OSPFv2與OSPFv3的區別 - 下載本文

OSPFv2與OSPFv3的區別

1 概述

OSPFv2是IETF組織開發的一個基于鏈路狀態的內部網關協議,具有適應范圍廣、收斂迅速、無自環、便于層級化網絡設計等特點,因此在IPv4網絡中獲得了廣泛應用。

隨著IPv6網絡的建設,同樣需要動態路由協議為IPv6報文的轉發提供準確有效的路由信息;诖,IETF在保留了OSPFv2優點的基礎上針對IPv6網絡修改形成了OSPFv3。OSPFv3主要用于在IPv6網絡中提供路由功能,是IPv6網絡中路由技術的主流協議。

2 OSPFv3技術實現

與OSPFv2相比,OSPFv3在工作機制上與OSPFv2基本相同;但為了支持IPv6地址格式,OSPFv3對OSPFv2做了一些改動。下面先對OSPFv2進行簡要介紹,之后再詳細介紹OSPFv3與OSPFv2的異同點。

2.1 OSPFv2簡介

2.1.1 OSPF基本概念

1. DR和BDR

在廣播網或NBMA網絡中,OSPF協議定義了DR和BDR,BDR是對DR的一個備份,在選舉DR的同時也選舉出BDR。

DR和BDR會和本網段內的所有DROther(既不是DR也不是BDR的路由器)建立鄰接關系并交換路由信息,DROther之間不建立鄰接關系、不交換路由信息,從而減少了廣播網絡和NBMA網絡上各路由器之間鄰接關系的數量,同時減少網絡流量,節約了帶寬資源。 2. 區域

隨著網絡規模日益擴大,當一個大型網絡中的路由器都運行OSPF路由協議時,會存在以下問題:

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路由器數量會增多,每臺路由器都生成LSA,整個LSDB即所有LSA的集合會計算最短路徑樹耗時增加,導致CPU負擔很重;

非常大,占用大量存儲空間;

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在網絡規模增大之后,拓撲結構發生變化的概率也會增大,網絡會經常處于“振

蕩”之中,造成網絡中大量的OSPF協議報文在傳遞,降低了網絡的帶寬利用率。更為嚴重的是,每一次變化都會導致網絡中所有的路由器重新進行路由計算。 OSPF協議通過將自治系統劃分成不同的區域來解決上述問題。

區域是從邏輯上將路由器劃分為不同的組,每個組用區域號ID來標識。 為了適應特定的網絡需求,OSPF定義了兩種特殊的區域: (1) (Totally) Stub區域

Stub區域是一些特定的區域,Stub區域的ABR不允許注入Type5 LSA,在這些區域中路由器的路由表規模以及路由信息傳遞的數量都會大大減少。 為了進一步減少Stub區域中路由器的路由表規模以及路由信息傳遞的數量,可以將該區域配置為Totally Stub(完全Stub)區域,該區域的ABR不會將區域間的路由信息和外部路由信息傳遞到本區域。

(Totally) Stub區域是一種可選的配置屬性,但并不是每個區域都符合配置的條件。通常來說,(Totally) Stub區域位于自治系統的邊界。 (2) NSSA區域

NSSA(Not-So-Stubby Area)區域是Stub區域的變形,與Stub區域有許多相似的地方。NSSA區域也不允許Type5 LSA注入,但可以允許Type7 LSA注入。Type7 LSA由NSSA區域的ASBR產生,在NSSA區域內傳播。當Type7 LSA到達NSSA的ABR時,由ABR將Type7 LSA轉換成Type5 LSA,傳播到其他區域。 3. OSPF網絡類型

OSPF根據鏈路層協議類型將網絡分為下列四種類型:

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廣播類型:當鏈路層協議是Ethernet、FDDI時,OSPF缺省認為網絡類型是廣

播。在該類型的網絡中,通常以組播形式(224.0.0.5和224.0.0.6)發送協議報文。

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NBMA類型:當鏈路層協議是幀中繼、ATM或X.25時,OSPF缺省認為網絡類型P2MP類型:沒有一種鏈路層協議會被缺省的認為是P2MP類型。點到多點必須

是NBMA。在該類型的網絡中,以單播形式發送協議報文。

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是由其他的網絡類型強制更改的。常用做法是將NBMA改為點到多點的網絡。在該類型的網絡中,缺省情況下,以組播形式(224.0.0.5)發送協議報文?梢愿鶕脩粜枰,以單播形式發送協議報文。

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P2P類型:當鏈路層協議是PPP、HDLC時,OSPF缺省認為網絡類型是P2P。在

該類型的網絡中,以組播形式(224.0.0.5)發送協議報文。

4. OSPF協議報文

OSPF有五種類型的協議報文:

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Hello報文:周期性發送,用來發現和維持OSPF鄰居關系。內容包括一些定

時器的數值、DR(Designated Router,指定路由器)、BDR(Backup Designated Router,備份指定路由器)以及自己已知的鄰居。

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DD報文:描述了本地LSDB中每一條LSA的摘要信息,用于兩臺路由器進行數LSR報文:向對方請求所需的LSA。兩臺路由器互相交換DD報文之后,得知對

據庫同步。

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端的路由器有哪些LSA是本地的LSDB所缺少的,這時需要發送LSR報文向對方請求所需的LSA。內容包括所需要的LSA的摘要。

