第6章 动态路由协议

主要内容
OSPF动态路由协议 OSPF概述 OSPF数据包类型 OSPF网络介质分类 SPF过程
OSPF区域
单区域OSPF配置 EIGRP路由协议
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
点到多点非广播
一、点到点（Point to Point，PTP）
Router C 10 10 RouterE
Router D的最短路径优先树
Router E的最短路径优先树
图6-10 RouterD和RouterE的最短生成树
主要内容
OSPF动态路由协议 OSPF概述 OSPF数据包类型 OSPF网络介质分类 SPF过程
OSPF区域
单区域OSPF配置 EIGRP路由协议
二、OSPF协议的基本术语
1．路由器ID—Router ID 2．邻居（Neighbors）：两个或更多的路由器，这些路由器 都有某个接口连接到一个公共网络上。
3．邻接（Adjacency）：具有邻接关系的路由器允许直接交
换路由更新数据。 4．指定路由器（Designative Router，DR） 5．备份指定路由器（Backup Designative Router，BDR） 6．DROTHER
7.链路:路由器和它所连网络之间的连接,当一个接口被加入 到该OSPF时,它被OSPF认为是一个链路.这个链路或接口将 有一个指定给它的状态信息(Up或down),以及一个或多个 IP地址。
8. 链路状态(link state):两台路由器之间链路的状态,即路
由器的接口和它与相邻路由器的关系链路状态在被称为通 告(LSA)的特殊数据包中被通告给其他路由器。
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OSPF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OSPF路由器组播地址： 224.0.0.5。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OSPF路由器组播地址：224.0.0.6。
交换（Exchange）状态Βιβλιοθήκη Baidu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。
Router A S0/0:192.168.1.1/24
关闭（Down） 尝试（Attempt）
2．OSPF数据包头部结构
认证类型：0表示不进行认证，1表示采用明文方式进行认证，2采用MD5算法进行认证
图6-1 OSPF数据包头部结构
二、5种类型的OSPF数据包
1．Hello数据包 Hello数据包是编号为1的OSPF数据包。 运行OSPF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。
在点到点类型的介质中，OSPF数据包以多播地址发送 不选举DR、BDR OSPF路由器之间的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:10.0.0.1 Router A S0/0:192.168.1.1/24 RID:20.0.0.1 S0/0:192.168.1.2/24 Router B
OSPF路由变化时收敛速度快，可适应大规模网络。 OSPF并不周期性地广播路由表，因此节省了宝贵的带宽资 源。 OSPF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。 OSPF数据包的TTL值被设为1，即OSPF数据包只能被传送到 一跳范围之内的邻居路由器。 OSPF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SPF路由器的组播地址： 224.0.0.5）。
图6-2 点到点链路
二、广播网络（Broadcast）
需要选举DR/BDR。 OSPF路由器之间的hello数据包每 10秒钟发送一次，邻居的死亡间隔 时间为40秒。
DROther Lo0:10.0.0.1/32 Router A F0/1:192.168.1.1/24 以 太 网
F0/1:192.168.1.2/24 Router B Lo0:20.0.0.1/32 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OSPF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。
. . . . . .
