OSPF的Router-LSA和Network-LSA
文章目录
- Router-LSA
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- Router-LSA描述P2P网络
- Router-LSA描述MA网络或NBMA网络
- Network-LSA
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- Network-LSA描述MA网络或NBMA网络
- OSPF区域内LSDB
- SPF计算过程
-
- SPF算法
- 构建SPF树
- 计算最优路由
- 查看OSPF路由表
- 单区域OSPF配置实现
- 查看OSPF邻居状态
Router-LSA
Router-LSA描述P2P网络
display ospf Isdb router self-originate
Type:Router /LSA类型
Ls id:1.1.1.1 /链路状态ID
Adv rtr:1.1.1.1 /产生此LSA的路由器Router ID
Link ID:3.3.3.3 /邻居路由器的Router ID
Data :10.1.13.1 /宣告该Router LSA的路由器接口的IP地址
Link Type: P-2-P
Metric :48
Link ID:10.1.13.0 /该Stub网络的IP地址
Data :255.255.255.0 /该Stub网络的网络掩码
Link Type: StubNet
Metric :48 /开销值
Priority : Low
-
每台OSPF路由器使用一条Router-LSA描述本区域内的链路状态信息
LSA头部的三个字段含义如下： Type：LSA类型，Router-LSA是一类LSA LS id：链路状态ID Adv rtr：产生此Router-LSA的路由器Router ID -
一条Router-LSA可以描述多条链接，每条链接描述信息由Link ID，Data，Link Type和Metric组成
Type：链接类型（并非OSPF定义的四种网络类型) Point-to-Point：描述一个从本路由器到邻居路由器之间的点到点链接，属于拓扑信息。 TransNet：描述一个从本路由器到一个Transit网段（例如MA网段或者NBMA网段）的链接，属于拓扑信息。 StubNet：描述一个从本路由器到一个Stub网段（例如Loopback接口）的链接，属于路由信息。 Link ID：此链接的对端标识，不同链接类型的Link ID表示的意义也不同。 Data：用于描述此链接的附加信息，不同的链接类型所描述的信息也不同。 Metric：描述此链接的开销。
Router-LSA描述MA网络或NBMA网络
- 在描述MA或NBMA网络类型的Router-LSA中，Link ID为DR的接口IP地址，Data为本地接口的IP地址。
- RTB、RTC、RTE之间通过以太链路互连，以RTC产生的LSA为例，Link ID为DR的接口IP地址( 10.1.235.2)，Data为本地路由器连接此MA网络的接口IP地址(10.1.235.3 ) ，Link Type为TransNet，Metric表示到达DR的开销值。
- TransNet描述的链接中仅包括与DR的连接关系及开销，没有网络号/掩码及共享链路上其他路由器的任何信息。
Network-LSA
Network-LSA描述MA网络或NBMA网络
display ospf lsdb network self-originate
OSPF Process 1 with Router ID 2.2.2.2
Area: 0.0.0.0
Link State Database
Type: Network //LSA类型
Ls id: 10.1.235.2 //DR接口的IP地址
Adv rtr : 2.2.2.2 //DR的Router ID
Net mask : 255.255.255.0 //网络掩码
Priority : Low
Attached Router 2.2.2.2 //连接到该网段的路由器列表
Attached Router 3.3.3.3
Attached Router 5.5.5.5
-
MA共享网段或NBMA共享网段中的网络号/掩码及路由器间的链接关系，通过Network-LSA来呈现
Type : LSA类型，Network-LSA是二类LSA LS id : DR的接口IP地址 Adv rtr : 产生此Network-LSA的路由器Router ID，即DR的Router ID Net mask: 该网段的网络掩码 Attached Router: 连接到该网段的路由器列表，呈现了此网段的拓扑信息 Ls id和Net mask做与运算，即可得出该网段的IP网络号，从DR路由器到其所连接的路由器的开销为0 从Attached Router部分可以看出，2.2.2.2、3.3.3.3、5.5.5.5共同连接到该共享MA网段中，DR路由器为2.2.2.2，网络号10.1.235.0，掩码255.255.255.0
OSPF区域内LSDB
