OSPF知识点汇总

文章目录

• • • 静态路由和动态路由
    • 动态路由协议分类：
    • OSPF基本知识点
    • • 【1】OSPF的数据包类型
      • 【2】OSPF的状态机
      • 【3】OSPF的工作过程
      • 【4】OSPF的基础配置
      • 【5】OSPF的DR选举
      • 【6】OSPF的接口网络类型
    • OSPF扩展
    • • 【1】OSPF的不规则区域
      • 【2】OSPF的数据库表；

静态路由和动态路由

静态路由：手动配置的路由
静态路由协议缺点：1.不能随着拓扑的变化而自动变化；2.配置量在中大型网络中很大
动态路由：由网络路由协议根据拓扑或流量改变而自动调整的路由
动态路由协议
优点：1.随拓扑变化而变化 2.在中大型网络中配置量较少
缺点：1.对资源占用（设备的CPU/内存/带宽）2.安全问题 3计算错误
动态路由协议的优势：
1)防环 2)占用资源少 3)选择路径佳 4)收敛速度快

动态路由协议分类：

基于AS进行分类
IGP（内部网关路由协议—AS内部）—— RIP/OSPF/EIGRP/ISIS
EGP（外部网关路由协议—AS之间）—— EGP（V1/2）/BGP（V1 ~ 4+）
IGP
【1】更新时是否携带子网掩码 – 有类别（不带） 无类别（带）
【2】特征 – DV距离矢量-RIP/EIGRP LS 链路状态-OSPF/ISIS

距离矢量：邻居间直接共享路由表 – 传闻性协议 – 更新量少 –- 选路
链路状态：邻居间共享拓扑 --本地计算 –更新量大—收敛速度受更新量影响—防环、选路

OSPF基本知识点

OSPF:开放式最短路径优先协议 V1/V2/V3 （这里介绍V2 V3为IPV6环境使用）
无类别链路状态路由协议—基于拓扑信息进行收敛
组播更新：224.0.0.5 6
使用cost作为度量 支持触发更新，每30min周期更新—因为更新量大
为了在中大型网络中工作需要结构化的部署：
1、区域划分（链路状态协议的距离矢量特征）
2、良好的IP地址规划

两种更新方式:
触发更新  仅对变化量进行更新
周期更新  基于时间周期进行更新—更新量大  

注：若一个协议希望实现增量更新（即仅触发无周期)；需要条件：1) hello机制（作用：周期保活） 2) ACK确认机制

【1】OSPF的数据包类型

跨层封装与iPv4报头，协议号为89；存在5种不同类型的数据包

• Hello包 ：邻居、邻接的发现，建立；周期保活 hello time 10s或30s ；dead time为hello time 4倍
• DBD 包 ：数据库描述包 –数据库目录
• LSR 包 ：链路状态请求
• LSU 包 ：链路状态更新 – 携带具体的LSA信息
• LSack 包 ： 链路状态确认包

LSA （链路状态通告 ）—— 路由或者拓扑信息 在不同条件下产生不同类型的拓扑或路由信息；

【2】OSPF的状态机

（标准7个，还存在第八个）

• Down ： 一旦本地发出hello包，进入下一状态机
• Init 初始化：接收到的hello包中，若存在本地的RID，那么进入下一状态；
• 2way 双向通讯：邻居关系建立的标志
  条件：
  1.点到点网络类型直接进入下一状态
  2.MA网络，将进行DR/BDR选举（40s），非DR/BDR间不得进入下一状态
• Exstart：预启动 使用未携带目录信息的DBD包，进行主从关系选举，RID数值大为主，优先进入下一状态
• Exchange：准交换 使用真正的DBD包进行数据库目录的交互，需要ack确认；
• Loading 加载： 通过对端的数据库目录，比对本地，就本地未知的LSA信息；使用LSR来进行请求，对端使用lSU进行应答，最终需要ack进行确认；–获取未知的LSA
• Full转发：邻接关系建立的标志
  

【3】OSPF的工作过程

启动OSPF协议后，本地基于所有激活接口使用组播224.0.0.5进行周期的hello收发；接收到的hello包若存在本地的RID，那么建立邻居关系，生成邻居表；
表中所有邻居存在条件，条件匹配失败将停留于邻居关系，仅hello包周期保活即可；
条件匹配成功，需要进一步建立为邻接关系；邻接关系间，需要使用DBD包来进行数据库目录共享，使用LSR/LSU/LSACK来获取本地未知的LSA信息，补全本地的LSDB（链路状态数据库—所有LSA的集合）生成数据表；
数据库同步完成后，本地其余SFP算法，基于数据库生成有向图，合成最短路径树，最终将所有未知网段的路由加载于本地的路由表中；–收敛完成，hello包周期保活，每30min再周期比对一次数据库目录；
网络结构突变：

