023B-IPv6路由協定之OSPFv3

文章目錄

• OSPFv2基本概念 - LSA類型
• IPv6路由協定—OSPFv3
• • OSPFv3簡介
  • IPV6對OSPFv3的影響
  • OSPFv3和OSPFv2相同點
  • OSPFv3與OSPFv2的不同
• IPv6路由協定—OSPFv3（1）
• • 基于鍊路的運作
  • 使用鍊路本地位址
  • 鍊路支援多執行個體複用
  • 通過 Router ID 唯一辨別鄰居
  • 認證的變化
  • Stub區域的支援
  • 封包變化: 頭部字段說明
  • 封包變化 封包變化 : Hello 封包
• IPv6路由協定—OSPFv3（2）
• • 封包變化: OSPFv3選項(Options)
  • LSA封包格式不同 - LSA頭部
  • LSA類型，支援對未知類型LSA的處理
  • LSA類型 - 功能編碼 (Function Code)
  • LSA類型不同 - OSPFv3 LSA的類型
  • 字首表示方法的變化：Prefix Option 字段
• LSA類型
• • 一類LSA：Router-LSA
  • • Router LSA連結(Link)類型
    • Router LSA舉例
  • 二類LSA：Network-LSA
  • • Network LSA的變化
    • Network LSA舉例
  • 三類LSA：Inter-Area-Prefix-LSA
  • • Type-3 LSA的變化 - Inter-Area-Prefix-LSA
    • Inter-Area-Prefix-LSA結構
    • Inter-Area-Prefix-LSA舉例
  • 四類LSA：Inter-Area-Router-LSA
  • • Type-4 LSA的變化 - Inter-Area-Router-LSA
    • OSPFv3 Inter-Area-Router-LSA結構
  • 五類LSA：AS-External-LSA
  • • AS-External-LSA結構
    • AS-External-LSA舉例
  • 八類LSA：Link-LSA
  • • Link-LSA舉例
  • 新增Link-LSA
  • • Link-LSA結構
    • Link-LSA舉例
  • 九類LSA：Intra-Area-Prefix-LSA
  • • Intra-Area-Prefix-LSA
    • Intra-Area-Prefix-LSA (依附Router)舉例
    • Intra-Area-Prefix-LSA (依附Transit網絡 )舉例
    • Intra-Area-Prefix-LSA
• OSPFv3和OSPFv2的比較
• • 相同點

OSPFv2基本概念 - LSA類型

LSA類型	LSA作用
Router-LSA (Type1)	每個裝置都會産生，描述了裝置的鍊路狀态和開銷，在所屬的區域内傳播。
Network-LSA (Type2)	由 DR 産生，描述本網段的鍊路狀态，在所屬的區域内傳播。
Network-summary-LSA (Type3)	由 ABR 産生，描述區域内某個網段的路由，并通告給釋出或接收此 LSA的非 Totally STUB 或 NSSA 區域。
ASBR-summary-LSA (Type4)	由 ABR 産生，描述到 ASBR 的路由，通告給除 ASBR 所在區域的其他相關區域。
AS-external-LSA (Type5)	由 ASBR 産生，描述到 AS 外部的路由，通告到所有的區域（除了 STUB區域和 NSSA 區域）。
NSSA LSA (Type7)	由 ASBR 産生，描述到 AS 外部的路由，僅在 NSSA 區域内傳播。
Opaque LSA(Type9/Type10/Type11)	Opaque LSA 提供用于 OSPF 的擴充的通用機制。其中： Type9 LSA僅在接口所在網段範圍内傳播。用于支援 GR 的 Grace LSA就是 Type9 LSA 的一種。 Type10 LSA 在區域内傳播。用于支援 TE 的 LSA 就是 Type10 LSA 的一種。 Type11 LSA 在自治域内傳播，目前還沒有實際應用的例子。

IPv6路由協定—OSPFv3

OSPFv3簡介

OSPF（Open Shortest Path First）是IETF組織開發的一個基于鍊路狀态的内部網關協定（Interior Gateway Protocol）。

