DCNTSOSPF协议原理与配置实用教案

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1、学习(xux)目标 学完本课程，您应该能够： 深刻理解OSPF协议原理(yunl) 熟练掌握OSPF配置 调试及维护OSPF路由协议 OSPF基本Troubleshooting第1页/共56页第一页，共57页。课程内容第2页/共56页第二页，共57页。OSPF协议(xiy)介绍 OSPF（Open Shortest Path First）协议(xiy)，即“开放最短路径优先”协议(xiy)是由Internet工程任务组（Internet Engineering Task Force,IETF）开发的路由选择协议(xiy)，用来替代存在一些问题的RIP协议(xiy)。现在，OSPF协议(xiy)

2、是IETF组织建议使用的内部网关协议(xiy)（IGP）。OSPF协议(xiy)是一个链路状态协议(xiy)，使用Dijkstra的最短路径优先（SPF）算法，而且是开放的。 OSPF协议(xiy)的发展经过了几个RFC，所有这些相关的RFC都是由John Moy撰写的，最新是在RFC2328中说明的。 OSPF协议(xiy)和DV算法的协议(xiy)相比，一个主要的改善在于字的快速收敛，这使得OSPF协议(xiy)可以支持更大型的网络，并且不容易受到有害路由选择信息的影响。第3页/共56页第三页，共57页。OSPF协议(xiy)的特性 使用了区域的概念 有效地减少路由选择协议对CPU和内在的

3、占用 降低路由选择协议的通信量，使构建层次化的网络拓扑成为可能 完全支持无类别地处理地址问题，排除了不连续子网这样的有类别路由选择协议的问题 支持无类别路由表查询、VLSM和超网技术 支持无大小限制的、任意的度量值 支持等价(dngji)多路径 1 使用保留的地址来减小对不宣告OSPF的设备的影响 支持更安全的路由选择认证 使用可以跟踪外部路由的路由标记第4页/共56页第四页，共57页。课程内容第5页/共56页第五页，共57页。OSPF的基本原理与实现(shxin) 宣告OSPF的路由器从所有启动OSPF协议的接口上发出Hello数据包，如果两台路由器共享一条数据链路，并且能够相互成功协商He

4、llo报文中所指定的某些参数，那么它们就成为了邻居（Neighbor） OSPF协议定义了一些网络类型和一些路由器类型的邻接关系（Adjacency）。邻接关系可以想像为一条点到点的虚链路，它是在一些邻居路由器之间构成的，邻接关系的建立是由交换Hello信息的路由器类型和交换Hello信息的网络类型决定的 每一台路由器都会在所有形成邻接关系的邻居之间发送(f sn)链路状态通告（Link State Advertisement，LSA），每一台收到从邻居中由器发出的LSA的路由器都会把这些LSA记录在它的链路状态数据库中，并且发送(f sn)一份LSA的拷贝给该路由器的其他所有邻居第6页/共5

5、6页第六页，共57页。OSPF的基本原理与实现(shxin)（续） 通过LSA 泛洪扩散到整个区域，所有的路由器都会形成同样的链路状态数据库 当链路状态数据库同步时，每一台路由器都将以自身为根，使用SPF算法来计算一个无环拓扑，以描述它所知道的到达每一个目的地的最短路径（这个拓扑图就是SPF算法树） 每一台路由器都将从SPF算法树中构建出自己的路由表 当所有的链路状态数据库已经同步，从而成功创建路由表时，OSPF协议就达到收敛状态，邻居间交换的Hello报文称为Keepalive，并且每 隔30分钟重传一次LSA。如果网络拓扑稳定，那么网络中将不会有什么(shn me)活动或行为发生第7页/共

6、56页第七页，共57页。OSPF的五种(w zhn)协议报文 Hello报文 发现及维持邻居关系 选举DR，BDR DD报文 本地LSDB的摘要 LSR报文 向对端请求本端没有或对端的更新的LSA LSU报文 向对方(dufng)发送其需要的LSA LSAck报文 收到LSU之后，进行确认第8页/共56页第八页，共57页。OSPF协议(xiy)报文格式OSPF数据包IP头部（协议(xiy)号#89）OSPF数据(shj)包数据(shj)OSPF数据包头部LSAOSPF数据包头部LSALSALSA头部LSA数据第9页/共56页第九页，共57页。OSPF协议(xiy)报文格式（Header）Ver

