ospf 知识总结

ospf 知识总结

一、ospf的概念

• - 开放式最短路径优先协议，是广泛使用的一种动态路由协议，它属于链路状态路由协议，是一个内部网关协议（IGP），用于在单一自治系统（AS）内决策路由。
  - 基于LSA收敛，故更新量较大，为在中大型网络正常工作，需要进行结构化的部署 --- 区域划分、ip地址规划，组播更新 --- 224.0.0.5 224.0.0.6
  - 支持等开销负载均衡、支持触发更新、30min周期更新、跨层封装协议、协议号89；
  

二、ospf的五种数据包：

1. - Hello包：建立并维护邻居关系，周期保活。
   
   - DBD（数据库状态描述包）：发送链路状态头部信息。
   
   - LSR（链路状态请求包）：把从DBD中找出需要的链路状态头部信息传给邻居。
   
   - LSU（链路状态更新包）：将LSR请求的头部信息对应的完整信息发给邻居。
   
   - LSACK（链路状态确认包）:收到LSU报文后确认该报文。
   
     
   

三、OSPF的七种状态机：

1. 1. Down状态：启动OSPF进程，发送hello包进入到下一个状态
   2. Init（初始化）状态：本地接收到的hello包中若存在本地的RID，进入下一状态。
   3. 2-way双向通信状态：邻居关系建立的标志。
   4. Exstart（预启动）状态：使用类hello的BDB包进行主从关系选举，RID数值大为主，主从优先进入下一个状态。
   5. Exchange（准交换）状态：使用真正的BDB进行数据库目录的共享，需要ACK
   6. Loading（加载）状态：使用LSR/LSU/LSack来获取未知的LSA信息；
   7. Full转发：邻接关系建立的标志；
   

四、ospf的基本工作过程：

1. 1. 启动配置完成后，OSPF对本地所有运行协议的接口以组播224.0.0.5的形式发送hello包
      建立邻居关系，生成邻居表
   2. 建立邻居关系后，邻居间进行条件匹配，匹配失败就停留于邻居关系，仅hello包周期保活；匹配成功后建立邻接关系，需要DBD共享数据库目录，LSR/LSU/LSack来获取未知的LSA信息，当收集完网络中所有的LSA后，完成数据库同步，生成数据库表。
   3. 数据库建立完成后，本地基于OSPF选路规则，计算本地到达所有未知网段的最短路径，基于本地的链路状态生成有向图，再通过SPF算法，将图形结构转换成最短路径树，之后，根据树形结构计算出到达未知网段的路由信息，然后将其加载到路由表中，完成收敛。
   

   

收敛完成后，依然使用hello包进行周期保活，每30Min进行一次周期更新

简单地说就是两个相邻的路由器通过发报文的形式成为邻居关系，邻居再相互发送链路状态信息形成邻接关系，之后各自根据最短路径算法算出路由，放在OSPF路由表，OSPF路由与其他路由比较后优的加入全局路由表。

拓扑突变：

1.新增网段： 直连新增网段的设备，将直接使用LSU包来告知本地所有邻接，之后邻接传邻接扩散到全网，需要ACK确认

2.断开网段： 直连断开网段的设备，将直接使用LSU包来告知本地所有邻接，之后邻接传邻接扩散到全网，需要ACK确认

3.无法沟通： dead time 为hello time 的4倍；当dead time到时时，断开邻居关系，删除通过该邻接生成的路由协议；

五、ospf的基本配置：

1，启动OSPF进程

[r1]ospf 1 router-id 1.1.1.1 [r1-ospf-1]     #启动时可以定义进程号，进程号仅具有本地意义；每一个OSPF进程均需要RID，全网唯一；