目前針對IPv4協定使用的是OSPF Version 2，針對IPv6協定使用OSPF Version 3。

• OSPFv3是OSPF Version 3的簡稱。

• OSPFv3是運作于IPv6的OSPF路由協定RFC5340，同RFC2740）。

• OSPFv3在OSPFv2基礎上進行了修改，是一個獨立的路由協定。

IPV6對OSPFv3的影響

IPv6位址的變化	對OSPFv3的影響
IPv6位址擴大為128位	LSA長度增加
本地鍊路(Link-Local)位址	使用Link-local位址進行封包發送(VLink除外)
接口可以配置多個全球單點傳播位址(Global Unicast IPv6 address)	運作于每個Link進行通訊，不再基于subnet
IPv6驗證擴充頭	使用擴充頭進行封包的認證和加密

OSPFv3和OSPFv2相同點

 網絡類型和接口類型。

 接口狀态機和鄰居狀态機。

 鍊路狀态資料庫(LSDB)。

 洪泛機制(Flooding mechanism)。

 五種協定封包: Hello, DD, LSR, LSU, LSAck。

 路由計算基本相同。

OSPFv3與OSPFv2的不同

 基于鍊路的運作

 使用鍊路本地位址

 鍊路支援多執行個體複用

 通過 Router ID 唯一辨別鄰居

 認證的變化

 Stub 區域的支援

 封包的不同

 Option 字段的不同

 LSA 的類型和内容不同

IPv6路由協定—OSPFv3（1）

OSPFv3協定号仍然為89，在IPv6 Next Header裡辨別

通過標頭的TYPE字段來辨別5種包類型；

以多點傳播位址發送協定封包，而IPv6 Hop Limit為1；Virtual－Link則通過單點傳播發送更新；

AllSPfRouters：FF02::5

AllDRouters：FF02::6

IPv6中，除了virtual link之外，都使用link-local位址

基于鍊路的運作

 OSPFv2是基于網絡運作的，兩個路由器要形成鄰居關系必須在同一個網段。

 OSPFv3的實作是基于鍊路， 一個鍊路可以劃分為多個子網， 節點即使不在同一個子網内， 隻要在同一鍊路上就可以直接通信。

使用鍊路本地位址

 OSPFv3的路由器使用鍊路本地位址作為發送封包的源位址。

 在虛連接配接上， 必須使用全球範圍位址或者站點本地位址作為OSPFv3協定封包的源位址。

 由于鍊路本地位址隻在本鍊路上有意義且隻能在本鍊路上泛洪，是以鍊路本地位址隻能出現在Link LSA中。

鍊路支援多執行個體複用

OSPFv3支援在同一鍊路上運作多個執行個體，實作鍊路複用并節約成本

通過 Router ID 唯一辨別鄰居

• 在OSPFv2中，當網絡類型為點到點或者通過虛連接配接與鄰居相連時，通過Router ID來辨別鄰居路由器，當網絡類型為廣播或NBMA時，通過鄰居接口的IP位址來辨別鄰居路由器。
• OSPFv3取消了這種複雜性，無論對于何種網絡類型，都是通過Router ID來唯一辨別鄰居

認證的變化

• 驗證的變化：

  OSPFv3封包頭中不再包含AuType和Authentication，而一般依賴IPv6的擴充驗證頭。

• 校驗和(Checksum)變化：

  OSPFv3使用IPv6标準的CheckSum

Stub區域的支援

由于OSPFv3支援對未知類型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進行了明确規定， 隻有當未知類型LSA的泛洪範圍是區域或鍊路而且U比特沒有置位時，未知類型LSA才可以向Stub區域泛洪。

封包變化: 頭部字段說明

• Version：版本，對于OSPFv2，該值是2；對于OSPFv3則是3；
• Type ： 1 - Hello, 2-DD, 3-LSR, 4-LSU, 5-LSAck;
• Packet Length：OSPFv3封包長度，2位元組；
• Router ID：路由器ID；
• Area ID：區域ID；
• Checksum：校驗和；
• Instance ID：鍊路執行個體ID，通過判斷該字段就可以區分同一鍊路上運作的不同OSPF執行個體。執行個體ID隻在本地鍊路範圍内具有意義；

