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1、基于链路状态算法的路由协议,链路状态算法 OSPF,链路状态算法的基本概念,链路状态法的计算举例 ( Dijkatra最短路径算法 ),1. OSPF 协议的基本特点 “开放”表明 OSPF 协议不是受某一家厂商控制，而是公开发表的。 “最短路径优先”是因为使用了 Dijkstra 提出的最短路径算法SPF OSPF 只是一个协议的名字，它并不表示其他的路由选择协议不是“最短路径优先”。 是分布式的链路状态协议。,OSPF 直接用 IP 数据报传送,OSPF 不用 UDP 而是直接用 IP 数据报传送。 OSPF 构成的数据报很短。这样做可减少路由信息的通信量。 数据报很短的另一好处是可以不必
2、将长的数据报分片传送。分片传送的数据报只要丢失一个，就无法组装成原来的数据报，而整个数据报就必须重传。,DBD ：数据库描述数据包包含发送方路由器的链路状态库的简略列表，接收方路由器使用本数据包与其本地链路状态数据库对比 LSR ： 接收方路由器可以通过发送链路状态请求LSR数据包来请求DBD中任何条目的更详细信息,2. Database description (DBD) / Link state request (LSR) (1),2. DBD / LSR (2),3. OSPF Link-state Updates链路状态更新,Purpose of a Link State Update
3、 (LSU) Used to deliver link state advertisements 用于回复LSR请求和通告新信息。包含11种类型LSA。 Purpose of a Link State Advertisement (LSA) Contains information about neighbors & path costs An LSU contains one or more LSAs LSAck : 路由器收到LSU后，会发送一个链路状态确认数据包来确认收到了LSU,第四章 网络层 10 / 288,OSPF邻接关系的建立过程(1),172.16.5.1/24 E0,172
4、.16.5.2/24 E1,Down State,A,B,172.16.5.1/24 E0,172.16.5.2/24 E1,Router B Neighbors List 172.16.5.1/24, int E1,I am router ID 172.16.5.1 and I see no one.,Down State,Init State,A,B,OSPF邻接关系的建立过程(2),Hello,afadjfjorqpoeru 39547439070713,172.16.5.1/24 E0,I am router ID 172.16.5.2, and I see 172.16.5.1.,1
5、72.16.5.2/24 E1,Router B Neighbors List 172.16.5.1/24, int E1,I am router ID 172.16.5.1 and I see no one.,Down State,Init State,A,B,OSPF邻接关系的建立过程(3),Hello,afadjfjorqpoeru 39547439070713,Hello,afadjfjorqpoeru 39547439070713,172.16.5.1/24 E0,I am router ID 172.16.5.2, and I see 172.16.5.1.,Router A Ne
6、ighbors List 172.16.5.2/24, int E0,172.16.5.2/24 E1,Router B Neighbors List 172.16.5.1/24, int E1,I am router ID 172.16.5.1 and I see no one.,Down State,Init State,Two-Way State,A,B,OSPF邻接关系的建立过程(4),Hello,afadjfjorqpoeru 39547439070713,Hello,afadjfjorqpoeru 39547439070713,E0 172.16.5.1,DR,E0 172.16.