DBD（SEQ=y+n，I=0，M=1，Master） DBD（SEQ=y+n，I=0，M=1，Slave） LS请求 装入（Loading） LS更新
DBD（SEQ=y+...，I=0，M=0，Master） 完成（Full） DBD（SEQ=y+...，I=0，M=0，Slave）
的死亡间隔时间为120秒。
图6-4
四、点到多点（PTMP）
点到多点（Point to Multi-Point，PTMP）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。 OSPF路由器之间的hello数据包每30秒钟发送一次，邻居 的死亡间隔时间为120秒。
到hello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。
图6-6 OSPF邻接建立过程
2．OSPF邻居状态机
Attempt Init Down Two-way
ExStart
Exchange
Loading
Full
图6-7 OSPF邻居状态机
二、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： 各路由器发送自己的LSA，其中描述了自己的链路状态 信息。 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。
10
Router C 10 10 RouterE
RouterD Router C的最短路径优先树
Router B的最短路径优先树
图6-9 RouterB和RouterC的最短生成树
Router A 10
Router A 10
Router C Router B 10 RouterD 10 10 RouterE Router B 10 RouterD
第六章 动态路由协议
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OSPF动态路由协议 OSPF概述 OSPF数据包类型 OSPF网络介质分类 SPF过程
OSPF区域
单区域OSPF配置 EIGRP路由协议
一、 OSPF特点
OSPF无路由自环问题。
OSPF支持变长子网掩码VLSM。 OSPF支持区域划分、适应大规模网络。 OSPF支持等值路径负载分担（Cisco定义最大6条）。 OSPF支持验证，防止对路由器、路由协议的攻击行为
骨干（主干）路由器：位于主干区域内的路由器，至 少有一个接口连接到区域0。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。有连接到多个区域接口的路由器。 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
S0/0:192.168.1.2/24
Router B
关闭（Down）
Hello，DR=0,SEEN=0 Hello，DR=RouterB,SEEN=RouterA 初始（Init）
双向（Two-way） DBD（SEQ=x，I=1，M=1，Master） 启动（ExStart） DBD（SEQ=y，I=1，M=1，Master） DBD（SEQ=y，I=0，M=1，Slave） DBD（SEQ=y，I=0，M=1，Slave） DBD（SEQ=y+1，I=0，M=1，Master） DBD（SEQ=y+1，I=0，M=1，Slave） 交换（Exchange）
网络拓扑结构 Router A 10 10 Router B 10 RouterD 10 10 10 Router A的链路状态数据库
Router A的链路状态 Router B的链路状态
Router A的最短路径优先树 Router A 10 SPF算法 Router C Router B
Router D的链路状态 Router E的链路状态
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OSPF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OSPF数 据包。 对链路状态请求数据包的回应。如果一个LSA没有被确认， 它将每隔一段时间（缺省是5秒）重传一次。
自治系统 区域0 Router A 区域1 Router D Router B 区域2 Router C Router F
Router E
Router X
图6-11 多区域OSPF
一、多区域OSPF中路由器的名称及用途
区域内路由器（Inter Area Router ，IAR）：所有接 口都在同一个区域内的路由器是区域内路由器。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。
F0/1:192.168.1.3/24 Router C Lo0:30.0.0.1/32 DR
图6-3 广播网络
三、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，需要手工指定邻居。之后，其运行模式将 同广播网络一样。 OSPF路由器之间的hello数据包每30秒钟发送一次，邻居
图6-5
表6-2
介质特性表
主要内容
OSPF动态路由协议 OSPF概述 OSPF数据包类型 OSPF网络介质分类 SPF过程
OSPF区域
单区域OSPF配置 EIGRP路由协议
一、 OSPF邻居状态机
1．OSPF邻接建立过程 OSPF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
1．OSPF数据包类型 表6-1 OSPF数据包类型
编号 1 2 3 4 5 H e llo 数据库描述 链路状态请求 链路状态更新 链路状态确认 类型 用途 发 现 邻 居 、 维 持 邻 居 关 系 、 选 举 D R /B D R 交 换 链 路 状 态 数 据 库 LSA 头 请 求 一 个 指 定 的 LSA 数 据 细 节 发 送 被 请 求 的 LS A 数 据 包 对链路状态更新包的确认
9．链路状态数据库:网络中所有其他路由器的链路状态条目
的列表。 10.HELLO协议:可以动态发现邻居并维护邻居关系。
主要内容
OSPF动态路由协议 OSPF概述 OSPF数据包类型 OSPF网络介质分类 SPF过程
OSPF区域
单区域OSPF配置 EIGRP路由协议
一、 OSPF数据包结构
10 Router A的路由表
Router C 10 RouterE
Router C的链路状态
10 RouterD
10 RouterE
图6-8 OSPF中路由表生成过程
Router A 10 10 Router B 10 RouterD 10 RouterE
Router A 10
Router C Router B