• Reserved(保留): 保留字段，總是0。
             

封包變化 封包變化 : Hello 封包

IPv6路由協定—OSPFv3（2）

Hello封包的option字段

• V6位

  表示這個路由器或鍊路是不是在路由IPv6。如果清零，這個路由器或鍊路不應該納入IPv6路由計算。

• E位

  描述AS-external-LSA的泛洪方式。在Hello包中，當且僅當這個區域能夠處理AS-external-LSA的時候，E位設定為1（例如在非stub區域中），否則為0。

  如果E位設定不正确，鄰接關系就不能形成。

• MC位

  這一位描述路由器是否運作了MOSPF（請忽略）。

• N位

  描述了路由器對Type-7 LSA的處理。當且僅當一個接口的所屬區域為NSSA區域時設定為1。

• R位

  路由器位。指出該公告者是否一個路由器。如果清零，則說明該公告者并不能路由資料。是以經過該公告者的路由不能納入路由計算。如果多主控端希望分享OSPF路由資訊，但又不希望轉發資料時，可以使用。

• DC位

  描述路由器對按需電路（demand circuits）的處理。

封包變化: OSPFv3選項(Options)

LSA封包格式不同 - LSA頭部

LSA類型，支援對未知類型LSA的處理

• U-bit: 訓示路由器如何處理無法識别的LSA。

  

• S2/S1，共同辨別 LSA 的泛洪範圍。

  

LSA類型 - 功能編碼 (Function Code)

LSA類型不同 - OSPFv3 LSA的類型

字首表示方法的變化：Prefix Option 字段

• 用來表達某個字首的一些特性，以便在各種不同的路由計算時做相應的判斷和處理。
  • NU位：非單點傳播位；
  • LA位：本地位址位；
  • MC位：多點傳播位；
  • P位：傳播位。

    

LSA類型

LSA類型	LSA作用
Router-LSA(Type 1)	裝置會為每個運作OPSFv3接口所在的區域産生一個LSA，描述了裝置的鍊路狀态和開銷，在所屬區域内傳播
Network-LSA(Type 2)	有DR産生，描述本鍊路的鍊路狀态，在所屬的區域内傳播
Inter-Area-Prefix-LSA(Type 3)	有ABR産生，描述區域内某個網段的路由，并通告給其它相關區域
Inter-Area-Router-LSA(Type 4)	有ABR産生，描述到ASBR的路由，通告給除ASBR所在區域的其它相關區域
AS-external-LSA(Type 5)	由ASBR産生，描述到AS外部的路由，通告給所有的區域(除了Stub區域和NSSA區域)
NSSA LSA(Type 7)	由ASBR産生，描述到AS外部的路由，盡在NSSA區域内傳播
Link-LSA(Type 8)	每個裝置都會為每個鍊路産生一個Link-LSA,描述到此Link上的link-local位址，ipv6字首位址，并提供将會在Network-LSA中設定的鍊路選項，它僅在此鍊路内傳播
Intra-Area-Prefix-LSA(Type 9)	每個裝置及DR都會産生一個或多個此類LSA，在所屬 區域内傳播。 裝置産生的此類LSA，描述與Route-LSA相關聯的IPv6字首位址 DR産生的此類LSA，描述與Network-LSA相關聯的IPv6字首資訊

display ospfv3 lsdb指令用來顯示OSPFv3的鍊路狀态資料庫資訊

一類LSA：Router-LSA

LS Type：0x2001；泛洪範圍：區域。

每個Router-LSA包含若幹鍊路描述（link description），每個鍊路描述都描述了路由器的一個接口資訊。

可以使用多個Router-LSA描述資訊，通過Link-State ID區分多個不同的Router-LSA。

此類LSA同ospfv2相比并不含字首資訊

• W位為1時，mospf使用。

• E位為1時，表示這個路由器是一個ASBR。

• V位為1時，表示這個路由器是跨越本區域的一個virtual link的一個端點

• B位為1時，表示這個路由器是一個ABR

 LS Type：0x2001；泛洪範圍：區域。

 每個Router-LSA包含若幹鍊路描述 (link description)，每個鍊路描述都描述了路由器的一個接口資訊。

 可以使用多個Router-LSA描述資訊，通過Link-State ID區分多個不同的Router-LSA。

Router LSA連結(Link)類型

類型	描述	鄰居Router-ID	鄰居Interface-ID
1	點到點連接配接到另一台路由器	鄰居Router-ID	鄰居的Interface ID
2	連接配接到穿越(Transit)網	DR的Router-ID	DR的Interface ID
3	保留	—	—
4	虛連接配接	鄰居Router-ID	鄰居的VLINK Interface ID

