OSPFv3基础和与v2的对比

2024-04-20 01:23:16

概述：

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在OSPFv2基础上进行了改进，是一个独立的路由协议。在华为设备上如果要支持IPv4和IPv6，需要同时配置OSPFv2及OSPFv3两个路由进程。

OSPFv3设计时基于OSPFv2,但又区别于OSPFv2，其改进了OSPFv2 协议的缺点，增强了协议的扩展性及灵活性。以下从OSPFv3和OSPFv2对比的角度对OSPFv3加以阐述。

OSPFv3和OSPFv2相同点：

OSPFv3基于OSPFv2，所以有很多相同点：

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。
算法及路由计算过程。

OSPFv3和OSPFv2不同点：

1.OSPFv3基于链路，而不是网段
OSPFv3运行在IPv6协议上，IPv6是基于链路而不是网段的。这样，在配置OSPFv3时，不需要考虑是否配置在同一网段，只要在同一链路，就可以接口可以不配置IPv6全局地址而直接建立联系。因为OSPF是通过本地链路地址建立的邻居，也是通过本地链路地址计算出SPF树，而全球单播地址的接口通告进行去只是SPF树上的子叶——路由条目，所以要求双方接口可以不配置为同一网段。（只是这个两个接口不能通过不同网段的全球单播地址通信而已）

由于OSPFv3通过链路地址建立邻居，这样的好处是：

不需要配置IPv6全局地址，就可以得到OSPFv3拓扑，实现拓扑与地址分离。
在链路本地地址上泛洪的报文不会传到其他链路上,可减少报文不必要的泛洪。

2.OSPFv3上移除了IP地址的意义
这样做的目的是为了使“拓扑与地址分离”。OSPFv3可以不依赖IPv6全局地址的配置来计算出OSPFv3的拓扑结构。IPv6全局地址仅用于Vlink接口及报文的转发。也就是刚刚说的通过链路地址计算出SPF树，路由只是子叶（路由只能是全球单播地址产生，链路地址只能在本地使用，所以不会产生路由条目）。

OSPFv2的LSAl/LSA2中含有太多和IPv4协议地址相关的信息，如LSA1中的任何一种类型的Link (除StubNet外)，其Link Data是设备本地接口的IPv4地址，LinkID 是DR的接口IP或邻居的RID等。通过观察LSA1/LSA2的内容就可知OSPF传递的IPv4协议。

如果IPv6 OSPFv3依然使用这种方式，IPv6 协议地址会占用LSA中过多字节空间，若将来扩展OSPFv3 使其支持新的协议地址，也需要重新改写协议报文，所以OSPFv3在设计现有的协议报文时，从LSA中“移除”对协议地址（如IPv4、IPv6）的依赖性。

具体差别体现在1类和2类LSA上，具体对比内容如下：

经过上述对比，可知OSPFv3 LSA1/2中用于表述拓扑时，用二元组[RID，接口ID]来取代OSPFv2中针对对方节点的表示，用接口ID来取代本地接口的IP地址； LSA1/2中没有使用任何协议地址，这样做的结果是LSA1/2 中“拓扑与协议地址分离了”，不再依赖于协议地址，这意味着LSA1/LSA2描述的拓扑可以为任何协议簇服务，RFC 5838已经设计OSPFv3成为可支持IPv4及IPv6等协议的路由协议，不需要为每个协议单独创建协议进程，但目前华为尚不支持。在IPv4和IPv6双栈的环境中仍需同时运行OSPFv2和OSPFv3进程。

例外是OSPFv3下的Vlink场景，非直连的邻居（由于无法通过链路地址通信）需要靠Global Unicast地址来标识。IPv6全局地址仅出现在Vlink接口及报文的转发的场合。

3.链路间的泛洪范围
OSPFv3添加了链路间的泛洪范围，新的LSA8 (Link LSA)类型仅可以在邻居之间通告，其LSA不会被泛洪到其他链路。LSA8所承载的内容仅在直连的邻居之间有用，用于通告该link.上的前缀及link-local 地址。OSPF v3中LSA的洪泛范围归纳为3类，放在LSA的LS类型域（field）。这三类是：

本地链路范围：LSA只在本地链路上传播，这类LSA是Link-LSA。
区域范围：LSA只在一个OSPF区域内部传播，这类LSA包括Router-LSA、Network-LSA、Inter-Area-Prefix-LSA、Inter-Area-Router-LSA和Intra-Area-Prefix-LSA。
自治系统范围：LSA在整个自治系统内传播，这类LSA有AS-external-LSA，Nssa-LSA。

4.OSPFv3 支持一个链路上多个进程
OSPFv3在OSPF报又大添加了一个新的子域：Instance ID，已是定又在按口的标识OSPF实例的0~255的数。OSPFv2下，一个接口上只能有一个OSPF实例运行，现在可以让-一个接口同时运行多个OSPF实例，彼此使用不同的Instance ID区分。这些运行在同一条物理链路.上的多个OSPFv3实例分别与同链路上多个相同实例ID的邻居建立邻居关系，这可使一个网段上同时出现多个OSPF路由域，彼此互不干扰，可以充分共享同一链路资源。如果 OSPFv3 报文收到实例号不同的 Hello 报文，则忽略，邻居关系建立不起来。

