【HCIA】学习--动态路由之OSPF协议

雪糕是宝贝
300 阅读6分钟

image.png

开启掘金成长之旅！这是我参与「掘金日新计划 · 12 月更文挑战」的第7天，点击查看活动详情

前言

学习数通知识，考证书~ 考证书，记笔记，记笔记~

OSPF

开放式最短路径优先OSPF（Open Short Path First）协议是IETF定义的一种基于链路状态的内部网关路由协议。而RIP是一种基于矢量距离算法的路由协议，存在着慢收敛，易产生环路、可拓展性差等问题，目前已经逐渐被OSPF取代

OSPF概述，开放最短路径优先

  • 大中型网络上使用最为广泛的IGP协议
  • 链路状态路由协议
  • 无类
  • 使用组播方式（224.0.0.5和224.0.0.6）
  • 收敛较快
  • 以开销（Cost）作为度量值
  • 采用的SPF算法可以有效的避免环路
  • 触发式更新，（以较低的频率发送定期更新，被称为链路状态范洪）
  • 区域的设计使得OSPF能够支持更大的网络规模
  • 通过LSA的形式发布路由
  • 不支持自动汇总，支持手动汇总

术语

  • 区域（Area） 为了适应大型的网络，OSPF在AS内划分多个区域，区域是以接口为单位来划分的，每个OSPF路由器只维护所在区域的完整链路状态信息
  • 区域ID （Area ID）可以表示成10进制的数字，如1 也可以表示成一个IP，如0.0.0.1
  • 区域的优点 尽可能减少路由条目，使拓扑变化仅影响本区域内部

image.png

一个接口只能属于一个区域

OSPF的区域类型

  • 骨干区域 Area 0，核心区域，也叫传输区域（负责在不同的非骨干区域之间分发路由信息）
  • 非骨干区域 非Area 0 也称为常规区域
  • 备注 所有其他非骨干区域必须和骨干区域直接相连

image.png

OSPF的路由器类型

  • IR Internal Router, 内部路由器
  • BR Backbone Router, 骨干路由器
  • ABR Area Border Router, 区域边界路由器，连接一个或者多个区域到骨干区域，至少有一个接口属于骨干区域
  • ASBR 自治系统边界路由器，把从其他路由器协议学习到的路由以引入的方式到OSPF的进程中
  • 备注：一台路由器可以同时属于多种类型

image.png

OSPF的核心工作流程

  1. 发现并建立邻居
  2. 传播LSA（区别于距离矢量的路由表更新）
  • Link State Advertisement 链路状态宣告，路况信息
  • 链路，路由器的接口
  • 状态，描述接口信息（地址、掩码、开销、网络类型、邻居关系等）
  1. 将LSA范洪到区域中所有的OSPF路由器，而不仅是直连的路由器
  2. 收集LSA创建LSDB，链路状态数据库，地图
  3. 使用SPF算法计算到每个目标网络的最短距离，并将其置于路由表中

发现邻居

image.png

范洪LSAS

image.png

计算最佳路径

image.png

生成路由信息

image.png

OSPF建立的三张表格

  • 邻居表 记录所有邻居关系
  • 链路状态数据库 记录所有链路状态信息
  • 路由表 记录最佳路由

Router ID

  • 运行OSPF协议前，必须选取一个RID
  • 用来唯一标识一台OSPF路由器
  • RID可以手动配置，也可以自动生成

RID选取规则

  • 手动配置 不需要是任何一个接口地址
  • 活动回环接口上选择IP地址最高的
  • 活动物理接口上选取IP地址最高的
  • 宕掉的接口不参与选举
  • RID选举具有非抢占性，除非重启OSPF进程

OSPF的协议类型

  • 封装在IP协议之后 协议号89
  • 头部和Hello数据包

image.png

OSPF 数据包类型和作用

  • Hello 建立和维护邻居关系
  • Database Description LSDB的摘要（仅包含LSA的头部）
  • Link State Request 请求LSA
  • Link State Update 发送LSU
  • Link State Acknowledge 对LSU的确认