7、sionTypePacket LengthRouter IDArea IDChecksumAuth TypeAuthentication*Authentication*Data32位8816第10页/共56页第十页，共57页。OSPF协议(xiy)报文格式（Hello）32位8816OSPF HeaderNetwork MaskHello IntervalOptionRouter PriorityRouter Dead IntervalDRBDRNeighborNeighbor第11页/共56页第十一页，共57页。OSPF协议(xiy)报文格式（DD）32位8816 OSPFHeaderInt

8、erface MTUOption00000I M MSDD Sequence NumberLSA Header第12页/共56页第十二页，共57页。OSPF协议(xiy)报文格式（LSR）32位8816 OSPFHeaderLink State TypeLink State IDAdvertising RouterLink State TypeLink State IDAdvertising Router第13页/共56页第十三页，共57页。OSPF协议(xiy)报文格式（LSU）32位8816 OSPFHeaderNumber of LSALSA第14页/共56页第十四页，共57页。OSPF

9、协议(xiy)报文格式（LSAck）32位8816 OSPFHeader LSA Header第15页/共56页第十五页，共57页。OSPF的LSA格式(g shi)（LSA Header）32位8816AgeOptionTypeLink State IDAdvertising RouterSequence NumberChecksumLength第16页/共56页第十六页，共57页。OSPF的网络(wnglu)类型 点到点网络（Point-to-Point） 广播(gungb)型网络（Broadcast） 非广播(gungb)多路访问网络（NBMA） 点到多点网络（Poing-to-Mult

10、ipoint） 虚链路（Virtual Link）第17页/共56页第十七页，共57页。DR和BDR 多址网络(wnglu)LSA的泛洪扩散存在的问题 在构建相关路由器的邻接表时，会创建很多不必要的LSA 多址网络(wnglu)本身的泛洪扩散显得比较混乱 解决方法：选取DR和BDR第18页/共56页第十八页，共57页。OSPF的邻居(ln j)状态机DownInitExchangeLoadingFullDownAttemptInit2-WayExStartExChangeLoadingFull第19页/共56页第十九页，共57页。DR和BDR选举(xunj)过程（I） 首先邻居路由器要建立双向

11、通信（2-Way） 检查每台邻居路由器发送的Hello数据包的优先级、DR和BDR字段，列出所有具有DR和BDR选取资格的路由器列表（优先0） 所有路由器将宣告自己为DR，同时，所有路由器也将宣告自己为BDR 从具有选取资格的列表中创建一个还没有宣告为DR路由器的所有路由器的子集（宣告为DR的路由器不通被选取为BDR） 如果(rgu)这个子集中一台或多台邻居路由器的具有最高优先级，则被宣告为BDR，在优先级相同的前提下，具有最高Router ID的路由器将被选为BDR第20页/共56页第二十页，共57页。DR和BDR选举(xunj)过程（II） 如果一台或多台具有选取资格的路由器在Hello数

12、据包的DR字段包含它们的接口地址，则具有最商优先级的邻居路由器将被宣告为DR，在优先级相同的前提下，具有最高Router ID的邻居中币器将被选为DR 如果没有(mi yu)路由器宣称自己是DR，则新选的BDR路由器将成为DR 新加入的OSPF路由器先检查有效的DR和BDR，如果DR和BDR路由器存在，就接受已经存在的DR和BDR路由器（即使自己具有最高的的优先级），如果BDR不存在，将执行一个BDR的选取过程，如果DR不存在，则BDR路由器继承为DR第21页/共56页第二十一页，共57页。邻接关系(gun x)建立过程RT1RT2DownDownHello( DR = 0.0.0.0,Nei

13、ghbors Seen = 0)Hello( DR = RT2,Neighbors Seen = RT1)DD (Seq = x,I = 1, M = 1, MS = 1)DD (Seq = y,I = 1, M = 1, MS = 1)DD (Seq = y,I = 0, M = 1, MS = 0)DD (Seq = y+1,I = 0, M = 1, MS = 1)DD (Seq = y+1,I = 0, M = 1, MS = 0)DD (Seq = y+n,I = 0, M = 0, MS = 1)DD (Seq = y+n,I = 0, M = 0, MS = 0)LS Reque

