0x2 HCNP-R&S OSPF协议（一）

系统管理员 2022-05-16 01:24 169阅读 0赞

# 前言 #

RIP是基于距离矢量算法的路由协议，应用在大型网络中存在收敛速度慢、度量值不科学、可扩展性差等问题。

IETF提出了基于SPF算法的链路状态路由协议OSPF（Open Shortest Path First）。通过在大型网络中部署OSPF协议，弥补了RIP协议的诸多不足。

OSPF(Open Shortest Path First[开放式最短路径优先][Link 1]）是一个[内部网关协议][Link 2](Interior Gateway Protocol，简称IGP），用于在单一[自治系统][Link 3]（autonomous system,AS）内决策[路由][Link 4]。是对[链路状态路由协议][Link 5]的一种实现，隶属内部网关协议（IGP），故运作于自治系统内部。著名的迪克斯加算法(Dijkstra)被用来计算最短路径树。OSPF分为OSPFv2和OSPFv3两个版本,其中OSPFv2用在[IPv4][]网络，OSPFv3用在[IPv6][]网络。OSPFv2是由RFC 2328定义的，OSPFv3是由RFC 5340定义的。与[RIP][]相比，OSPF是链路状态协议，而RIP是[距离矢量协议][Link 6]。

![70][]

![70 1][]

![70 2][]

RIPv1

不支持组播

不支持验证

不支持VLSM（变长子网掩码）

RIPv2支持VLSM、触发更新

**OSPF**

**链路状态路由协议OSPF**

路由信息传递与路由计算分离。

基于SPF算法。

以“累计链路开销”作为选路参考值。

OSPF工作过程

![70 3][]

**Router** **ID**用于在**自治系统中**唯一标识一台运行OSPF的路由器，每台运行OSPF的路由器都有一个Router ID。

Router ID 生成方法

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:1.0854in;"> <p style="margin-left:0in;">1、手工配置</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:.6673in;"> <p style="margin-left:0in;">&nbsp;</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:1.8979in;"> <p style="margin-left:0in;">lookback虚拟接口</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:1.2472in;"> <p style="margin-left:0in;">方便管理</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:1.0854in;"> <p style="margin-left:0in;">2、自动选举</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:.6673in;"> <p style="margin-left:0in;">&nbsp;</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:1.9173in;"> <p style="margin-left:0in;">a.lookback接口中IP最大</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:1.4819in;"> <p style="margin-left:0in;">b.物理接口中IP最大</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

RIP中两个报文：replay request

OSPF 五种报文类型

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:.6673in;"> <p style="margin-left:0in;">Hello</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:1.6604in;"> <p style="margin-left:0in;">建立和维持邻居关系</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:1.2187in;"> <p style="margin-left:0in;">选举DR和BDR</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:2.7104in;"> <p style="margin-left:0in;">点到点10s更新一次（死亡时间4倍）</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:1.6208in;"> <p style="margin-left:0in;">点到多点30s更新一次</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:.6673in;"> <p style="margin-left:0in;">DD</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:3.1166in;"> <p style="margin-left:0in;">数据库摘要信息</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:.6673in;"> <p style="margin-left:0in;">LSR</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:3.1854in;"> <p style="margin-left:0in;">请求对方而本端没有或者对方比我的LSR要新</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:.6673in;"> <p style="margin-left:0in;">LSU</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:3.1166in;"> <p style="margin-left:0in;">发送对方请求得完整的LSA</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:.6729in;"> <p style="margin-left:0in;">LSAck</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:3.1111in;"> <p style="margin-left:0in;">发送确认报文</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

Hello报文的作用：

邻居发现：自动发现邻居路由器。

邻居建立：完成Hello报文中的参数协商，建立邻居关系。

邻居保持：通过Keepalice机制，检测邻居运行状态。

![70 4][]

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:.8847in;"> <p style="margin-left:0in;">Down</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:4.5951in;"> <p style="margin-left:0in;">初始</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:.8847in;"> <p style="margin-left:0in;">Init</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:4.5951in;"> <p style="margin-left:0in;">&nbsp;</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:.8847in;"> <p style="margin-left:0in;">2way</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:4.5951in;"> <p style="margin-left:0in;">(邻居)</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:.8847in;"> <p style="margin-left:0in;">Exstart</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:4.6645in;"> <p style="margin-left:0in;">(发送的第一对DD报文，作用是用来建立主从关系(Router id大为主))</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:.9041in;"> <p style="margin-left:0in;">Exchange</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:4.5763in;"> <p style="margin-left:0in;">(交互DD报文)</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:.8847in;"> <p style="margin-left:0in;">Loading</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:4.5951in;"> <p style="margin-left:0in;">(同步过程)</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:.8847in;"> <p style="margin-left:0in;">Full</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:4.5951in;"> <p style="margin-left:0in;">(邻接关系)</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

![70 5][]