2，创建区域

[r1-ospf-1]area  0

3，宣告

[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network  1.1.1.1 0.0.0.0

[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 12.1.1.0 0.0.0.255

4，区域划分规则：

• 星型拓扑 — 区域0为骨干，大于0为非骨干，所有非骨干必须连接到骨干区域方可正常共享路由
• 区域间必须存在ABR – 区域边界路由器。

启动配置完成后，邻居间收发hello包；建立邻居关系，生成邻居表：

[r2]display  ospf peer  查看邻居关系

[r2]display  ospf peer  brief  查看邻居简表

邻居关系建立后，关注条件；匹配失败，保持为邻居关系，仅hello包周期保活；匹配成功可以建立为邻接（毗邻）关系；邻接关系间，将使用DBD/LSR/LSU/LSack来获取本地未知的LSA信息；完整本地的LSDB （数据库表）；

[r2]display  ospf lsdb   #查看LSDB数据库表

当数据库同步完成后；本地基于SPF算法，将数据库转换为有向图，再将有向图转换为树型结构；之后基于树形结构，以本地为起到到达所有未知网段的最短路径，加载到路由表中；

<r1>display  ip routing-table protocol  ospf  查看ospf路由

优先级为10；度量为cost值 ； cost值=开销值

5，拓展配置

DR/BDR选举（比较优先级，优先级大的优先，优先级相同则比较接口IP，接口IP大的优先）

DR优先级最大，BDR次大 – 切记ospf的选举是非抢占性的；故在修改完优先级后，需要所有路由器重启OSPF进程；

[r2]interface GigabitEthernet 0/0/0

[r2-GigabitEthernet0/0/0]ospf dr-priority  3  修改接口优先级

<r1>reset ospf process   重启ospf进程

Warning: The OSPF process will be reset. Continue? [Y/N]:y

区域汇总 — OSPF协议不支持接口汇总；只能在ABR上将a区域拓扑计算所得路由，共享给B区域时进行汇总；

[r2]ospf 1

[r2-ospf-1]area  0

[r2-ospf-1-area-0.0.0.0]abr-summary 1.1.0.0 255.252.0.0   #R2为一台连接区域0和其他区域的ABR；以上操作为，R2将通过区域0学习到的拓扑计算所得的路由，传递给其他区域时进行汇总，汇总网段1.1.0.0/22

被动接口(沉默接口)–仅接收不发送路由协议信息；用于连接用户终端的接口，不得用于连接邻居路由器的接口，否则无法建立邻居关系；

[r2]ospf 1

[r2-ospf-1]silent-interface GigabitEthernet 0/0/0

认证 – 接口认证 在直连邻居或邻接的接口上配置，保障更新的安全

[r1-GigabitEthernet0/0/1]ospf authentication-mode md5  1 cipher 123456

加快收敛

邻居间计时器 10s hello time 40s dead time

邻居间，修改本端的hello time，本端的dead time自动4被关系匹配；但ospf中邻居间的hello time和dead time必须完全一致，否则无法建立邻居关系；

[r1]interface GigabitEthernet 0/0/0

[r1-GigabitEthernet0/0/0]ospf timer  hello 5

缺省路由 — 边界路由器上配置后，将自动向内网下放一条缺省路由，之后内网设备将自动生成缺省路由指向边界

[r4]ospf 1

[r4-ospf-1]default-route-advertise always

六、OSPF 扩展知识点：

1、ospf不规则区域

远离了骨干的非骨干（问题）

解决目的–全网可达

解决方案：

1.tunnel – 在合法与非法ABR间使用tunnel建立一个新的网段（类似连接一条独立的网线）；然后将该网段宣告到ospf协议中;

缺点：

（1）选路不佳 

（2）周期和触发信息对中间穿越区域照成影响

2.OSPF虚链路 – 合法的ABR与同一区域的非法ABR，建立虚链路；非法ABR获得合法ABR授权后，可进行区域间路由的共享；

[r2]ospf 1

[r2-ospf-1]area  1   两台ABR共同存在的区域 

[r2-ospf-1-area-0.0.0.1]vlink-peer 4.4.4.4  对端ABR的RID

两台设备均需配置

优点：由于没有新的网段链路出现，不会像tunnel一样选路不佳；

缺点：周期和触发的信息对中间穿越区域照成影响

3.多进程双向重发布（推荐）

多进程 --- 一台路由器上运行多个OSPF进程，可以分别建立自己的邻居，，每个进程拥有独立的数据库，不共享信息；只是将各自计算所得路由加载于同一张路由表中；类似于在同一台路由器上允许多种动态路由协议的效果；路由器单一一个接口只能工作在唯一一个进程中；