14、stLS UpdateLS AckExStartExStartInitExchangeExchangeLoadingFullFull第22页/共56页第二十二页，共57页。区域(qy)划分Area 0Area 1Area 10ABRABRASBRBGP第23页/共56页第二十三页，共57页。区域间路由计算(j sun)192.168.1.0/24192.168.14.0/24Type = 3192.168.14.0Mask = 255.255.255.0Metric = 120Type = 3192.168.1.0Mask = 255.255.255.0Metric = 91Area 0Are

15、a 1第24页/共56页第二十四页，共57页。AS外路(wil)由计算ASBRRouter ID = 100.1.1.1218.1.1.0/24Type = 5218.1.1.0Mask=255.255.255.0Metric = 10Type = 4100.1.1.1Mask = 0.0.0.0Metric = 89Area 0Area 2BGPABR第25页/共56页第二十五页，共57页。Virtual-LinkArea 0Area 10Area 23Virtual LinkRTARTB第26页/共56页第二十六页，共57页。STUB区域(qy)与路由汇总ASBRArea 0Area 2第

16、27页/共56页第二十七页，共57页。LSA的分类(fn li) Router-LSA 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(zhngg)区域 Network-LSA，由DR生成，描述了本网段的链路状态，传递到整个(zhngg)区域 Net-Summary-LSA，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，由ABR生成，描述了到ASBR的路由，传递到相关区域 AS-External-LSA，由ASBR生成，描述了到AS外部的路由，传递到整个(zhngg)AS（STUB区域除外）第28页/共56页第二十八页，共57页。课程

17、内容第29页/共56页第二十九页，共57页。OSPF配置(pizh)任务 1. 启动OSPF 协议（必须） （1）启动/关闭OSPF 协议（必须） （2）配置运行OSPF 三层交换机的ID 号（可选） （3）配置运行OSPF 的网络范围（必须） 2. 配置OSPF 辅助参数(cnsh)（可选） （1）配置OSPF 发包机制参数(cnsh) 1）配置OSPF 数据包的验证 2）配置OSPF 接口为只收不发 3）配置接口发送数据包的代价 4）配置OSPF 发包定时器参数(cnsh)（广播接口轮询发送HELLO 数据包的定时器、邻接三层交换机失效定时器、接口传送LSA 时延定时器、邻接三层交换机重传

18、LSA定时器）第30页/共56页第三十页，共57页。OSPF配置(pizh)任务（续） （2）配置OSPF 引入路由参数 1）配置引入外部路由的缺省参数（缺省类型、缺省标记值、缺省代价值） 2）配置在OSPF 中引入其它协议的路由 （3）配置OSPF 协议其它参数 1）配置OSPF 路由协议优先级 2）配置OSPF STUB 域及缺省路由的代价 3）配置OSPF 虚链路 4）配置接口( ji ku)在选举指定三层交换机DR 中的优先级 3. 关闭OSPF 协议第31页/共56页第三十一页，共57页。OSPF配置(pizh)命令 Router ospf 命令(mng lng)：no router

19、 ospf 功能：配置本命令(mng lng)使能OSPF 进程和一个具体的VPN 关联起来，配置成功之后该OSPF 进程下的所有配置命令(mng lng)均和该VPN 相关。本命令(mng lng)的no 操作删除与该VPN 路由/转发实例相关联的OSPF 实例 参数：指明了要创建的OSPF 进程id。指明了VPN 路由/转发实例的名称 命令(mng lng)模式：全局模式第32页/共56页第三十二页，共57页。OSPF配置(pizh)命令(续) Router-id 命令：router id no router id 功能：配置(pizh)运行OSPF 协议三层交换机的 ID 号；本命令的n

20、o 操作为取消三层交换机的 ID号。 参数：为三层交换机ID 号，点分十进制格式。 缺省情况：系统缺省为不配置(pizh)三层交换机ID 号，协议运行时从各接口的IP 地址中选其中一个地址作为三层交换机ID 号。 命令模式：全局配置(pizh)模式第33页/共56页第三十三页，共57页。OSPF配置(pizh)命令(续) Network area 命令：network NETWORKADDRESS area no network NETWORKADDRESS area 功能：本命令在具有与网络地址相匹配的IP地址的接口上使能OSPF路由功能。no命令移去配置并且停止在相应接口上运行OSPF。