Router LSA舉例

二類LSA：Network-LSA

• LS Type：0x2002；泛洪範圍：區域。

• Attached Router：

  本鍊路所有路由器的Router ID

• 具有2個或更多路由器的Broadcast 或NBMA網絡都需要由DR建立一個Network-LSA。
• 一個Network-LSA列出了這個鍊路上所有相連的路由器。
• 取消了IPv6中無關緊要的掩碼

Network LSA的變化

 DR産生，區域範圍内洪泛；

 描述該鍊路上與DR有FULL關系的所有路由器

Network LSA舉例

三類LSA：Inter-Area-Prefix-LSA

• 域間字首LSA

• LS類型值為0x2003，泛洪範圍：區域。

•

在IPv4中，Inter-Area-Prefix-LSA稱為Type 3 Summary-LSA。

Type-3 LSA的變化 - Inter-Area-Prefix-LSA

• 在OSPFv2中，該類型的LSA稱為Type 3 Summary-LSA。在OSPFv3中 ，更名為Inter-Area Prefix-LSA，語義更加明确，它描述了其他區域的字首資訊。
  • 邊界路由器(ABR)産生的第3類LSA，在Area範圍内洪泛；
  • 描述了到本AS内其他區域的路由資訊；
  • 每個Inter-Area-Prefix-LSA包含一條位址字首資訊；
  • 該LSA中不包含Link-Local位址資訊;
  • 使用32位整數作為Link State ID來區分相同的LSA。

Inter-Area-Prefix-LSA結構

Inter-Area-Prefix-LSA舉例

四類LSA：Inter-Area-Router-LSA

• 域間路由器LSA

• LS類型值為0x2004，泛洪範圍：區域。

• 在IPv4中，

Inter-Area-Router-LSA稱為Type 4 Summary-LSA。

• 描述如何到達外部路由器所在區域的ABR（非外部路由區域的裝置可以觀察到）

• ABR向一個區域内始發一條區域間路由器LSA,用來通告一個在該區域外的ASBR路由器。對于所通告的每一個ASBR,ABR都需要始發單獨的區域問路由器LSA

Type-4 LSA的變化 - Inter-Area-Router-LSA

• 在OSPFv2中，該類型的LSA稱為Type 4 Summary-LSA。在OSPFv3中 ，更名為Inter-Area Router-LSA，語義更加明确，它描述了到達其他區域的ASBR的資訊。
  • 邊界路由器(ABR)産生的第4類LSA，在Area範圍内洪泛；
  • 描述了到本AS内其他區域的ASBR路由器資訊；
  • 每個Inter-Area-Router-LSA包含一個ASBR路由器資訊；
  • LSA中的能力選項(Options)與所描述的ASBR Router LSA中能力選項(Options)保持一緻；
  • 使用32位整數作為Link State ID來區分相同的LSA。

OSPFv3 Inter-Area-Router-LSA結構

五類LSA：AS-External-LSA

• 外部路由LSA

• LS類型值為0x4005，泛洪範圍：AS

• 每個AS-external-LSA描述到達自治系統外部的一個字首的路徑。

• Forwarding address

• 可選的128位Pv6位址。目前面的F位為1時存在。表示到達目的的資料應該轉發到這個位址。在公告路由器不是最優的下一跳的時候可以使用

• 由ASBR路由産生，描述了區域外的路由資訊；
• 具有自治系統(AS)洪泛範圍；
• Link State ID不包含位址資訊，隻是來和其他AS-External-LSA區分開；
• AS-External-LSA不含有Link-Local位址資訊。
• 可選項：
  • 轉發(Forwarding)位址；
  • Tag；
  • Referenced Link State ID: 保留字段。