display ospf lsdb
OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1
Link State Database //LSDB链路状态数据库
Area: 0.0.0.0
Type LinkState ID AdvRouter Age Len Sequence Metric
Router 4.4.4.4 4.4.4.4 1436 72 80000007 48
Router 2.2.2.2 2.2.2.2 1305 72 80000019 1
Router 1.1.1.1 1.1.1.1 1304 60 80000007 1
Router 5.5.5.5 5.5.5.5 1326 60 80000017 1
Router 3.3.3.3 3.3.3.3 1325 60 800000OF 1
Network 10.1.235.2 2.2.2.2 1326 36 80000004 0
Network 10.1.12.2 2.2.2.2 1305 32 80000001 0
- 五台路由器互连并运行OSPF协议。以RTA的LSDB为例，其中包括了五个路由器产生的Router-LSA，以及两个广播型网络中产生的Network-LSA
SPF计算过程
SPF算法
- 构建SPF树：根据Router-LSA和Network-LSA中的拓扑信息，构建SPF树干
- 计算最优路由：基于SPF树干和Router-LSA、Network-LSA中的路由信息，计算最优路由
- 在一类LSA和二类LSA中，包括了拓扑信息和路由信息
- OSPF将依据SPF算法和各类LSA进行最短路径树的计算：
- 依据一类LSA中的Point to Point，TransNet以及二类LSA，构建SPF树
- 依据一类LSA中的Stub以及二类LSA，计算最优路由
构建SPF树
display ospf lsdb router self-originate
Type : Router
Ls id : 1.1.1.1
Adv rtr : 1.1.1.1
Link ID : 10.1.12.2
Data : 10.1.12.1
Link Type: TransNet
Metric : 1
Link ID : 3.3.3.3
Data : 10.1.13.1
Link Type: P-2-P
Metric : 48
Link ID : 10.1.13.0
Data : 255.255.255.0
Link Type: StubNet
Metric : 48
Priority : Low
| 候选列表 | 候选总开销 | 父节点 |
|---|---|---|
| 10.1.12.2 | 1 | 1.1.1.1 |
| 3.3.3.3 | 48 | 1.1.1.1 |
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OSPF路由器将分别以自身为根节点计算最短路径树
1.RTA将自己添加到最短路径树的树根位置，然后检查自己生成的Router-LSA，对于该LSA中所描述的每一个连接，如果不是一个Stub连接，就把该连接添加到候选列表中，分节点的候选列表为Link ID，对应的候选总开销为本LSA中描述的Metric值和父节点到达根节点开销之和。 2.根节点RTA的Router-LSA中存在TransNet中Link ID为10.1.12.2 Metric=1和P-2-P中Link ID为3.3.3.3 Metric=48的两个连接，被添加进候选列表中。 3.RTA将候选列表中候选总开销最小的节点10.1.12.2移到最短路径树上，并从候选列表中删除。
display ospf lsdb network 10.1.12.2
Type : Network
Ls id: 10.1.12.2
Adv rtr : 2.2.2.2
Net mask : 255.255.255.0
Priority : Low
Attached Router 2.2.2.2
Attached Router 1.1.1.1
| 候选列表 | 候选总开销 | 父节点 |
|---|---|---|
| 3.3.3.3 | 48 | 1.1.1.1 |
| 2.2.2.2 | 1+0 | 10.1.12.2 |
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DR被加入到SPF中，接下来检查Ls id为10.1.12.2的Network-LSA。如果LSA中所描述的分节点在最短路径树上已经存在，则忽略该分节点。
如图所示，在Attached Router部分： 节点1.1.1.1被忽略，因为1.1.1.1已经在最短路径树上 将节点2.2.2.2，Metric=0，父节点到根节点的开销为1，所以候选总开销为1，加入候选列表 候选节点列表中有两个候选节点，选择候选总开销最小的节点2.2.2.2加入最短路径树并从候选列表中删除
display ospf Isdb router 2.2.2.2
Type : Router