7、5.3,No, I will start exchange because I have a higher router ID.,I will start exchange because I have router ID 172.16.5.1.,Hello,afadjfjorqpoeru 39547439070713,Hello,afadjfjorqpoeru 39547439070713,Exstart State,OSPF邻接关系的建立过程(5),Here is a summary of my link-state database.,DBD,afadjfjorqpoeru 395474
8、39070713,Exchange State,Here is a summary of my link-state database.,E0 172.16.5.1,E0 172.16.5.3,No, I will start exchange because I have a higher router ID.,I will start exchange because I have router ID 172.16.5.1.,Hello,afadjfjorqpoeru 39547439070713,Hello,afadjfjorqpoeru 39547439070713,Exstart S
9、tate,DR,DBD：数据库描述数据包,OSPF邻接关系的建立过程(6),E0 172.16.5.1,E0 172.16.5.3,Thanks for the information!,LSAck,afadjfjorqpoeru 39547439070713,LSAck,afadjfjorqpoeru 39547439070713,DR,OSPF邻接关系的建立过程(7),I need the complete entry for network 172.16.6.0/24.,Here is the entry for network 172.16.6.0/24.,Thanks for the
10、 information!,LSR,afadjfjorqpoeru 39547439070713,LSAck,afadjfjorqpoeru 39547439070713,LSU,afadjfjorqpoeru 39547439070713,Loading State,E0 172.16.5.1,E0 172.16.5.3,Thanks for the information!,LSAck,afadjfjorqpoeru 39547439070713,LSAck,afadjfjorqpoeru 39547439070713,DR,OSPF邻接关系的建立过程(8),Full State,I ne
11、ed the complete entry for network 172.16.6.0/24.,Here is the entry for network 172.16.6.0/24.,Thanks for the information!,LSR,afadjfjorqpoeru 39547439070713,LSAck,afadjfjorqpoeru 39547439070713,LSU,afadjfjorqpoeru 39547439070713,Loading State,E0 172.16.5.1,E0 172.16.5.3,Thanks for the information!,L
12、SAck,afadjfjorqpoeru 39547439070713,LSAck,afadjfjorqpoeru 39547439070713,DR,OSPF邻接关系的建立过程(9),OSPF 的其他特点,OSPF 对不同的链路可根据 IP 分组的不同服务类型 TOS 而设置成不同的代价。因此，OSPF 对于不同类型的业务可计算出不同的路由。 如果到同一个目的网络有多条相同代价的路径，那么可以将通信量分配给这几条路径。这叫作多路径间的负载平衡。 所有在 OSPF 路由器之间交换的分组都具有鉴别的功能。 支持可变长度的子网划分和无分类编址 CIDR。 每一个链路状态都带上一个 32 位的序号，
13、序号越大状态就越新。,OSPF 的其他特点,OSPF 还规定每隔一段时间，如 30 分钟，要刷新一次数据库中的链路状态。 由于一个路由器的链路状态只涉及到与相邻路由器的连通状态，因而与整个互联网的规模并无直接关系。因此当互联网规模很大时，OSPF 协议要比距离向量协议 RIP 好得多。 OSPF 没有“坏消息传播得慢”的问题，据统计，其响应网络变化的时间小于 100 ms。,第四章 网络层 22 / 288,OSPF 的区域(area),为了使 OSPF 能够用于规模很大的网络，OSPF 将一个自治系统再划分为若干个更小的范围，叫作区域。 每一个区域都有一个 32 位的区域标识符（用点分十进制
14、表示）。 区域也不能太大，在一个区域内的路由器最好不超过 200 个。,第四章 网络层 23 / 288,OSPF 划分为两种不同的区域,区域 0.0.0.1,区域 0.0.0.3,主干区域 0.0.0.0,至其他自治系统,R9,R7,R6,R5,R4,R3,R2,R1,网 8,网 6,网 3,网 2,网 1,网 7,区域 0.0.0.2,网 4,网 5,R8,第四章 网络层 24 / 288,OSPF 层次化路由,由区域和自治域系统组成 最小化路由更新流量,第四章 网络层 25 / 288,划分区域,划分区域的好处就是将利用洪泛法交换链路状态信息的范围局限于每一个区域而不是整个的自治系统，这
15、就减少了整个网络上的通信量。 在一个区域内部的路由器只知道本区域的完整网络拓扑，而不知道其他区域的网络拓扑的情况。 OSPF 使用层次结构的区域划分。在上层的区域叫作主干区域(backbone area)。主干区域的标识符规定为0.0.0.0。主干区域的作用是用来连通其他在下层的区域。,第四章 网络层 26 / 288,主干路由器,区域 0.0.0.1,区域 0.0.0.3,主干区域 0.0.0.0,至其他自治系统,R9,R7,R6,R5,R4,R3,R2,R1,网 8,网 6,网 3,网 2,网 1,网 7,区域 0.0.0.2,网 4,网 5,R8,第四章 网络层 27 / 288,区域边界路由器,区域 0.0.0.1,区域 0.0.0.3,主干区域 0.0.0.0,至其他自治系统,R9,R7,R6,R5,R4,R3,R2,R1,网 8,网 6,网 3,网 2,网 1,网 7,区域 0.0.0.2,网 4,网 5,R8,