第5章 路由协议(2)

分两部分 路由协议(2)

网络协议分析 (TCP/IP)

第五章 路由协议(2)

要求：1.掌握路由表建立和维护的两种方式; 2.掌握路由体系结构,特别是自治系统AS概念和作用; 3.掌握两种路由更新算法:矢量距离算法和SPF算法。 4.掌握RIP协议特点与用法 5. 掌握OSPF协议特点与区域划分思想 6.掌握BGP的原理和流程

分两部分 路由协议(2)

三、 开放式最短路径优先OSPF要求： 1 掌握OSPF的特点； 2 掌握OSPF区域划分的思想； 3 掌握OSPF路由汇总的方法； 4 掌握OSPF路由计算的方法； 5 掌握OSPF各种报文的功能。

分两部分 路由协议(2)

(一) 回顾SPF思想通过交换链路状态，让AS中的每个路由器都 有一张该AS的网络拓扑结构图。 使用Dijkstra算法求最短路径，计算该路由 器到其它目的站的最短路径，然后更新路由表。 (1)优点 ① 每个路由器使用相同的原始数据。 ② 适合大规模的AS。

分两部分 路由协议(2)

步骤① 检查直接相邻的路由器状态：周期性发测试报 文，并按“n中取k”原则进行状态检查 。(p114) ② 路由器周期性广播它的各个链路状态。所有参 与SPF的路由器负责转发收到的链路状态 。 ③ 收到链路状态的路由器更新自己的网络拓扑图， 并计算最短路径 ，然后更新路由表。

分两部分 路由协议(2)

(二) OSPF的发展

(1)1989.10 ,OSPF1(RFC1131) (2)1998.4, OSPF2(RFC2328) (3)1999.12,OSPF3(RFC2740,用于IPv6)

分两部分 路由协议(2)

OSPF的特点

(1)基于SPF,适用于大规模网络，最多可 支持数千个路由器 (2)支持VLSM和CIDR (3)具有较强的健壮性和可扩展性 (4)不产生路由循环 (5)收敛速度快 (6)提供服务类型路由和负载均衡功能 (8)提供安全性

分两部分 路由协议(2)

(三) OSPF中的区域(Area)思想：减少参与链路状态交换的路由器群组规模 方法：多区域技术 (1)区域划分：把网络分成较小的块或区域，且只要求同一区域的路由 器交换链路状态, 每个区域都有一个编号，每个AS都必须有Area 0 ,称为 骨干区域 (2)若干概念 内部路由器：所有接口都在同一区域 如RT1,RT2,RT5,RT6,RT8,RT9,RT12 区域边界路由器(ABR): 接口属于不同的区域 如RT3,RT4,RT7,RT10,RT11 骨干路由器: 所有的ABR和骨干区域中的内部路由器 AS边界路由器(ASBR):与其它AS相连 如RT5,RT7

分两部分 路由协议(2)

)

3 ) ( N1 3 N2 (

Area 1RT1 1 1 RT4 8 ABR 1 2 RT3 8

N12 88

N13

8RT5 6 7

8 ASBR

N14

Area 0

N3RT2 1

N4 (

ABR)

6 6 RT6 Ia 7 Ib 5 ABR RT10 6

N12 2 ASBR N15 ABR RT7 9 1 1

)

3 ( N11

RT9 1

) 1

1 H1 10 SLIP N10 (

N8

(

N9RT12 2)

RT11 ABR

2

3

Virtual Link

N61 RT8 4 N7( )

Area 2

Area 3

分两部分 路由协议(2)

(3)说明 同一区域内的路由器交换所有的信息，而对同一 AS中其它区域的路由器隐藏它的详细拓扑结构 骨干区域可能不连续，但可通过定义虚链路实现 互通

,如RT10与RT11 骨干区域在区域之间分发路由信息，非骨干区域 不能进行直接的路由信息交互 规定区域内路由器个数≤200,但最好≤50 路由汇总采用CIDR技术

分两部分 路由协议(2)

(四) OSPF-2报文首部(24字节)版本源路由器所在区域

类型

报文长度

源路由器ID 区域标识符

0:不鉴别 1:口令鉴别 OSPF-2支持MD5,还可扩充

校验和

鉴别类型

鉴别(8字节)

报文类型 ① HELLO: 发现和维护邻居(测试可达性) ② 数据库描述: 初始化网络拓扑数据库 ③ 链路状态请求: 请求邻站传送链路状态信息 ④ 链路状态更新:(对请求的响应)广播链路状态 ⑤ 链路状态确认: 对更新报文的确认

分两部分 路由协议(2)

