023B-IPv6路由协议之OSPFv3

文章目录

• OSPFv2基本概念 - LSA类型
• IPv6路由协议—OSPFv3
• • OSPFv3简介
  • IPV6对OSPFv3的影响
  • OSPFv3和OSPFv2相同点
  • OSPFv3与OSPFv2的不同
• IPv6路由协议—OSPFv3（1）
• • 基于链路的运行
  • 使用链路本地地址
  • 链路支持多实例复用
  • 通过 Router ID 唯一标识邻居
  • 认证的变化
  • Stub区域的支持
  • 报文变化: 头部字段说明
  • 报文变化 报文变化 : Hello 报文
• IPv6路由协议—OSPFv3（2）
• • 报文变化: OSPFv3选项(Options)
  • LSA报文格式不同 - LSA头部
  • LSA类型，支持对未知类型LSA的处理
  • LSA类型 - 功能编码 (Function Code)
  • LSA类型不同 - OSPFv3 LSA的类型
  • 前缀表示方法的变化：Prefix Option 字段
• LSA类型
• • 一类LSA：Router-LSA
  • • Router LSA链接(Link)类型
    • Router LSA举例
  • 二类LSA：Network-LSA
  • • Network LSA的变化
    • Network LSA举例
  • 三类LSA：Inter-Area-Prefix-LSA
  • • Type-3 LSA的变化 - Inter-Area-Prefix-LSA
    • Inter-Area-Prefix-LSA结构
    • Inter-Area-Prefix-LSA举例
  • 四类LSA：Inter-Area-Router-LSA
  • • Type-4 LSA的变化 - Inter-Area-Router-LSA
    • OSPFv3 Inter-Area-Router-LSA结构
  • 五类LSA：AS-External-LSA
  • • AS-External-LSA结构
    • AS-External-LSA举例
  • 八类LSA：Link-LSA
  • • Link-LSA举例
  • 新增Link-LSA
  • • Link-LSA结构
    • Link-LSA举例
  • 九类LSA：Intra-Area-Prefix-LSA
  • • Intra-Area-Prefix-LSA
    • Intra-Area-Prefix-LSA (依附Router)举例
    • Intra-Area-Prefix-LSA (依附Transit网络 )举例
    • Intra-Area-Prefix-LSA
• OSPFv3和OSPFv2的比较
• • 相同点

OSPFv2基本概念 - LSA类型

LSA类型	LSA作用
Router-LSA (Type1)	每个设备都会产生，描述了设备的链路状态和开销，在所属的区域内传播。
Network-LSA (Type2)	由 DR 产生，描述本网段的链路状态，在所属的区域内传播。
Network-summary-LSA (Type3)	由 ABR 产生，描述区域内某个网段的路由，并通告给发布或接收此 LSA的非 Totally STUB 或 NSSA 区域。
ASBR-summary-LSA (Type4)	由 ABR 产生，描述到 ASBR 的路由，通告给除 ASBR 所在区域的其他相关区域。
AS-external-LSA (Type5)	由 ASBR 产生，描述到 AS 外部的路由，通告到所有的区域（除了 STUB区域和 NSSA 区域）。
NSSA LSA (Type7)	由 ASBR 产生，描述到 AS 外部的路由，仅在 NSSA 区域内传播。
Opaque LSA(Type9/Type10/Type11)	Opaque LSA 提供用于 OSPF 的扩展的通用机制。其中： Type9 LSA仅在接口所在网段范围内传播。用于支持 GR 的 Grace LSA就是 Type9 LSA 的一种。 Type10 LSA 在区域内传播。用于支持 TE 的 LSA 就是 Type10 LSA 的一种。 Type11 LSA 在自治域内传播，目前还没有实际应用的例子。

IPv6路由协议—OSPFv3

OSPFv3简介

OSPF（Open Shortest Path First）是IETF组织开发的一个基于链路状态的内部网关协议（Interior Gateway Protocol）。