例如在下图中，RouterA和RouterD之间会建立OSPF邻居，RouterB和RouterC之间建立邻居关系。RouterA和RouterB之间不会建立。

5.OSPFv3移除所有认证字段
OSPFv3移除OSPFv2的接口或区域下的验证，原因是OSPFv3可直接使用IPv6扩展报文头的认证及安全机制，不需要再重复提供认证，使用协议时只需关注协议本身即可，降低协议的复杂性。

对应checksum字段也有一定的区别：OSPFv3使用IPv6标准的check sum。IPv6的效验和覆盖范围比较IPv4，将会覆盖IPv6的报头。

6.OSPFv3 只通过 Router ID 来标识邻居
OSPFv3只通过Router ID来标识邻居，这样即使没有配置IPv6全局地址，或是IPv6全局地址配置都不在同一网段，OSPFv3的邻居仍可以建立起来，以达到“拓扑与地址分离”的目的。OSPFv3中Router ID和OSPFv2中一样，是32位的数，在OSPFv3中，可手工为OSPFv3路由器设置Router ID。

OSPFv2在Broadcast，NBMA及P2MP网络中是通过IPv4接口地址来标识的。

7.新增两种 LSA
Link LSA：用于宣告链路上的Link-local地址及IPv6 Prefix 地址，其仅在本地链路上洪泛。
Intra Area Prefix LSA：用于向其他路由器宣告本路由器或本网络(广播网及NBMA)的IPv6全局地址信息，在区域内洪泛。

OSPFv3 中新 LSA 及其对收敛的影响：

8类LSA：Link LSA
LinkLSA用于通告在本链路.上直连的路由器间有用的信息，接在本链路上的每台路由器都通告自己的Link LSA到直连链路。当然，路由器也会从该接口收到所有接在这条链路上的其他路由器的Link LSA。Link LSA中包含以下内容：

向链路上的其他路由器通告本地Link-local地址。
由于OSPFv3 Router LSA中Link Data中移除了协议地址，代之以接口ID。拓扑在表达连接关系时多用接口ID来描述。但在路由计算时，如果计算经过邻居的接口0x3要访问目标网络的路由时，需在当前路由表里添加邻居的0x3接口所对应的IPv6地址来充当下一跳。
OSPFv3路由的下一跳地址一律是Link-local 地址，当前路由器要知道0x3接口的Link-local地址需要用到邻居通告的Link LSA，其中包含0x3和Link-local地址的对应关系。
通告关联在路由器上且出现在该链路上的所有IPv6前缀信息。
在OSPFv3中，区域内的每个节点上的所有前缀都包含在Intra-Area Prefix LSA中，但Intra-Area PrefixLSA中并没有清楚说明哪些前缀各自对应着哪条链路，而LinkLSA负责通告指定链路.上的前缀信息。
如果是MA网络，通告LSA2中选项位的置位情况。

9类LSA：Intra-Area Prefix LSA
OSPFv2的主要缺点除了不能支持IPv6外，还在于其LSA1/LSA2会承载和拓扑结构无关的网络信息，所以重新设计OSPFv3 时，将LSA1/LSA2中的网络信息移除至Intra-Area Prefix LSA中，此处简称LSA9。LSA9的作用是携带区域内的网络信息，即原OSPFv2的RouterLSA中的Stub网络信息和LSA2中的网络信息，放到OSPFv3的LSA9。这样，实现拓扑信息和网络信息分别使用不同的LSA来携带。

在OSPFv3中，接口上GUA/ULA地址配置错误及不一致都不会影响OSPFv3的邻居关系。GUA及ULA前缀相对于节点本身而言，就相当于树节点上挂的叶子节点。所以接口的前缀发生变化不影响网络拓扑，不会触发SPF计算。

LSA8 实现拓扑和协议地址分离
LSA1/LSA2移除了对协议地址的依赖，不再包含接口的协议地址，而换之以接口ID，这实现了拓扑和协议地址的分离。但计算路由时，仍需要接口IPv4或IPv6地址作为下一跳，所以分离后的接口协议地址由LSA8提供。同时，LSA9虽通告区域内的前缀，但由于LSA1/2的接口用ID表示，无法说明LSA9中所包含的前缀属于哪个具体的接口，所以LSA8在完成接口ID 和接口Link-local 地址对应的同时，还包含接口上所拥有的前缀。