OSPF工作过程

当一个路由器刚开始工作时，它只能通过问候分组(hello)得知有哪 些相邻的路由器在工作，并确定可达性。 然后，OSPF让每一个路由器用数据库描述分组和相邻路由器交换本 数据库中已有的链路状态摘要信息，摘要信息主要指出哪些路由器的 链路状态信息已写入数据库。经过与相邻路由器交换数据库描述分组， 确定是否有不同链路状态信息。 接下来，路由器使用链路状态请求分组，向对方请求自己缺少的某些 链路状态信息。对方通过链路状态更新分组传递链路状态信息。路由 器发送链路状态确认信息。通过这系列分组交换，达到全网同步的链 路状态数据库。 在网络运行过程中，只有当链路状态发生变化时，该路由器就使用链 路状态更新分组，用洪泛法对全网更新。 为确保链路状态数据库与全网的状态保持一致，OSPF还规定，每各 30分钟，要刷新一次数据库的链路状态。

分两部分 路由协议(2)

1. HELLO报文作用：① 发现和维护邻居，检测链路是否可用 ② 选举指定路由器和后备指定路由器 ③ 建立邻接关系(双向连通性) (1)发现和维护邻居a. 路由器R定期在所有接口上广播Hello报文(采用多播224.0.0.5)

b. 相邻路由器S收到后，判断R是否在自己的相邻路由器列表中若没有，则加入，并建立单向关系(S知道，但R还不知道) c. S定期向所有接口广播Hello报文，包含了自己知道的所有邻居

d. R发现自己是S的邻居，则双向关系建立e. 如果在一段时间内没有收到某个邻居的广播，则邻居关系解除

分两部分 路由协议(2)

类型为‘1’的OSPF首部

(2)报文格式HELLO间隔

网络掩码 选项

优先级

路由器死亡间隔

指定路由器

① HELLO间隔(10s): 组播间隔 ② 路由器死亡间隔(Hello的4 倍) :40s内未收到某邻居的 Hello报文，邻居关系解除 ③ 邻站IP地址: 发送方最近收到 Hello报文的所有邻站建立邻居关系的条件 (1) 位于相同的区域 (2) 通过安全认证 (3) 相同的Hello和死亡间隔

后备指定路由器 邻站1的IP地址

邻站2的IP地址……

邻站n的IP地址

④ 优先级: 选举指定路由器 和后备指定路由器，通常优 先级高的当选(相同时选IP地 址比较大的),且一经当选， 不轻易更换

分两部分 路由协议(2)

⑤ 指定路由器(DR) 在一个连接有多个路由器的网络上，指定其中一个路由器

负责向外发送该网络中所有链路状态信息 后备指定路由器:

DR的接班人(防止DR失效) R1 R4

R1

N1R2 R3 R4 R2

N1R3 若R1为DR,则只有R1对外发一个网 络LSA,通告该处链路状态

分两部分 路由协议(2)

2. 数据库描述报文：交换协议① 作用：相邻路由器建立连通性后交换信息来初始化网络 拓扑数据库(数据库同步)(该数据库称LSDB:Link State DataBase,存放各种LSA) ② 数据库序号：描述报文可能有多个，需编序 初始化位：I=1,第一个

类型为‘2’的OSPF首部 接口MTU 选项 数据库序号 LSA首部(20字节) 00000 I M Ms

未完位： M=0,最后一个 序号、I、M结合， 作用类似分片控制

……

若干个LSA首部

分两部分 路由协议(2)

3、链路状态请求报文 对没有链路状态记录内容 的链路或信息过时的链路， 请求邻站发送更新信息

类型为‘3’的OSPF首部链路状态类型 链路状态ID通告路由器

…… 类型为‘4’的OSPF首部4、链路状态更新报文 ★ 定期(至少30分钟)组播链路 状态记录内容，以“维护”网 络拓扑数据库 ★ 对链路状态请求的响应LSA的个数 (首部)

LSA (内容)……

5、链路状态确认报文 对链路状态更新报文的确认 发回收到的LSA的首部来确认

类型为‘5’的OSPF首部LSA首部 LSA首部

……

分两部分 路由协议(2)

6、核心内容：链路状态通告LSA(Link State Advertisement) (1)首部：20字节① 链路状态序号：使得接收方可以判断收到的对某条链路的描述是 否是最新的(一条链路的状态会变化，描述会多次出现，每次赋予不 同序号) ② 链路状态年龄：该LSA产生后经历的秒数 (MaxAge=3600s,此时删除)

选项 链路状态类型 链路状态ID 通告路由器 链路状态序号 链路状态校验和 链路状态长度

链路状态年龄

分两部分 路由协议(2)

③ 链路状态类型和链路状态ID: 指示LSA的格式与功能

类型值 1

链 路由器链路

路

链路状态ID 产生该LSA的路由器ID

23 4 5

网络链路Summary链路(到网络) AS外部链路

DR的网络接口IP地址目的网络的IP地址 目的网络的IP地址(外部)

Summary链路(到ASBR) 所描述的ABSR的路由器ID

链路状态年龄

选项 链路状态ID 通告路由器 链路状态序号

链路状态类型

链路状态校验和

链路状态长度

分两部分 路由协议(2)

类型1:路由器链路 本区域内如右图所示的链路 路由器R1通告它的所有接口状态

H H H

R1 R1 R2H H

N1R2 R4类型2:网络链路 本区域内如左图所示的多点接入网 由指定路由器DR通告该组路由器

R3

R3

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/dmri.html