目前针对IPv4协议使用的是OSPF Version 2，针对IPv6协议使用OSPF Version 3。

• OSPFv3是OSPF Version 3的简称。

• OSPFv3是运行于IPv6的OSPF路由协议RFC5340，同RFC2740）。

• OSPFv3在OSPFv2基础上进行了修改，是一个独立的路由协议。

IPV6对OSPFv3的影响

IPv6地址的变化	对OSPFv3的影响
IPv6地址扩大为128位	LSA长度增加
本地链路(Link-Local)地址	使用Link-local地址进行报文发送(VLink除外)
接口可以配置多个全球单播地址(Global Unicast IPv6 address)	运行于每个Link进行通讯，不再基于subnet
IPv6验证扩展头	使用扩展头进行报文的认证和加密

OSPFv3和OSPFv2相同点

 网络类型和接口类型。

 接口状态机和邻居状态机。

 链路状态数据库(LSDB)。

 洪泛机制(Flooding mechanism)。

 五种协议报文: Hello, DD, LSR, LSU, LSAck。

 路由计算基本相同。

OSPFv3与OSPFv2的不同

 基于链路的运行

 使用链路本地地址

 链路支持多实例复用

 通过 Router ID 唯一标识邻居

 认证的变化

 Stub 区域的支持

 报文的不同

 Option 字段的不同

 LSA 的类型和内容不同

IPv6路由协议—OSPFv3（1）

OSPFv3协议号仍然为89，在IPv6 Next Header里标识

通过包头的TYPE字段来标识5种包类型；

以组播地址发送协议报文，而IPv6 Hop Limit为1；Virtual－Link则通过单播发送更新；

AllSPfRouters：FF02::5

AllDRouters：FF02::6

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

基于链路的运行

 OSPFv2是基于网络运行的，两个路由器要形成邻居关系必须在同一个网段。

 OSPFv3的实现是基于链路， 一个链路可以划分为多个子网， 节点即使不在同一个子网内， 只要在同一链路上就可以直接通信。

使用链路本地地址

 OSPFv3的路由器使用链路本地地址作为发送报文的源地址。

 在虚连接上， 必须使用全球范围地址或者站点本地地址作为OSPFv3协议报文的源地址。

 由于链路本地地址只在本链路上有意义且只能在本链路上泛洪，因此链路本地地址只能出现在Link LSA中。

链路支持多实例复用

OSPFv3支持在同一链路上运行多个实例，实现链路复用并节约成本

通过 Router ID 唯一标识邻居

• 在OSPFv2中，当网络类型为点到点或者通过虚连接与邻居相连时，通过Router ID来标识邻居路由器，当网络类型为广播或NBMA时，通过邻居接口的IP地址来标识邻居路由器。
• OSPFv3取消了这种复杂性，无论对于何种网络类型，都是通过Router ID来唯一标识邻居

认证的变化

• 验证的变化：

  OSPFv3报文头中不再包含AuType和Authentication，而一般依赖IPv6的扩展验证头。

• 校验和(Checksum)变化：

  OSPFv3使用IPv6标准的CheckSum

Stub区域的支持

由于OSPFv3支持对未知类型LSA的泛洪，为防止大量未知类型LSA泛洪进入Stub区域，对于向Stub区泛洪的未知类型LSA进行了明确规定， 只有当未知类型LSA的泛洪范围是区域或链路而且U比特没有置位时，未知类型LSA才可以向Stub区域泛洪。

报文变化: 头部字段说明

• Version：版本，对于OSPFv2，该值是2；对于OSPFv3则是3；
• Type ： 1 - Hello, 2-DD, 3-LSR, 4-LSU, 5-LSAck;
• Packet Length：OSPFv3报文长度，2字节；
• Router ID：路由器ID；
• Area ID：区域ID；
• Checksum：校验和；
• Instance ID：链路实例ID，通过判断该字段就可以区分同一链路上运行的不同OSPF实例。实例ID只在本地链路范围内具有意义；

