello 报文 DD（Database Description）报文 LSR（Link State Request）报文 LSU（Link State Update）报文 LSAck（Link State Acknowledgment）报文
报文作用
周期性发送，用来发现和维持OSPF邻居关系。
华为HCNA 2.0课程
OSPF基础
前言
课程目标
完成本次课程，您应该能够：
了解OSPF的基本概念 了解OSPF邻居关系建立过程 掌握OSPF的基本工作原理 掌握OSPF的基本配置
目录
1. OSPF协议概述 2. OPSF的基础配置
1、OSPF协议基础
距离矢量路由协议回顾
Routing Table
内，提高了网络的稳定性 • 拓扑的变化影响可以只限制涉及本区域 • 多区域提高了网络的扩展性，有利于组建大规模的网络
area 1
area 2
OSPF路由器的角色
area 1
Backbone Router
area 2
Internal Router
Area Border Router
area 0
• 区域内路由器 • 区域边界路由器ABR • 骨干路由器 • AS边界路由器ASBR
192.168.255.1
192.168.255.2
192.168.255.3
OSPF Cost
OSPF使用cost“开销”作为路由度量值。 Cost=100M/接口带宽，其中100M为OSPF的参考带宽（reference-bandwidth），可以修改。 每个路由器都把自己当做根，并且给予累积成本(Cost值)来计算到达目的地的最短路径。 每一个激活OSPF的接口都有一个cost值。
路由器B的邻居表 192.168.1.1
MA网络选举 DR、BDR
我的Router-ID是192.168.1.1，我看见192.168.1.2 Hello（已知邻居=R2）
Two-way
OSPF邻居关系的建立（细节）
Router-ID 192.168.1.1
R1
Router-ID
192.168.1.2
并且DR具有非抢占性 指定路由器 (DR)：DR 负责使用该变化信息更新其它所有 OSPF 路由器（DRother） 备用指定路由器 (BDR)：BDR 会监控 DR 的状态，并在当前 DR 发生故障时接替其角色
LSA的泛洪
LSA的泛洪
DR
BDR
R1
R2
LSU R4
R3
• 路由器R3用224.0.0.6通知DR及BDR。 • DR、BDR监听224.0.0.6这一组播地址。
是一种基于链路状态的内部网关协议； IPv4中使用OSPF Version 2（RFC 2328）；IPv6中使用OSPF Version 3（RFC2740） 是一种无路由循环（全局拓扑）。
OSPF采用SPF算法计算达到目的地的最短路径：
什么叫链路(LINK)？=路由器接口 什么叫状态(State)？=描述接口以及其与邻居路由器接口之间的关系
描述本地LSDB的摘要信息，用于两台设备进行数据库同步。 用于向对方请求所需的LSA。设备只有在OSPF邻居双方成功交换DD报文后才会 向对方发出LSR报文。 用于向对方发送其所需要的LSA。
用来对收到的LSA进行确认。
邻居（Neighbor）和邻接（Adjacency）
我有三个邻居
RTA
10.1.1.1
运行距离矢量路由协议的路由器周 期性的泛洪自己的路由表。
Routing Table
Routing Table
路由器并不了解整个网络拓扑结构，它只是简单的做加法， 只知道到达某个目的地从哪里走，距离多远。
链路状态路由协议1—LSAs泛洪
运行链路状态路由协议的路由器，彼此 之间交互的就不是路由信息了，而是 LSA（链路状态通知）。
链路状态路由协议4—维护路由表
LSDB
Routing Table
每台路由器根据SPF的计算结果，将路由加 载进路由表。
Routing Table
LSDB
LSDB
Routing Table
LSDB
Routing Table
链路状态算法的路由计算过程
RTA RTC
RTB
泛洪LSA
RTD
目的网 段
.........................
Ethernet
10.1.1.3
10.1.1.2 10.1.1.4
OSPF邻居关系的建立（宏观）
R1
Router-ID 192.168.1.1
发现直连链路上的OSPF路由器 建立双向关系
协商主/从关系交换LSA头部 摘要信息
同步LSA 请求/发送LSAs
完成同步 进入OSPF全毗邻
R2
Router-ID 192.168.1.2
R2
Two-way
我开始交换信息，因为我的Router-ID是1.1 DBD（Seq=x, I=1，M=1，MS=1） Ex-start
Two-way Ex-start
Exchange
不，我开始交换信息，因为我的Router-ID是比较高 DBD（Seq=y，I=1，M=1，MS=1）
这是我的链路状态数据库的汇总信息 DBD（Seq=y，I=0，M=1，MS=0）
R1
Router-ID 192.168.1.1
GE0/0/0 192.168.12.2/24
R2
Router-ID 192.168.1.2
[Huawei]display ospf peer
OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1 Neighbors
Area 0.0.0.0 interface 192.168.12.1(GigabitEthernet0/0/0)'s neighbors
常见链路层协议
PPP链路；Lapb链路；HDLC链路 以太网链路； 帧中继链路；ATM链路 需手工指定
DR、BDR
DR
BDR
为减小多路访问网络中的 OSPF 流量，OSPF 会选举一个指定路由器 (DR) 和一个备用指定路由器 (BDR)。 选举规则：最高接口优先级被选作DR，如果优先级相等（默认为1），具有最高的路由器ID（Router-ID）的路由器被选举成DR，