通告Link-local地址、前缀、接口ID的LSA8仅在直连路由器之间知道即可，没必要在全网泛洪，所以限定LSA8仅在直连链路上泛洪。

LSA9 实现拓扑和网络信息的分离
Link9通告每个节点(包含虚节点和实节点)的网络信息，其内容是原LSA1中的StubNet和LSA2中的网络信息。设计LSA9后，LSA1 和LSA2中仅包含用于拓扑计算的拓扑信息，区域内的网络信息使用LSA9 (正确的说是LSA 2009)来携带。这样网络信息的变化仅影响LSA9，而不会导致拓扑的重新计算，所以LSA9的设计实现了拓扑和网络信息的解耦。

定义LSA9使得接口前缀变化，不会触发拓扑的计算。这使OSPFv3更适宜支持更多的协议，不论是支持何种协议，OSPFv3 仅需要改造LSA8及LSA9即可，LSA1/2 不做任何改动。这使OSPFv3具备很强的扩展性和支持多协议的能力，IETF RFC5340 和RFC 5838定义了OSPFv3 可支持多协议地址簇，如使OSPFv3承载IPv4路由、承载IPv6路由等。

对收敛的影响
Router LSA和Network LSA在OSPFv3中，不再负责通告前缀。所以，在LSA1中，看不到描述前缀的Stub，在LSA2中，也看不到定义网络的掩码。这对OSPFv3是个改进，它使协议可以使用单独的一类LSA去做前缀通告，在区域内，设计了Intra-Area Prefix LSA。

之所以会有这种变化( 或者其变化的必然性在于)，OSPFv2 中LSA1/LSA2含有拓扑和网络信息，当网络发生变化时，OSPFv2 路由器会更新LSA通告这些变化，若LSA中含有的拓扑信息发生变化，则新的LSA会触发FULL SPF或iSPF计算，如果仅Stub网络变化了，新的LSA触发SPF计算，拓扑计算前后的结果一样，浪费资源。OSPFv3把网络放在LSA9中，只有LSA1/2才会触发SPF执行拓扑计算，所以LSA9的变化或产生，不会触发SPF计算，节省计算资源的同时，计算时间也很短。

由于相比于OSPFv2，OSPFv3中，Intra-Area Prefix、Inter- Area Prefix、Inter- Area Router、as-external LSA及type-7 LSA，这些是OSPF中传递网络前缀或成本信息的LSA。它们的任何变化，只要拓扑没有同时发生变化，只会触发局部路由计算。因此OSPFv3相比OSPFv2在收敛时间上会快很多。

参考资料：《HCIE路由交换学习指南》、HCIE培训资料

OSPFv3基础和与v2的对比相关推荐

HCNA-Security-CBSN构建基础安全网络v2.5视频课程-马青-专题视频课程
HCNA-Security-CBSN构建基础安全网络v2.5视频课程-2836人已学习课程介绍本课程的主要内容包括: 网络安全基础知识,防火墙基础知识,包过滤技术.NAT技术等防火 ...
FATE学习：配置文件解析及V1/V2版本对比
综述为了让任务模型的构建更加灵活,目前 FATE 使用了一套自定的领域特定语言 (DSL) 来描述任务. 在 DSL 中,各种模块(例如数据读写 data_io,特征工程 feature-engin ...
Typescript基础类型以及与Javascript对比
TypeScript数据类型以及与JavaScript对比文章目录 TypeScript数据类型以及与JavaScript对比介绍一.数据类型与基础数据类型 1.数据类型 2.基础数据类型 3. ...
零基础学软件测试V2.0
关于本教程本系列是在之前的基础上进行了修改更新,原来的内容显得过于简单,但都是重点,这次对于过于简单部分增加了更详细的内容. 目前国内越来越重视软件测试,人才的缺口也是比较大的,为了帮助大家快速的学 ...
在两道多线程基础题“顺序打印”中对比一下Java中的wait()和join()
目录一.基础二.进阶一.基础有三个线程,线程名称分别为:a,b,c,每个线程打印自己的名称. 需要让他们同时启动,并按 c,b,a的顺序打印. 这道题要求打印 cba,且只打印一次.如何保证线 ...
常用基础参数PrintGCDetails回收前后对比讲解
java代码审计常见漏洞_java代码审计基础教程之V2会议系统多个漏洞集合/无需登录...
因为学习java并不是很长时间,也没有做深入的研究.但是在学习之后,发现可以审计出一些简单的javaweb漏洞,所以想这这里和大家分享一下.0x01审计之初首先,我拿到了源码之后,大概看了一下这个系统 ...
单元测试基础上篇——几大常用框架对比
本文介绍了android里常用的几种单元测试框架:JUnit.Mockito.PowerMock.Robolectric.Espresso 各自的特点和适用场景. JUnit JUnit是Java编程 ...
【深度学习】ICCV2021｜性能优于何恺明团队MoCo v2，DetCo：为目标检测定制任务的对比学习...
作者丨小马编辑丨极市平台导读作者专为目标检测任务"量身定制"了对比学习框架DetCo,在PASCAL VOC数据集上,DetCo在100个epoch时的性能就与MoCo V2 ...

最新文章

热门文章