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

报文变化 报文变化 : Hello 报文

IPv6路由协议—OSPFv3（2）

Hello报文的option字段

• V6位

  表示这个路由器或链路是不是在路由IPv6。如果清零，这个路由器或链路不应该纳入IPv6路由计算。

• E位

  描述AS-external-LSA的泛洪方式。在Hello包中，当且仅当这个区域能够处理AS-external-LSA的时候，E位设置为1（例如在非stub区域中），否则为0。

  如果E位设置不正确，邻接关系就不能形成。

• MC位

  这一位描述路由器是否运行了MOSPF（请忽略）。

• N位

  描述了路由器对Type-7 LSA的处理。当且仅当一个接口的所属区域为NSSA区域时设置为1。

• R位

  路由器位。指出该公告者是否一个路由器。如果清零，则说明该公告者并不能路由数据。所以经过该公告者的路由不能纳入路由计算。如果多宿主机希望分享OSPF路由信息，但又不希望转发数据时，可以使用。

• DC位

  描述路由器对按需电路（demand circuits）的处理。

报文变化: OSPFv3选项(Options)

LSA报文格式不同 - LSA头部

LSA类型，支持对未知类型LSA的处理

• U-bit: 指示路由器如何处理无法识别的LSA。

  

• S2/S1，共同标识 LSA 的泛洪范围。

  

LSA类型 - 功能编码 (Function Code)

LSA类型不同 - OSPFv3 LSA的类型

前缀表示方法的变化：Prefix Option 字段

• 用来表达某个前缀的一些特性，以便在各种不同的路由计算时做相应的判断和处理。
  • NU位：非单播位；
  • LA位：本地地址位；
  • MC位：组播位；
  • P位：传播位。

    

LSA类型

LSA类型	LSA作用
Router-LSA(Type 1)	设备会为每个运行OPSFv3接口所在的区域产生一个LSA，描述了设备的链路状态和开销，在所属区域内传播
Network-LSA(Type 2)	有DR产生，描述本链路的链路状态，在所属的区域内传播
Inter-Area-Prefix-LSA(Type 3)	有ABR产生，描述区域内某个网段的路由，并通告给其它相关区域
Inter-Area-Router-LSA(Type 4)	有ABR产生，描述到ASBR的路由，通告给除ASBR所在区域的其它相关区域
AS-external-LSA(Type 5)	由ASBR产生，描述到AS外部的路由，通告给所有的区域(除了Stub区域和NSSA区域)
NSSA LSA(Type 7)	由ASBR产生，描述到AS外部的路由，尽在NSSA区域内传播
Link-LSA(Type 8)	每个设备都会为每个链路产生一个Link-LSA,描述到此Link上的link-local地址，ipv6前缀地址，并提供将会在Network-LSA中设置的链路选项，它仅在此链路内传播
Intra-Area-Prefix-LSA(Type 9)	每个设备及DR都会产生一个或多个此类LSA，在所属 区域内传播。 设备产生的此类LSA，描述与Route-LSA相关联的IPv6前缀地址 DR产生的此类LSA，描述与Network-LSA相关联的IPv6前缀信息

display ospfv3 lsdb命令用来显示OSPFv3的链路状态数据库信息

一类LSA：Router-LSA

LS Type：0x2001；泛洪范围：区域。

每个Router-LSA包含若干链路描述（link description），每个链路描述都描述了路由器的一个接口信息。

可以使用多个Router-LSA描述信息，通过Link-State ID区分多个不同的Router-LSA。

此类LSA同ospfv2相比并不含前缀信息

• W位为1时，mospf使用。

• E位为1时，表示这个路由器是一个ASBR。

• V位为1时，表示这个路由器是跨越本区域的一个virtual link的一个端点

• B位为1时，表示这个路由器是一个ABR

 LS Type：0x2001；泛洪范围：区域。

 每个Router-LSA包含若干链路描述 (link description)，每个链路描述都描述了路由器的一个接口信息。

 可以使用多个Router-LSA描述信息，通过Link-State ID区分多个不同的Router-LSA。

Router LSA链接(Link)类型

类型	描述	邻居Router-ID	邻居Interface-ID
1	点到点连接到另一台路由器	邻居Router-ID	邻居的Interface ID
2	连接到穿越(Transit)网	DR的Router-ID	DR的Interface ID
3	保留	—	—
4	虚连接	邻居Router-ID	邻居的VLINK Interface ID