21、参数：NETWORKADDRESS = A.B.C.D/M | A.B.C.D X.Y.Z.W，网络地址的前缀表示或者掩码表示，如果是掩码表示，则是wildcast掩码；是IP地址格式(g shi)或者点分十进制格式(g shi)的区域号，如果是十进制格式(g shi)的整数，则取值范围是04294967295 缺省情况：没有缺省配置 命令模式：OSPF 协议配置模式第34页/共56页第三十四页，共57页。OSPF配置(pizh)命令(续) Ip ospf authentication 命令：ip ospf authentication message-digest|null no ip os

22、pf authentication 功能：指定接口上发送和接受OSPF 报文所需要的验证方式；本命令的no 操作(cozu)为取消验证。 参数：为接口的IP 地址，点分十进制格式 message-digest：使用MD5 认证 null：不使用认证，它重置了接口上使用的密码或者MD5 认证 缺省情况：接口上接受OSPF 报文缺省不需要验证。 命令模式：接口配置模式第35页/共56页第三十五页，共57页。OSPF配置(pizh)命令(续) Ip ospf authentication-key 命令：ip ospf authentication-key no ip ospf authenticat

23、ion 功能：指定接口上发送和接受OSPF 报文所需要的验证(ynzhng)密钥；本命令的no 操作为取消验证(ynzhng)密钥。 参数：为接口的IP 地址，点分十进制格式；指定明文认证的密钥 缺省情况：接口上接受OSPF 报文缺省不需要验证(ynzhng)。 命令模式：接口配置模式第36页/共56页第三十六页，共57页。OSPF配置(pizh)命令(续) Redistribute 命令：noredistribute kernel |connected| static| rip| isis| bgp metric metric-type1|2route-maptag 功能：引入从其它路由协议

24、学习到的路由到OSPF 中 参数：kernel 从核心路由中引入 connected 从直连路由中引入 static 从静态( jngti)路由中引入 rip 从RIP 路由中引入 isis 从ISIS 路由中引入 bgp 从BGP 路由中引入 metric 是赋给引入路由的度量，取值范围0-16777214 metric-type 1|2是引入的外部路由的度量类型，只能取1 或者2，缺省为2 route-map 指向用于引入路由的路由地图的指针 tag是外部路由的标记号，取值范围04294967295，缺省为0 命令模式：OSPF 协议配置模式第37页/共56页第三十七页，共57页。OSPF

25、配置(pizh)命令(续) Ip ospf hello-interval 命令：ip ospf hello-interval no ip ospf hello-interval 功能(gngnng)：指定在接口上发送HELLO 报文的时间间隔；本命令的no 操作为恢复缺省值。 参数：为接口的IP 地址，点分十进制格式为发送HELLO 报文的时间间隔，单位为秒，取值范围165535。 缺省情况：接口缺省发送HELLO 报文的间隔时间为10 秒。 命令模式：接口配置模式第38页/共56页第三十八页，共57页。OSPF配置(pizh)命令(续) Ip ospf dead-interval 命令：ip

26、 ospf dead-interval no ip ospf dead-interval 功能：指定相邻三层交换机路由失效的时间长度(chngd)；本命令的no 操作为恢复缺省值。 参数：为接口的IP 地址，点分十进制格式为相邻三层交换机失效的时间长度(chngd)，单位为秒，取值范围165535。 缺省情况：三层交换机失效的时间长度(chngd)缺省为40 秒（通常是hello-interval 的4 倍）。 命令模式：接口配置模式第39页/共56页第三十九页，共57页。OSPF显示(xinsh)命令 Show ip ospf 命令：show ip ospf 功能(gngnng)：显示OSP

27、F 主要信息。 参数：是进程ID，取值范围065535 缺省情况：不显示。 命令模式：所有模式均可第40页/共56页第四十页，共57页。OSPF显示(xinsh)命令(续) Show ip ospf route 命令：show ip ospf route 功能：显示(xinsh)OSPF 路由表信息。 参数：是进程ID，取值范围065535 缺省情况：不显示(xinsh)。 命令模式：所有模式均可第41页/共56页第四十一页，共57页。OSPF显示(xinsh)命令(续) Show ip ospf neighbor 命令： show ip ospf neighbor |all |detail