重发布：一个网路中，若同时运行多种路由协议；默认协议间不兼容，无法共享路由；可以在两种协议间配置ASBR，ASBR（自治系统边界路由器，协议边界路由器）必须用不同的接口工作不同的协议中；通过两种协议获取到两边的路由，默认这些路由不共享，重发布技术可以实现路由共享，最终全网可达；

故在不规则区域中，利用多进程加重发布机制，可以实现全网可达，且不存在选路问题和中间区域周期信息相关问题；

多进程双向重发布配置命令

[r4]ospf 1

[r4-ospf-1]import-route ospf  2

[r4-ospf-1]q

[r4]ospf 2

[r4-ospf-2]import-route  ospf  1

注：通过重发布手段学习到的ospf路由，显示协议为0_ASE，优先级为150；

2、OSPF的数据库表

<r1>display  ospf lsdb   查看OSPF数据库目录

LSDB中装载了所有可以学习到的LSA；

LSA-- 链路状态通告   一条拓扑或一条路由条目被称为一条LSA

OSPF协议的数据库是本地所有LSA的集合，不同网络环境下将产生不同类别的LSA；

LSA在共享时基于LSU数据包传递；

如何查看一条LSA的具体信息

<r1>display  ospf lsdb  router 2.2.2.2

七、OSPF的LSA优化 — 减少LSA的更新量

1、汇总 – 优化骨干区域

（1）域间汇总 ABR设备基于某个区域的1/2类LSA计算所得的最佳路由，共享给其他区域时，进行汇总传递

[r2]ospf 1

[r2-ospf-1]area  1   --明细路由所在区域，该ABR设备必须和明细路由在同一区域

[r2-ospf-1-area-0.0.0.1]abr-summary 1.1.0.0 255.255.252.0

（2）域外汇总 — ASBR重发布进入OSPF域路由进行汇总配置

[r6]ospf 1

[r6-ospf-1]import-route rip  重发布RIP路由进入ospf域

在ASBR重发布路由后，同时进行汇总配置

[r6]ospf 1

[r6-ospf-1]asbr-summary 99.1.0.0 255.255.252.0

2、特殊区域 – 优化非骨干区域

不是骨干区域，不能存在虚链路

1.不能存在ASBR

（1）末梢区域

该区域将拒绝4、5LSA的进入，同时由该区域连接骨干0区域的ABR向该区域，发布一条3类的缺省路由；

[r1]ospf 1

[r1-ospf-1]area  1  

[r1-ospf-1-area-0.0.0.1]stub

该区域内每台路由器均需配置，否则无法正常建立邻居关系

（2）完全末梢

在末梢区域的基础上，进一步拒绝3类的LSA，仅保留ABR发送过来的3类缺省；

先将该区域配置为末梢区域，然后仅在ABR上定义完全即可

[r2]ospf 1

[r2-ospf-1]area  1

[r2-ospf-1-area-0.0.0.1]stub no-summary

2.存在ASBR

（1）NSSA – 非完全末梢区域

该区域拒绝4/5类的LSA；本地的ASBR产生的域外路由基于7类进行传输；当7类LSA需要通过NSSA区域的ABR进入骨干区域，将由该ABR进行7转5，以5类发现骨干区域，7转5的这台ABR同时成为一台ASBR

