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1、（中职）网络互联技术5 第五章电子课件OSPF路由协议学习目标网络安全工程师要求能够完成系统网络的拓扑图的建立和完善，并做好系统路由的解析工作，OSPF路由协议是现在网络中应用最广泛的路由协议之一本章将帮助学员掌握OSPF路由协议的基本原理和简单配置方法，培养阅读路由表，分析网络路由的能力。5.1 OSPF协议介绍开放式最短路径优先（Open Shortest Pth First,OSPF）协议是由Internet工程任务组（Internet Engineering Tash Force,IETF）开发的路由协议OSPF协议是一个链路状态协议，它使用Dijkstra的最短路径优先算法，而且是开
2、放标准5.1.1 OSPF协议特性适应规模较大的网络快速收敛无自环区域划分等价路由路由分级支持验证组播发送5.1.2 基于SPF算法OSPF路由表的计算与实现保存当前路由表，当前存在的路由表为无效的，必须从头开始重新建立路由表；域内路由的计算，通过Dijkstra算法建立最短路径树，从而计算域内路由；域间路由的计算，通过检查Summary-LSA来计算域间路由，若该路由器连到多个域，则只检查主干域的Summary-LSA；查看Summary-LSA：在连到一个或多个域的域边界路由器中，通过检查该域内的Summary-LSA来检查是否有比第（2）（3）步更好的路径；AS外部路由的计算，通过查看A
3、S-External-LSA来计算目的地在AS外的路由。5.1.3 OSPF基本原理路由器相互交换链路状态信息路由器根据链路状态信息形成一致的拓扑结构SPF算法根据拓扑图计算从当前节点到各个目标网络的最短路径5.2 OSPF工作原理5.2.1 OSPF的网络类型Broadcast：当链路层协议是Ethernet、FDDI时，OSPF缺省认为网络类型是Broadcast。在该类型的网络中，通常以组播形式（224.0.0.5和224.0.0.6）发送协议报文。NBMA（Non-Broadcast Multi-Access，非广播多路访问网络）：当链路层协议是帧中继、ATM或X.25时，OSPF缺省
4、认为网络类型是NBMA。在该类型的网络中，以单播形式发送协议报文。P2MP（Point-to-MultiPoint，点到多点）：由其他的网络类型强制更改的。在该类型的网络中，以组播形式（224.0.0.5）发送协议报文。P2P（Point-to-Point，点到点）：当链路层协议是PPP、HDLC时，OSPF缺省认为网络类型是P2P。在该类型的网络中，以组播形式（224.0.0.5）发送协议报文。DR和BDR指定路由器DR（Designated Router），所有其它路由器都只将LSA信息发送给DR和（BDR），由DR将网络链路状态发送出去BDR实际上是对DR的一个备份，在选举DR的同时也选
5、举出BDRDR和BDR之外的路由器（称为DR Other）之间将不再建立邻接关系，也不再交换任何路由信息（除hello包）减少了广播网和NBMA网络上各路由器之间邻接关系的数量5.2.2 OSPF的基本概念自治系统一个自治系统（Autonamous System）就是处于一个管理机构控制之下的路由器和网络群组一个自治系统网络内部进行路由信息的通信使用内部网关协议（IGP，interior Gateway Protocols）各个自治系统网络之间是通过边界网关协议（BGP，Border Gateway Protocol）来共享路由信息的路由器ID号RID（Router ID，路由器ID）。RID
6、是一个32比特无符号整数，可以在一个自治系统中的所有网络中唯一的标识一台路由器RID可以手工配置，也可以自动生成邻居同一个网段上的路由器可以成为邻居OSPF的协议报文种类Hello报文DD（Database Description，数据库描述）报文LSR（Link State Request，链路状态请求）报文LSU（Link State Update，链路状态更新）报文LSAck（Link State Acknowledgment，链路状态确认）报文区域ospf 区域将网络分为若干个较小部分，以减少每台路由器存储和维护的信息量划分区域的好处：减少CPU负担DB（路由数据库）减小，LSA（链路
7、状态通告）通告减少某些LSA被限制在区域内区域的边缘在路由器上进行界定环路避免域内的防环机制是靠SPF算法计算出一个无环路的拓扑数据库的域间的防环机制是靠骨干区域所有的普通区域都要和骨干区域相连路由器的类型内部路由器：路由器的所有接口在同一个区域内；骨干路由器：路由器至少有一个接口在区域0内；区域边界路由器（ABR：Area Border Router）：路由器至少有一个接口在区域0并且至少有一个接口在其他区域；自治系统边界路由器(ASBR AS Border Router)：路由器连接一个运行ospf 的AS,同时也连接另一个运行其他协议（如rip 或igrp）的AS。邻接关系及邻居状态机L
8、SA的类型Router LSA（Type1）Network LSA（Type2）Network Summary LSA（Type3）ASBR Summary LSA（Type4）AS External LSA（Type5）NSSA External LSA（Type7）Opaque LSA花销OSPF的度量值采用花销的概念，其计算方法是（100M/链路带宽），意思是将路径上的每段链路带宽倒数100M再相加，得出的开销总和。5.2.3 OSPF的工作流程5.2.4 OSPF报文格式所有的OSPF报文都具有相同的报文头格式5.2.5 LSA报文的分类及格式Router LSANetwork LSA
9、Summary LSAAS External LSANSSA External LSA5.2.6 OSPF域的几种类型骨干区域与虚连接提供冗余的备份链路，当骨干区域因链路故障不能保持连通时，通过虚连接仍然可以保证骨干区域在逻辑上的连通性完全末梢区域Stub末梢区域是一些特定的区域，Stub区域的ABR不允许传递Type5 LSA（AS External LSA）（就是来自本AS外部的路由信息），在这些区域中路由器的路由表规模以及路由信息传递的数量都会大大减少。Totally Stub（完全末梢）区域，该区域的ABR不会将区域间的路由信息（type 3&type 4）和外部路由信息（type 5）传递到本区域末梢区域的ABR将生成一条缺省路由，并发布给本区域中的其他非ABR路由器非完全末梢区域NSSA区域也不允许Type5 LSA注入，但可以允许Type7 LSA注入。Type7 LSA由NSSA区域的ASBR产生，在NSSA区域内传播。当Type7 LSA到达NSSA的ABR时，由ABR将Type7 LSA转换成Type5 LSA，传播到其他区域。5.2.7 路由的类型区域内路由（Intra Area-I O）区域间路由（Inter Area-IA O）第一类外部路由（Type1 External-OE1）第二类外部路由（Type2 External-OE2）