28、all|interface 功能：显示OSPF 邻接点信息。 参数：是进程ID，取值范围(fnwi)065535 是点分十进制格式的邻居ID all：显示所有邻居的信息 detail：显示邻居的详细信息 接口的IP 地址 缺省情况：不显示。 命令模式：所有模式均可第42页/共56页第四十二页，共57页。OSPF显示(xinsh)命令(续) Show ip ospf interface 命令：show ip ospf interface 功能(gngnng)：显示OSPF 接口信息。 参数：为接口名。 缺省情况：不显示 命令模式：所有模式均可第43页/共56页第四十三页，共57页。OSPF显示(

29、xinsh)命令(续) Show ip ospf database 命令：show ip ospf databaseasbr-summaryself-originate |adv-router |externel self-originate |adv-router | network self-originate |adv-router | nssa-external self-originate |adv-router |opaque-area self-originate |adv-router | opaque-as self-originate |adv-router | opaqu

30、e-link self-originate |adv-router | router self-originate |adv-router | summary self-originate |adv-router |self-originate | max-age 功能：显示OSPF 连接状态数据库信息。 参数：是进程ID，取值范围(fnwi)065535 Link state ID，点分十进制IP 地址形式是Advertising 路由器的ID，点分十进制IP 地址形式 缺省情况：不显示。 命令模式：所有模式均可第44页/共56页第四十四页，共57页。OSPF排错帮助(bngzh)（I） 配

31、置故障排除 首先检查是否已经(y jing)启动并且正确配置了OSPF协议 全局故障排除 从网络拓扑结构角度考虑，区域是否配置正确 局部故障排除 检查两台直接相连的路由器之间协议运行是否正常第45页/共56页第四十五页，共57页。OSPF排错帮助(bngzh)（II） 协议配置检查 是否已经为本路由器配置了Router ID 检查OSPF协议是否已成功地被激活 检查需要运行OSPF的网段是否已经被使能 检查是否已正确地引入了所需要的外部路由 邻居路由故障检查 检查物理连接及下层协议是否正常运行 检查在接口上配置的OSPF参数，某些参数必须保证和与该接口相邻的路由器的参数一致 检查在同一接口上d

32、ead-interval值应至少(zhsho)为 hello-interval值的4倍 在广播和NBMA类型的网络中至少(zhsho)有一台路由的priority应大于零 区域的STUB属性必须一致 接口的网络类型必须一致 在NBMA类型的网络中是否手工配置了邻居第46页/共56页第四十六页，共57页。课程内容第47页/共56页第四十七页，共57页。OSPF配置(pizh)案例 网络拓扑图Area 0Area 1Area 2SW1SW5SW2SW3SW4 Vlan2E1/2:100.1.1.1 100.1.1.2:E1/1 30.1.1.1: E1/2E1/1:10.1.1.2Vlan 130

33、.1.1.2: E1/1Vlan3Vlan3E1/2:20.1.1.1E1/1:20.1.1.2第48页/共56页第四十八页，共57页。OSPF配置(pizh)案例（续） 三层交换机SW1： 配置(pizh)接口vlan1的IP地址。 Switch1#config Switch1(config)# interface vlan 1 Switch1(config-if-vlan1)# ip address 10.1.1.1 255.255.255.0 Switch1(config-if-vlan1)#no shut-down Switch1(config-if-vlan1)#exit 配置(pi

34、zh)接口vlan2的IP地址 Switch1(config)# interface vlan 2 Switch1(config-if-vlan2)# ip address 100.1.1.1 255.255.255.0 Switch1 (config-if-vlan2)#exit 启动OSPF协议，配置(pizh)接口vlan1、vlan2所属域号 Switch1(config)#router ospf Switch1(config-router)#network 10.1.1.0/24 area 0 Switch1(config-router)#network 100.1.1.0/24 a