OSPF状态机制

image.png

  • 邻居

    • 失效状态（Down）没有收到Hello包
    • 初始状态（Init）收到Hello包，但是没有看到自己
    • 双向通讯状态（2-way）收到了hello包，且看到了自己，形成邻居关系

  • 邻接

    • 交换初始状态（Exstart）决定信息交换是路由器的主从关系
    • 交换状态（Exchange）向邻居发送DD数据包
    • 加载状态（Loading）LSR和LSU交换
    • 完全邻接状态（Full）LSDB同步，形成邻接关系

  • 备注 只有2-way和full是最稳定的状态

  • 第一阶段 image.png

  • 第二阶段

image.png

  • 第三阶段

image.png

邻居建立的条件

  • RID唯一
  • Hello/Dead时间间隔一致
  • 区域ID一直
  • 认证一致
  • 链路MTU大小一致
  • 子网掩码一致
  • 网络地址一致
  • 末梢区域一直

OSPF的网络类型

  • 基于接口 缺省状态下，OSPF认为以太网的网络类型是广播类型，PPP、HDLC的网络类型是点到点类型。

image.png

DR和BDR

  • 只要是多路访问BMA和NBMA网络中，为了减少邻接关系的数量，从而减少数据包交换次数，最终节省带宽，降低路由器处理的压力因此选举BR和BDR

image.png

参与的邻居越多，交换过程越多，数据包越多，占据带宽越多。

  • DR Design Router ,指定路由器，类似班长、总经理

  • BDR Backip DR ,备用DR，类似于副班长，副经理

  • DRouters 类似于学生，普通员工

  • 关系，DR BDR DRothers之间都保持邻接关系

  • DRothers之间保持邻居关系

  • 选举规则

    • 首先比较Hello报文中携带的优先级
    • 优先级范围0-255 默认为1
    • 优先级最高的被选举为DR，优先级次高的被选举为BDR
    • 优先级为0的不参与选举
    • 优先级一致的情况下，比较RID，越大越优先
    • 选举具有非抢占性，除非当DR或者BDR都失效或重启OSPF进程

  • 地址

    • 224.0.0.6 向DR、BDR发送链路状态更新
    • 224.0.0.5 向所有OSPF路由器发送

  • DR和BDR跟之前的主仆关系无关，只有多路访问的时候才会有DR和BDR选举等

image.png

当路由器R3感知到外部的拓扑变化之后，向组播地址224.0.0.6发送LSU

image.png

  • DR向组播地址224.0.0.5发送更新以便通知其他路由器
  • 所有的OSPF路由器监听224.0.0.5这一组播地址，便能收到DR泛洪的LSU。

OSPF的度量值

在每一个运行OSPF的接口上，都维护着一个接口Cost Cost = 10^8/BW(bps) = 100Mbps/BW = 接口带宽参考值/接口带宽

到一个目标网络的度量值 =

  • 从源到目标所有出站接口的Cost值累加（数据方向）
  • 从源到本路由器沿途所有入站接口的Cost累加 （路由方向）

image.png

备注：华为回环口默认设置为0

image.png

Cost分别是65和129。

OSPF配置

ospf 1 router-id 1.1.1.1
area 0/0.0.0.0
network 192.168.0.0 0.0.0.255 【0.0.0.255 反掩码】
network 192.168.4.4 0.0.0.0 == 192.168.4.4/32
display ospf peer brief
ospf timer hello 10
ospf timer dead 40
display ospf interface g0/0/0
ospf dr-priorty 100 # 修改ospf的接口范围
ospf cost 10
bandwidth-rederence 100 # 调整带宽参考值，默认100Mbps，需要在整个OSPF网络中进行统一调整
reset ospf process # 重启OSPF进程

image.png

avatar
文章
阅读
粉丝