华为设备由该区域连接骨干ABR自动产生7类缺省路由；

[r4]ospf 1

[r4-ospf-1]area  2

[r4-ospf-1-area-0.0.0.2]nssa   该区域每台设备均需配置

（2）完全NSSA

在NSSA的基础上进一步拒绝3类的LSA，由该区域连接骨干的ABR发布一条3类缺省

先将该区域配置为NSSA，然后仅在ABR定义完全即可

[r4-ospf-1-area-0.0.0.2]nssa  no-summary

3.OSFP扩展配置

1、认证 — 直连的邻居或邻接关系间，进行认证配置后，5种数据包中均携带身份核实的密码，且华为设备会对更新信息进行加密–前提为认证方式选择密文认证

（1）接口认证

[r1-GigabitEthernet0/0/1]ospf authentication-mode  md5  1 cipher 123456

直连的邻居间秘钥和编号、模式必须完全一致否则无法建立邻居关系；

（2）区域认证

假设在R1上开启区域0的区域认证，实际就是在R1上所有宣告到区域0接口上配置了接口认证；

[r1]ospf 1

[r1-ospf-1]area  0

[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]authentication-mode md5 1 cipher 123456

可以理解为批量的完成了接口认证；

（3）虚链路认证

[r1-ospf-1-area-0.0.0.1]vlink-peer 3.3.3.3 md5 1 cipher 123456

在虚链路的两端配置

2、沉默接口 —只接收不发送路由协议信息，用于路由器连接邻居或邻接的骨干链路，不得用于连接终端用户的接口；

[r1]ospf 1

[r1-ospf-1]silent-interface  GigabitEthernet 0/0/2

3、修改计时器

Ospf的hello time为10s或者30s dead time为hello time的4倍；

邻居间该时间必须一致，否则无法邻居关系；若hello time为10，不再建立修改；

若为30s可以结合网络的实际硬件处理能力，适当修改计时器，加快收敛速度

[r1]int g0/0/1

[r1-GigabitEthernet0/0/1]ospf timer hello 10  修改本端的hello time，本端的dead time自动4倍关系匹配；对端还需要手工修改一致，否则无法建立邻居关系；

[r1-GigabitEthernet0/0/1]ospf timer dead 40 修改本端的dead time，本端的hello time不变

4、缺省路由（3/5/7类缺省）

（1）3类缺省是由配置特殊区域后，特殊区域连接骨干区域的ABR自动发布

末梢、完全末梢、完全NSSA；普通NSSA不产生3类缺省；

（2）5类缺省：

[r3-ospf-1]default-route-advertise 将边界路由器上，路由表中通过其他协议产生的缺省路由（最常为静态缺省）重发布到本地的OSPF协议中

因此若边界路由器的路由表还未拥有缺省时，配置该命令将无法发布缺省到其他邻居；

[r3-ospf-1]default-route-advertise always 强制本地向所有邻居重发布缺省路由，即便本地路由表中没有缺省，也会发布；

（3）7类缺省：配置特殊区域NSSA时，NSSA区域连接骨干的ABR将发布缺省路由；

[r6-ospf-1-area-0.0.0.2]nssa default-route-advertise  由NSSA区域内部存在其他协议获取的缺省路由时，可以重发布到该NSSA区域

切记：由于特殊区域会产生缺省路由指向骨干区域；故必须关注网络中ISP所在的位置，否则可能由于缺省的互指产生环路 — ISP连接骨干以为的任何区域，那么该区域将不能配置为特殊区域；

5.LSA类型

路由器上，路由表中通过其他协议产生的缺省路由（最常为静态缺省）重发布到本地的OSPF协议中

因此若边界路由器的路由表还未拥有缺省时，配置该命令将无法发布缺省到其他邻居；

[r3-ospf-1]default-route-advertise always 强制本地向所有邻居重发布缺省路由，即便本地路由表中没有缺省，也会发布；

（3）7类缺省：配置特殊区域NSSA时，NSSA区域连接骨干的ABR将发布缺省路由；

[r6-ospf-1-area-0.0.0.2]nssa default-route-advertise  由NSSA区域内部存在其他协议获取的缺省路由时，可以重发布到该NSSA区域

切记：由于特殊区域会产生缺省路由指向骨干区域；故必须关注网络中ISP所在的位置，否则可能由于缺省的互指产生环路 — ISP连接骨干以为的任何区域，那么该区域将不能配置为特殊区域；

5.LSA类型