35、rea 0 Switch1(config-router)#exit Switch1(config)#exit第49页/共56页第四十九页，共57页。OSPF配置(pizh)案例（续） 三层交换机SW2： 配置接口( ji ku)vlan1和vlan2的IP地址。 Switch2#config Switch2(config)# interface vlan 1 Switch2(config-if-vlan1)# ip address 10.1.1.2 255.255.255.0 Switch2(config-if-vlan1)#no shut-down Switch2(config-if-vla

36、n1)#exit Switch2(config)# interface vlan 3 Switch2(config-if-vlan3)# ip address 20.1.1.1 255.255.255.0 Switch2(config-if-vlan3)#no shut-down Switch2(config-if-vlan3)#exit 启动OSPF协议，配置接口( ji ku)vlan1和vlan3所属OSPF区域 Switch2(config)#router ospf Switch2(config-router)# network 10.1.1.0/24 area 0 Switch2(c

37、onfig-router)# network 20.1.1.0/24 area 1 Switch2(config-router)#exit Switch2(config)#exit第50页/共56页第五十页，共57页。OSPF配置(pizh)案例（续） 三层交换机SW3： 配置接口vlan3的IP地址。 Switch3#config Switch3(config)# interface vlan 3 Switch3(config-if-vlan1)# ip address 20.1.1.2 255.255.255.0 Switch3(config-if-vlan3)#no shut-down

38、Switch3(config-if-vlan3)#exit 启动OSPF协议，配置接口vlan3所属(sush)OSPF区域 Switch3(config)#router ospf Switch3(config-router)# network 20.1.1.0/24 area 1 Switch3(config-router)#exit Switch3(config)#exit第51页/共56页第五十一页，共57页。OSPF配置(pizh)案例（续） 三层交换机SW4： 配置接口( ji ku)vlan3的IP地址。 Switch4#config Switch4(config)# interf

39、ace vlan 3 Switch4(config-if-vlan3)# ip address30.1.1.2 255.255.255.0 Switch4(config-if-vlan3)#no shut-down Switch4(config-if-vlan3)#exit 启动OSPF协议，配置接口( ji ku)vlan3所属OSPF区域 Switch4(config)#router ospf Switch4(config-router)# network 30.1.1.0/24 area 0 Switch4(config-router)#exit Switch4(config)#exit

40、第52页/共56页第五十二页，共57页。OSPF配置(pizh)案例（续） 三层交换机SW5： 配置接口vlan2的IP地址。 Switch5#config Switch5(config)# interface vlan 2 Switch5(config-if-vlan2)# ip address 100.1.1.2 255.255.255.0 Switch5(config-if-vlan2)#no shut-down Switch5(config-if-vlan2)#exit 配置接口vlan3的IP地址 Switch5(config)# interface vlan 3 Switch5(c

41、onfig-if-vlan3)# ip address 30.1.1.1 255.255.255.0 Switch5(config-if-vlan3)#no shut-down Switch5(config-if-vlan3)#exit 启动(qdng)OSPF协议，配置接口vlan2和vlan3所属域号 Switch5(config)#router ospf Switch5(config-router)# network 30.1.1.0/24 area 0 Switch5(config-router)# network 100.1.1.0/24 area 0 Switch5(config-

42、router)#exit Switch5(config)#exit第53页/共56页第五十三页，共57页。小结(xioji) OSPF的特性 OSPF邻居(ln j)关系的建立 OSPF的DR、BDR选举 OSPF的区域划分以及区域间的通信 OSPF的配置及其调试命令 OSPF常见故障的处理第54页/共56页第五十四页，共57页。学以致用(xu y zh yng)，让网络应用普遍成功！技术支持部李亚峰2007年7月第55页/共56页第五十五页，共57页。56感谢您的欣赏(xnshng)！第56页/共56页第五十六页，共57页。NoImage内容(nirng)总结学习目标。OSPF协议定义了一些网络类型和一些路由器类型的邻接关系（Adjacency）。向对端请求本端没有或对端的更新的LSA。参数：指明了要创建的OSPF 进程id。缺省情况：没有缺省配置。命令模式：OSPF 协议配置模式。null：不使用(shyng)认证，它重置了接口上使用(shyng)的密码或者MD5 认证。缺省情况：接口上接受OSPF 报文缺省不需要验证。命令模式：所有模式均可。感谢您的欣赏第五十七页，共57页。