AS-External-LSA結構

AS-External-LSA舉例

八類LSA：Link-LSA

8類LSA

Rtr Pri: 該路由器在該鍊路上的優先級(Router Priority用于選舉DR)； - Options: 提供給Network LSA的Options； - Link Local Interface Address: 路由器與該鍊路相連的接口上配置的Link Local位址( Link Local位址隻出現在Link LSA中 )； - Prefix: 該LSA中攜帶了多少（有可能多個）IPv6位址Prefix； - 其他

Link-LSA舉例

新增Link-LSA

• Link-LSA是OSPFv3新增的一種LSA類型，它具有鍊路泛洪範圍，路由器會為每個啟動了OSPFv3的接口産生一個Link-LSA。它的作用在于：
  • 向鍊路上的其他路由器通告本地鍊路位址，作為它們的下一跳位址；
  • 向鍊路上的其他路由器通告本地鍊路上的所有IPv6字首；
  • 在廣播網絡和NBMA網絡上為DR提供Options取值。

Link-LSA結構

Link-LSA舉例

九類LSA：Intra-Area-Prefix-LSA

intra-area-prefix-LSA的LS類型為0x2009。具有區域泛洪範圍

Referenced LS type 表明這個LSA是參考一個Router-LSA，還是一個Network-LSA

1表示參考一個router-LSA，2表示參考一個Network-LSA。

Referenced Link State ID 當這個LSA是參考一個Router-LSA時，設定為0。當這個LSA是參考一個Network-LSA時，設定為該鍊路的DR的Interface ID。

Referenced Advertising Router當這個LSA是參考一個Router-LSA時，設定為這個路由器的Router ID。當這個LSA是參考一個Network-LSA時，設定為該鍊路的DR的Router ID。

Intra-Area-Prefix-LSA

• 為什麼引入Intra-Area-Prefix-LSA?
  • OSPFv2中，依附于路由器和Stub網絡的subnet出現在Router LSA中，依附于Transit網絡的subnet出現在Network-LSA中；OSPFv3中， Router-LSA和Network-LSA不再包含位址資訊，是以引入Intra-Area-Prefix-LSA。
• Intra-Area-Prefix-LSA攜帶區域内IPv6 Prefix資訊。
  • 依附于路由器的Prefix
  • 依附于Stub網絡的Prefix
  • 依附于Transit網絡的Prefix
• 每台路由器或Transit網絡可以 産生多個Intra-Area-Prefix-LSA 。

• 在OSPFv2中使用Router-LSA和Network-LSA來釋出區域内路由，而在OSPFv3中這兩類LSA不再包含位址資訊，是以引入了Intra-Area-Prefix LSA，用于釋出區域内路由。
• #Prefixes：LSA中包含的Prefix個數。
• Referenced Link State Type:
  • =1: 攜帶的Prefix依附于Router(包括Stub網絡)；
  • =2: 攜帶的Prefix依附于Transit Network。
• Referenced Link State ID:
  • Type1: 0；
  • Type2：DR接口ID。
• Referenced Advertising Router:
  • Type 1：依附的路由器Router ID；
  • Type 2：DR Router ID。
• 其他：Prefix三元組資訊。

Intra-Area-Prefix-LSA (依附Router)舉例

Intra-Area-Prefix-LSA (依附Transit網絡 )舉例

Intra-Area-Prefix-LSA

• 為什麼引入Intra-Area-Prefix-LSA(域内區域字首LSA)?
  • OSPFv2中，依附于路由器和Stub網絡的subnet出現在Router LSA中，依附于Transit網絡的subnet出現在Network-LSA中；OSPFv3中，Router-LSA和Network-LSA不再包含字首資訊，是以引入Intra-Area-Prefix-LSA；
• Intra-Area-Prefix-LSA

  攜帶區域内IPv6 Prefix資訊

  • 依附于路由器的Prefix
  • 依附于Stub網絡的Prefix
  • 依附于Transit網絡的Prefix
• 每台路由器或Transit網絡可以産生多個Intra-Area-Prefix-LSA
• Sh ipv6 ospf database prefix

  (在廣播網絡中DR産生)

OSPFv3和OSPFv2的比較

相同點

• 網絡類型和接口類型

• 接口狀态機和鄰居狀态機

• 鍊路狀态資料庫（LSDB）

• 洪泛機制

• 相同類型的封包：Hello封包、DD封包、LSR封包、LSU封包和LSAck封包

• 路由計算基本相同