Ls id: 2.2.2.2
Adv rtr : 2.2.2.2
*Link ID: 10.1.12.2
Data : 10.1.12.2
Link Type: TransNet
Metric : 1
*Link ID: 10.1.235.2
Data : 10.1.235.2
Link Type: TransNet
Metric : 1
*Link ID: 4.4.4.4
Data : 10.1.24.2
Link Type: P-2-P
Metric : 48
*Link ID: 10.1.24.0
Data : 255.255.255.0
Link Type: StubsNet
Metric : 48
Priority : Low
| 候选列表 | 候选总开销 | 父节点 |
|---|---|---|
| 3.3.3.3 | 48 | 1.1.1.1 |
| 10.1.235.2 | 1+0+1 | 2.2.2.2 |
| 4.4.4.4 | 1+0+48 | 2.2.2.2 |
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节点2.2.2.2新添加进最短路径树上，此时继续检查Ls id为2.2.2.2的Router-LSA ：
- 第一个TransNet连接中，Link ID为10.1.12.2，此节点已经在最短路径树上，忽略
- 第二个TransNet连接中，Link ID为10.1.235.2，Metric=1，父节点到根节点的开销为1，候选总开销为2，加入候选列表
- 第三个P-2-P连接中，Link ID为4.4.4.4，Metric=48，父节点到根节点的开销为1，候选总开销为49，加入候选列表
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候选节点列表中有三个候选节点，选择候选总开销最小的节点10.1.235.2加入最短路径树并从候选列表中删除。
display ospf lsdb network 10.1.235.2
Type : Network
Ls id: 10.1.235.2
Adv rtr : 2.2.2.2
Net mask : 255.255.255.0
Priority :Low
Attached Router 2.2.2.2
Attached Router 3.3.3.3
Attached Router 5.5.5.5
| 候选列表 | 候选总开销 | 父节点 |
|---|---|---|
| 4.4.4.4 | 1+48 | 2.2.2.2 |
| 3.3.3.3 | 1+0+1+0 | 10.1.235.2 |
| 5.5.5.5 | 1+0+1+0 | 10.1.235.2 |
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DR被加入到SPF中，接下来检查Ls id为10.1.235.2的Network-LSA
如图所示，在Attached Router部分： 1.节点2.2.2.2被忽略，因为2.2.2.2已经在最短路径树上 2.将节点3.3.3.3，Metric=0，父节点到根节点的开销为2，候选总开销为2，加入候选列表。(如果在候选列表中出现两个节点ID一样但是到根节点的开销不一样的节点，则删除到根节点的开销大的节点。所以删除节点3.3.3.3累计开销为48的候选项) 3.将节点5.5.5.5，Metric=0，父节点到根节点的开销为2，候选总开销为2，加入候选列表 4.候选节点列表中有三个候选节点，选择候选总开销最小的节点3.3.3.3和5.5.5.5加入最短路径树并从候选列表中删除
display ospf lsdb router 3.3.3.3
Type : Router
Ls id : 3.3.3.3
Adv rtr :3.3.3.3
*Link ID : 10.1.235.2
Data : 10.1.235.3
Link Type: TransNet
Metric : 1
*Link ID : 1.1.1.1
Data : 10.1.13.3
Link Type: P-2-P
Metric : 48
*Link ID : 10.1.13.0
Data : 255.255.255.0
Link Type: StubsNet
Metric : 48
Priority : Low
- 节点3.3.3.3和5.5.5.5新添加进最短路径树上，此时继续检查Ls id分别为3.3.3.3和5.5.5.5的Router-LSA
- Ls id为3.3.3.3的LSA ：
- Link ID为10.1.235.2的节点已经在最短路径树上，忽略
- Link ID为1.1.1.1的节点已经在最短路径树上，忽略
display ospf lsdb router 5.5.5.5
Type : Router
Ls id : 5.5.5.5
Adv rtr : 5.5.5.5
*Link ID: 10.1.235.2
Data : 10.1.235.5
Link Type : TransNet
Metric : 1