Router LSA举例

二类LSA：Network-LSA

• LS Type：0x2002；泛洪范围：区域。

• Attached Router：

  本链路所有路由器的Router ID

• 具有2个或更多路由器的Broadcast 或NBMA网络都需要由DR建立一个Network-LSA。
• 一个Network-LSA列出了这个链路上所有相连的路由器。
• 取消了IPv6中无关紧要的掩码

Network LSA的变化

 DR产生，区域范围内洪泛；

 描述该链路上与DR有FULL关系的所有路由器

Network LSA举例

三类LSA：Inter-Area-Prefix-LSA

• 域间前缀LSA

• LS类型值为0x2003，泛洪范围：区域。

•

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

Type-3 LSA的变化 - Inter-Area-Prefix-LSA

• 在OSPFv2中，该类型的LSA称为Type 3 Summary-LSA。在OSPFv3中 ，更名为Inter-Area Prefix-LSA，语义更加明确，它描述了其他区域的前缀信息。
  • 边界路由器(ABR)产生的第3类LSA，在Area范围内洪泛；
  • 描述了到本AS内其他区域的路由信息；
  • 每个Inter-Area-Prefix-LSA包含一条地址前缀信息；
  • 该LSA中不包含Link-Local地址信息;
  • 使用32位整数作为Link State ID来区分相同的LSA。

Inter-Area-Prefix-LSA结构

Inter-Area-Prefix-LSA举例

四类LSA：Inter-Area-Router-LSA

• 域间路由器LSA

• LS类型值为0x2004，泛洪范围：区域。

• 在IPv4中，

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

• 描述如何到达外部路由器所在区域的ABR（非外部路由区域的设备可以观察到）

• ABR向一个区域内始发一条区域间路由器LSA,用来通告一个在该区域外的ASBR路由器。对于所通告的每一个ASBR,ABR都需要始发单独的区域问路由器LSA

Type-4 LSA的变化 - Inter-Area-Router-LSA

• 在OSPFv2中，该类型的LSA称为Type 4 Summary-LSA。在OSPFv3中 ，更名为Inter-Area Router-LSA，语义更加明确，它描述了到达其他区域的ASBR的信息。
  • 边界路由器(ABR)产生的第4类LSA，在Area范围内洪泛；
  • 描述了到本AS内其他区域的ASBR路由器信息；
  • 每个Inter-Area-Router-LSA包含一个ASBR路由器信息；
  • LSA中的能力选项(Options)与所描述的ASBR Router LSA中能力选项(Options)保持一致；
  • 使用32位整数作为Link State ID来区分相同的LSA。

OSPFv3 Inter-Area-Router-LSA结构

五类LSA：AS-External-LSA

• 外部路由LSA

• LS类型值为0x4005，泛洪范围：AS

• 每个AS-external-LSA描述到达自治系统外部的一个前缀的路径。

• Forwarding address

• 可选的128位Pv6地址。当前面的F位为1时存在。表示到达目的的数据应该转发到这个地址。在公告路由器不是最优的下一跳的时候可以使用

• 由ASBR路由产生，描述了区域外的路由信息；
• 具有自治系统(AS)洪泛范围；
• Link State ID不包含地址信息，只是来和其他AS-External-LSA区分开；
• AS-External-LSA不含有Link-Local地址信息。
• 可选项：
  • 转发(Forwarding)地址；
  • Tag；
  • Referenced Link State ID: 保留字段。