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LSU報文:向對方發送其所需要的LSA。

LSAck報文:用來對收到的LSA進行確認。內容是需要確認的LSA的Header

(一個報文可對多個LSA進行確認)。

2.1.2 OSPF路由計算過程

OSPF協議的路由計算過程可簡單描述如下:

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每臺OSPF路由器根據自己周圍的網絡拓撲結構生成LSA,并通過更新報文將每臺OSPF路由器都會收集其它路由器通告的LSA,所有的LSA放在一起便組

LSA發送給網絡中的其它OSPF路由器。

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成了LSDB。LSA是對路由器周圍網絡拓撲結構的描述,LSDB則是對整個自治系統的網絡拓撲結構的描述。

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OSPF路由器將LSDB轉換成一張帶權的有向圖,這張圖便是對整個網絡拓撲結每臺路由器根據有向圖,使用SPF算法計算出一棵以自己為根的最短路徑樹,

構的真實反映,各個路由器得到的有向圖是完全相同的。

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這棵樹給出了到自治系統中各節點的路由。

2.2 OSPFv3與OSPFv2的相同點

OSPFv3在協議設計思路和工作機制與OSPFv2基本一致:

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報文類型相同:包含Hello、DD、LSR、LSU、LSAck五種類型的報文。 區域劃分相同。

LSA泛洪和同步機制相同:為了保證LSDB內容的正確性,需要保證LSA的可路由計算方法相同:采用最短路徑優先算法計算路由。

靠泛洪和同步。

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網絡類型相同:支持廣播、NBMA、P2MP和P2P四種網絡類型。

鄰居發現和鄰接關系形成機制相同:OSPF路由器啟動后,便會通過OSPF接口

向外發送Hello報文,收到Hello報文的OSPF路由器會檢查報文中所定義的參數,如果雙方一致就會形成鄰居關系。形成鄰居關系的雙方不一定都能形成鄰接關系,這要根據網絡類型而定,只有當雙方成功交換DD報文,交換LSA并達到LSDB的同步之后,才形成真正意義上的鄰接關系。

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DR選舉機制相同:在NBMA和廣播網絡中需要選舉DR和BDR。

2.3 OSPFv3與OSPFv2的不同點

為了支持在IPv6環境中運行,指導IPv6報文的轉發,OSPFv3對OSPFv2做出了一些必要的改進,使得OSPFv3可以獨立于網絡層協議,而且只要稍加擴展,就可以適應各種協議,為未來可能的擴展預留了充分的可能。 OSPFv3與OSPFv2不同主要表現在:

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基于鏈路的運行 使用鏈路本地地址 鏈路支持多實例復用 通過Router ID唯一標識鄰居 認證的變化 Stub區域的支持 報文的不同 Option字段的不同 LSA的異同

2.3.1 基于鏈路的運行

OSPFv2是基于網絡運行的,兩個路由器要形成鄰居關系必須在同一個網段。 OSPFv3的實現是基于鏈路,一個鏈路可以劃分為多個子網,節點即使不在同一個子網內,只要在同一鏈路上就可以直接通話。

2.3.2 使用鏈路本地地址

OSPFv3的路由器使用鏈路本地地址作為發送報文的源地址。一個路由器可以學習到這個鏈路上相連的所有其它路由器的鏈路本地地址,并使用這些鏈路本地地址作為下一跳來轉發報文。但是在虛連接上,必須使用全球范圍地址或者站點本地地址作為OSPFv3協議報文的源地址。

由于鏈路本地地址只在本鏈路上有意義且只能在本鏈路上泛洪,因此鏈路本地地址只能出現在Link LSA中。

2.3.3 鏈路支持多實例復用

OSPFv3支持在同一鏈路上運行多個實例,實現鏈路復用并節約成本,如圖1所示。

圖1 鏈路支持多實例復用示意圖

Router A、Router B、Router C和Router D連接到同一個廣播網上,它們共享同一條鏈路且都能建立鄰居關系,通過在Router A的Eth1/1、Router B的Eth1/1、Router C的Eth1/2上指定實例1、在Router A的Eth1/1、Router B的Eth1/1、Router D的Eth1/3上指定實例2,實現了Router A、Router B和Router C可以建立鄰居關系,Router A、Router B和Router D可以建立鄰居關系。 這是通過在OSPFv3報文頭中添加Instance ID字段來實現的。如果接口配置的Instance ID與接收的OSPF v3報文的Instance ID不匹配,則丟棄該報文,從而無法建立起鄰居關系。

2.3.4 通過Router ID唯一標識鄰居

在OSPFv2中,當網絡類型為點到點或者通過虛連接與鄰居相連時,通過Router ID來標識鄰居路由器,當網絡類型為廣播或NBMA時,通過鄰居接口的IP地址來標識鄰居路由器。

OSPFv3取消了這種復雜性,無論對于何種網絡類型,都是通過Router ID來唯一標識鄰居。

2.3.5 認證的變化

OSPFv3協議自身不再提供認證功能,而是通過使用IPv6提供的安全機制來保證自身報文的合法性。所以,OSPFv2報文中的認證字段,在OSPFv3報文頭中被取消。

2.3.6 Stub區域的支持

由于OSPFv3支持對未知類型LSA的泛洪,為防止大量未知類型LSA泛洪進入Stub區域,對于向Stub區泛洪的未知類型LSA進行了明確規定,只有當未知類型LSA的泛洪范圍是區域或鏈路而且U比特沒有置位時,未知類型LSA才可以向Stub區域泛洪。

2.3.7 報文的不同





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