LSA的泛洪
LSA的泛洪
DR
BDR
R1
LSU
R2
R3
R4
• DR利用组播地址224.0.0.5通知其它路由器 • 所有的OSPF路由器监听224.0.0.5这一组播地址
LSA的泛洪
LSA的泛洪
DR
R1
BDR R2
LSU
R3
R4
• 路由器收到包含变化后的LSA的LSU后，更新自己的链路状态数据库， 过一段时间(SPF延迟)，对更新的链路状态数据库执行SPF算法，必要时 更新路由表。
OSPF基本特点
支持无类域间路由（CIDR） 支持区域划分 无路由自环 路由变化收敛速度快 使用IP组播收发协议数据 支持多条等值路由 支持协议报文的认证
与RIP比较
协议类型 CIDR VLSM 自动聚合 手动聚合 路由泛洪 路径开销
OSPF
链路状态 支持 支持 不支持 支持
组播更新 带宽
OSPF AS100
OSPF的配置
基本配置
通配符掩码
通配符是一个用于决定哪些IP地址位该精确匹配（0代表精确匹配）哪些地址位被忽略的32位数值，通 常用于处理访问控制列表(ACL)、OSPF和EIGRP等路由协议的网络通告。
• 掩码，例如：255.255.0.0 1位表示网络位；0位表示主 机位。掩码用于区分IP地址 中的网络及主机部分
OSPF area的概念
单区域存在的问题
area 0
LSA泛洪严重，OSPF路由器的负担很大。 区域内部动荡会引起全网路由器的SPF计算。 LSDB庞大，资源消耗过多，设备性能下降，影响数据转发。 每台路由器都需要维护的路由表越来越大，单区域内路由无法汇总。
OSPF区域
area 0
• 在区域边界可以做路由汇总，减小了路由表 • 减少了LSA洪泛的范围，有效地把拓扑变化控制在区域
下一跳
......................... IP路由表
开销 ...............
计算路由
LSDB
RTA生成的LSA RTB生成的LSA RTC生成的LSA RTD生成的LSA
最短路径树
SPF算法
OSPF简介
OSPF（Open Shortest Path First，开放最短路径优先）
Router ID: 2.2.2.2
Address: 192.168.12.2
State: Full Mode:Nbr is Master Priority: 1
DR: 192.168.12.2 BDR: 192.168.12.1 MTU: 0
Dead timer due in 40 sec
Retrans timer interval: 5
RIPv2
距离矢量 支持 支持 支持 支持
周期组播更新 跳数
RIPv1
距离矢量 不支持 不支持
支持 不支持 周期广播
跳数
Router ID
用于标识OSPF路由器的ID，全网唯一性；
可手动配置，也可动态选举（有Loopback接口时，选择最高的Loopback IP地址；否则， 选择最高活跃物理接口的IP地址）。
A S0/2
Cost=64
S0/1 Cost=64
S0/1 Cost=64
B
S0/2 Cost=64
S0/1
S0/2
Cost=64
Cost=64 C
OSPF简介
OSPF的三张表
邻居表（Peer table）：
OSPF用邻居机制来发现和维持路由的存在，邻居表存储了双向通信的邻居关系OSPF路由器列表的信息。
Internal Router Area Border Router Backbone Router AS Boundary Router
Area Border Router
AS Boundary Router
2、OSPF的基础配置
单区域OSPF
Router id 1.1.1.1
Area 0
Router id 2.2.2.2 Router id 3.3.3.3
OSPF邻居关系的建立（细节）
Router-ID 192.168.1.1
R1
Router-ID
192.168.1.2
R2
DOWN
DOWN
我的Router-ID是192.168.1.1，我谁也没看见 Hello（已知邻居=0）
INIT
Two-way
我的Router-ID是192.168.1.2，我看见192.168.1.1 Hello（已知邻居=R1）
链路状态数据库（Link-state database，简称LSDB）：
OSPF用LSA（link state Advertisement 链路状态通告）来描述网络拓扑信息，然后OSPF路由器用拓 扑数据库来存储网络的这些LSA。
OSPF路由表（Routing table）：
对链路状态数据库进行SPF（Dijkstra）计算，而得出的OSPF路由表。
链路状态路由协议2—LSDB的维护
LSDB
LSDB
每台路由器将搜集到的LSAs放入自己的 LSDB（链路状态数据库）存储起来。有了 LSDB，路由器相当于掌握了全网的拓扑。
LSDB
Baidu NhomakorabeaLSDB
链路状态路由协议3—SPF计算
LSDB
LSDB
LSDB
LSDB
每台路由器基于LSDB，使用SPF（最短路 径算法）进行计算，得到一个以自己为根， 覆盖全网的一颗无环的树。
这是我的链路状态数据库的汇总信息 DBD（Seq=y+n，I=0，M=0，MS=0）
我需要你完整的关于172.16.10.0网络的信息（LSR）
FULL
这是172.16.10.0网络的信息（LSU）
收到了，谢谢（ACK）
FULL
……
OSPF邻居关系的建立
GE0/0/0 192.168.12.1/24
Neighbor is up for 00:00:21
Authentication Sequence: [ 0 ]
OSPF网络类型
OSPF支持的网络类型
点到点网络 广播型多路访问网络 非广播多路访问（NBMA）网络 P2MP网络
常见链路层协议对应的默认网络类型
网络类型
Point-to-Point Broadcast NBMA P2MP