**LSA****链路状态通告**

**包含的信息：**

链路的类型

接口IP地址及掩码

链路上所连接的邻居路由器

链路的带宽（开销）

**OSPF网络类型**

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:.8236in;"> <p style="margin-left:0in;">点到点(P2P)网络</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:1.0506in;"> <p style="margin-left:0in;">PPP、HDLC</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:.843in;"> <p style="margin-left:0in;">点到多点(P2MP)网络</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:1.0319in;"> <p style="margin-left:0in;">&nbsp;</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:.8236in;"> <p style="margin-left:0in;">广播型网络</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:1.0506in;"> <p style="margin-left:0in;">以太网</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:.8236in;"> <p style="margin-left:0in;">NBMA网络</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:1.1201in;"> <p style="margin-left:0in;">Frame、ATM</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**OSPF度量值**

Cost = 参考带宽（默认100MB）/实际带宽

开销值默认1

更改cost两种方式

直接在接口下配置

修改参考带宽（所有路由器都需要修改，确保选路一致性）

![70 6][]

**OSP****F****验证类型：**

不认证

简单明文认证

MD5加密认证

![70 7][]

![70 8][]

DR BDR选举的主要目的是减少邻居关系的数量，减少LSA的发送量

DR（Designated Router）BDR（Backup Designated Router）

Drother 与DR和BDR建立邻接关系（full）

Drother之间建立邻居关系（2-way）

解决DR单点故障方法：选举BDR

DR/BDR选举规则：DR/BDR的选举是**基于接口**的。

接口的DR优先级越大越优先，0-255 默认是1 当为0时表示不参与选举

接口的DR优先级相等时，Router ID越大越优先

**DR和BDR选举是非抢占模式**

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:.6673in;"> <p style="margin-left:0in;">LSA1</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:5.4423in;"> <p style="margin-left:0in;">Router-LSA&nbsp;&nbsp;&nbsp; 每个路由器都会产生自己的LSA&nbsp;&nbsp;&nbsp; 发送到本区域内所有的路由器</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:.6673in;"> <p style="margin-left:0in;">LSA2</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:5.3729in;"> <p style="margin-left:0in;">Network-LSA&nbsp;&nbsp; DR路由器产生的LSA&nbsp;&nbsp;</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:.6673in;"> <p style="margin-left:0in;">LSA3</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:5.3729in;"> <p style="margin-left:0in;">Network-Summary-LSA ABR路由器产生，传播到其他区域</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:.6673in;"> <p style="margin-left:0in;">LSA4</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:5.3729in;"> <p style="margin-left:0in;">由ABR产生（用来告诉其他区域内的路由器，关于ASBR的位置）</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:.6673in;"> <p style="margin-left:0in;">LSA5</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:5.3729in;"> <p style="margin-left:0in;">AS-External-LSA ASBR路由器产生，传递到整个AS（除了Stub）</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:.6673in;"> <p style="margin-left:0in;">LSA7</p> </td> 
   <td style="border-color:#a3a3a3;vertical-align:top;width:5.3729in;"> <p style="margin-left:0in;">&nbsp;</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

以太网广播几个网段几个DR

实验：

![70 9][]

![70 10][]

作业答案[链接][Link 7]

[Link 1]: https://baike.baidu.com/item/%E5%BC%80%E6%94%BE%E5%BC%8F%E6%9C%80%E7%9F%AD%E8%B7%AF%E5%BE%84%E4%BC%98%E5%85%88/8966505
[Link 2]: https://baike.baidu.com/item/%E5%86%85%E9%83%A8%E7%BD%91%E5%85%B3%E5%8D%8F%E8%AE%AE/167192
[Link 3]: https://baike.baidu.com/item/%E8%87%AA%E6%B2%BB%E7%B3%BB%E7%BB%9F
[Link 4]: https://baike.baidu.com/item/%E8%B7%AF%E7%94%B1
[Link 5]: https://baike.baidu.com/item/%E9%93%BE%E8%B7%AF%E7%8A%B6%E6%80%81%E8%B7%AF%E7%94%B1%E5%8D%8F%E8%AE%AE/1219386
[IPv4]: https://baike.baidu.com/item/IPv4
[IPv6]: https://baike.baidu.com/item/IPv6
[RIP]: https://baike.baidu.com/item/RIP
[Link 6]: https://baike.baidu.com/item/%E8%B7%9D%E7%A6%BB%E7%9F%A2%E9%87%8F%E5%8D%8F%E8%AE%AE/2111053
[70]: /images/20220516/de0a44c7651044499f5d291e57e816cd.png
[70 1]: /images/20220516/b9a91b33746f4c719d3d343d59515a47.png
[70 2]: /images/20220516/88d953232c7e425cb6820d058a80a885.png
[70 3]: /images/20220516/e2d1c8c14d614ac8a898c57b350ef30a.png
[70 4]: /images/20220516/a3d9111eb5724c4d82ccacd1b664a8c2.png
[70 5]: /images/20220516/73f815856b1447eb82718d6055db75c9.png
[70 6]: /images/20220516/357412330e8640b58a6d531416c47bfc.png
[70 7]: /images/20220516/72fb9cd713984d7caaf252565cc9d7c5.png
[70 8]: /images/20220516/91b8daf1aba04fec813956826d43c47d.png
[70 9]: /images/20220516/2bdc067c6e8e495a9ad4ae2a7599dcb3.png
[70 10]: /images/20220516/88e2815448764d048beb15481efe0c8f.png
[Link 7]: https://blog.csdn.net/qq_35428201/article/details/81661467