*Link ID: 4.4.4.4
Data : 10.1.45.5
Link Type : P-2-P
Metric : 48
*Link ID: 10.1.45.0
Data : 255.255.255.0
Link Type : StubNet
Metric : 48
Priority : Low
| 候选列表 | 候选总开销 | 父节点 |
|---|---|---|
| 4.4.4.4 | 1+48 | 2.2.2.2 |
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Ls id为5.5.5.5的LSA：
- Link ID为10.1.235.2的节点已经在最短路径树上，忽略
- Link ID为4.4.4.4的P-2-P连接，Metric=48，父节点到根节点的开销为2，候选总开销为50。因为节点4.4.4.4已经在候选列表中出现，且候选总开销为49。49<50，所以子节点4.4.4.4的父节点选择2.2.2.2。
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至此，再通过命令display ospf lsdb router 4.4.4.4发现，LSA中的连接所描述的相邻节点都已经添加到了SPF树中。
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此时候选列表为空，完成SPF计算，其中10.1.12.2和10.1.235.2是虚节点(DR)。
计算最优路由
- 从根节点开始依次添加各节点LSA中的路由信息
- 添加顺序为各节点加入SPF树的顺序
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第二阶段根据Router LSA中的Stub、Network LSA中的路由信息，完成最优路由的计算
-
从根节点开始，依次添加LSA中的路由信息（添加顺序按照每个节点加入SPF树的顺序：
1.1.1.1 (RTA)的Router LSA中，共1个Stub连接，网络号/掩码10.1.13.0/24，Metric=48； 10.1.12.2 (DR)的Network LSA中，网络号/掩码10.1.12.0/24，Metric=1+0=1； 2.2.2.2 (RTB)的Router LSA中，共1个Stub连接，网络号/掩码10.1.24.0/24，Metric=1+0+48=49； 10.1.235.2 (DR)的Network LSA中，网络号/掩码10.1.235.0/24，Metric=1+0+1=2 ； 3.3.3.3 (AR3)的Router LSA中，共1个Stub连接，网络号/掩码10.1.13.0/24，已在RTA上，忽略； 5.5.5.5 (AR5)的Router LSA中，共1个Stub连接，网络号/掩码10.1.45.0/24，Metric=1+0+0+1+48=50； 4.4.4.4（AR4)的Router LSA中，共2个Stub连接，网络号/掩码10.1.24.0/24，已在RTB上，忽略；网络号/掩码10.1.45.0/24，已在AR5上，忽略。
查看OSPF路由表
display ospf routing
OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1
Routing Tables
Routing for Network
Destination Cost Type NextHop AdvRoute Area
10.1.12.0/24 1 Transit 10.1.12.1 1.1.1.1 0.0.0.0
10.1.13.0/24 48 Stub 10.1.13.1 1.1.1.1 0.0.0.0
10.1.24.0/24 49 Stub 10.1.12.2 2.2.2.2 0.0.0.0
10.1.45.0/24 50 Stub 10.1.12.2 5.5.5.5 0.0.0.0
10.1.235.0/24 2 Transit 10.1.12.2 2.2.2.2 0.0.0.0
Total Nets: 5
Intra Area: 5 Inter Area: 0 ASE: 0 NSSA: O
经历上述两个阶段的计算，RTA生成的OSPF路由如上图所示
经过OSPF优选后的路由并不一定会安装进系统路由表，因为路由器还可以通过其他协议获得路由，通过不同方式获得的路由需要进行优先级比较。
单区域OSPF配置实现
查看OSPF邻居状态
display ospf peer brief
OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1
Peer Statistic Information
Area Id Interface Neighbor id State
0.0.0.0 GigabitEthernet0/0/0 2.2.2.2 Full
0.0.0.0 Serial1/0/0 3.3.3.3 Full
以RTA为例，RTA分别和RTB、RTC建立了邻接关系