AS-External-LSA结构

AS-External-LSA举例

八类LSA：Link-LSA

8类LSA

Rtr Pri: 该路由器在该链路上的优先级(Router Priority用于选举DR)； - Options: 提供给Network LSA的Options； - Link Local Interface Address: 路由器与该链路相连的接口上配置的Link Local地址( Link Local地址只出现在Link LSA中 )； - Prefix: 该LSA中携带了多少（有可能多个）IPv6地址Prefix； - 其他

Link-LSA举例

新增Link-LSA

• Link-LSA是OSPFv3新增的一种LSA类型，它具有链路泛洪范围，路由器会为每个启动了OSPFv3的接口产生一个Link-LSA。它的作用在于：
  • 向链路上的其他路由器通告本地链路地址，作为它们的下一跳地址；
  • 向链路上的其他路由器通告本地链路上的所有IPv6前缀；
  • 在广播网络和NBMA网络上为DR提供Options取值。

Link-LSA结构

Link-LSA举例

九类LSA：Intra-Area-Prefix-LSA

intra-area-prefix-LSA的LS类型为0x2009。具有区域泛洪范围

Referenced LS type 表明这个LSA是参考一个Router-LSA，还是一个Network-LSA

1表示参考一个router-LSA，2表示参考一个Network-LSA。

Referenced Link State ID 当这个LSA是参考一个Router-LSA时，设置为0。当这个LSA是参考一个Network-LSA时，设置为该链路的DR的Interface ID。

Referenced Advertising Router当这个LSA是参考一个Router-LSA时，设置为这个路由器的Router ID。当这个LSA是参考一个Network-LSA时，设置为该链路的DR的Router ID。

Intra-Area-Prefix-LSA

• 为什么引入Intra-Area-Prefix-LSA?
  • OSPFv2中，依附于路由器和Stub网络的subnet出现在Router LSA中，依附于Transit网络的subnet出现在Network-LSA中；OSPFv3中， Router-LSA和Network-LSA不再包含地址信息，所以引入Intra-Area-Prefix-LSA。
• Intra-Area-Prefix-LSA携带区域内IPv6 Prefix信息。
  • 依附于路由器的Prefix
  • 依附于Stub网络的Prefix
  • 依附于Transit网络的Prefix
• 每台路由器或Transit网络可以 产生多个Intra-Area-Prefix-LSA 。

• 在OSPFv2中使用Router-LSA和Network-LSA来发布区域内路由，而在OSPFv3中这两类LSA不再包含地址信息，所以引入了Intra-Area-Prefix LSA，用于发布区域内路由。
• #Prefixes：LSA中包含的Prefix个数。
• Referenced Link State Type:
  • =1: 携带的Prefix依附于Router(包括Stub网络)；
  • =2: 携带的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三元组信息。

Intra-Area-Prefix-LSA (依附Router)举例

Intra-Area-Prefix-LSA (依附Transit网络 )举例

Intra-Area-Prefix-LSA

• 为什么引入Intra-Area-Prefix-LSA(域内区域前缀LSA)?
  • OSPFv2中，依附于路由器和Stub网络的subnet出现在Router LSA中，依附于Transit网络的subnet出现在Network-LSA中；OSPFv3中，Router-LSA和Network-LSA不再包含前缀信息，所以引入Intra-Area-Prefix-LSA；
• Intra-Area-Prefix-LSA

  携带区域内IPv6 Prefix信息

  • 依附于路由器的Prefix
  • 依附于Stub网络的Prefix
  • 依附于Transit网络的Prefix
• 每台路由器或Transit网络可以产生多个Intra-Area-Prefix-LSA
• Sh ipv6 ospf database prefix

  (在广播网络中DR产生)

OSPFv3和OSPFv2的比较

相同点

• 网络类型和接口类型

• 接口状态机和邻居状态机

• 链路状态数据库（LSDB）

• 洪泛机制

• 相同类型的报文：Hello报文、DD报文、LSR报文、LSU报文和LSAck报文

• 路由计算基本相同