• 1.新增网段 – 直连新增网段的设备，使用更新包告知本地所有邻接，之后扩散到全网，需要ACK确认；
• 2.断开网段-直连断开网段的设备，使用更新包告知本地所有邻接，之后扩散到全网，需要ACK确认；
• 3.无法沟通 — dead time到时间时，断开邻居，删除邻居；且通过该邻接获取的LSA将不再被使用；

【4】OSPF的基础配置

[r1]ospf  1 router-id 1.1.1.1  
//启动时需要定义进程号，仅具有本地意义；同时建议配置RID，ipv4地址编写规则；必须全网唯一;手工->环回最大数值-物理接口最大数值
[r1-ospf-1]
宣告：1、激活—被选中接口可以收发ospf 的数据包  2、传递接口信息—被选中接口的信息将被共享给本地的其他邻接   3、区域划分
[r1-ospf-1]area  0
[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 12.1.1.1 0.0.0.255

区域划分规则：
1、星型结构拓扑 – 区域0 为骨干，大于0为非骨干；非骨干必须连接骨干区域；
2、区域间必须存在ARB—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：
Hello包中的内容:
邻居间hello包中必须完全一致的参数；否则无法建立邻居关系；
-1.hellotime dead time
-2.区域ID （ABR）
-3.认证
-4.末梢区域标记（特殊区域）
-5.在华为设备的hello包中，还存在本地接口ip地址的的子网掩码，邻居间接口掩码不一致将无法建立邻居关系

[r2]display  ospf peer  查看邻居关系
[r2]display  ospf peer brief  摘要表格

邻居关系建立后，邻居间基于条件决定是否建立邻接关系；邻接关系将使用DBD包来沟通；
关于DBD的一些问题：

• 1.接口MTU，在cisco体系中，邻居间接口的MTU值默认被检测，华为默认不检测；OSPF协议要求直连接口上邻居间的MTU值必须完成一致；

[r1]interface GigabitEthernet 0/0/1
[r1-GigabitEthernet0/0/1]ospf mtu-enable  开启华为MTU检测

• 2.关于DBD的标记位
  I 为1标识本地发出的第一个DBD包 M 为1标识不是本地的最后一个DBD包
  MS 为1代表主 为0 代表从
• 3.使用序列号进行隐性确认 DBD的隐性确认，基于序号进行的，从使用主的序号来对主进行确认。

邻接关系建立后，邻居间使用真正DBD来获取对端邻接的LSDB目录，之后使用LSR/LSU/LSack来获取本地未知的LSA信息；生成LSDB（数据库表）；

<r2>display  ospf lsdb 查看数据库表

OSPF的收敛方法：
1.LSA洪泛
2.LSDB同步

数据库同步完成后，本地基于LSDB生成有向图，再转换为最短路径树；之后计算本地到达所有未知网段的路径，将其加载于本地的路由表中；
在cisco系统中，使用不同的字母来代表不同条件下产生的路由；
O本地所在区域计算所得
O IA 为其他区域产生计算所得路由，通过ABR共享进入本区域
O E1/2 为其他协议或进程计算所得路由，通过ASBR重发布进入
O N1/2 为其他协议或进程计算所得路由，通过ASBR重发布进入，同时本地为NSSA区域

<r1>display  ospf routing

优先级为10；cost的参考带宽为100M; COST=参考带宽/接口带宽
Ospf选择cost值之和最小的路径为最短路径；若接口带宽大于参考带宽，cost值为1，将可能导致选路不佳，建议修改参考带宽，修改时全网设备必须修改为一致：

[r1]ospf 1
[r1-ospf-1]bandwidth-reference ?INTEGER<1-2147483648>  The reference bandwidth (Mbits/s)
[r1-ospf-1]bandwidth-reference 1000

【5】OSPF的DR选举

邻居关系成为邻接关系的条件；
在MA网络中，由于节点数量不限制，故两两间均为邻居，若不加管制将出现大量的重复更新；距离矢量协议（RIP/EIGRP）均存在水平分割机制来解决；但OSPF协议无法使用接口水平分割（从此口进不从此口出），因此ospf选择了DR/BDR选举方式来解决，在MA网段中存在一个DR和一个DBR，其他设备非DR/BDR，非DR/BDR之间不建立邻接关系，仅维持邻居关系，避免重复更新；
选举规则：
1、比较接口优先级，0-255默认为1；数值大优 为0标识不参选
2、若接口优先级一致，比较参选设备的RID，数值大优；

[r1]interface GigabitEthernet 0/0/0
[r1-GigabitEthernet0/0/0]ospf dr-priority ?INTEGER<0-255>  Router priority value

【6】OSPF的接口网络类型

OSPF的接口网络类型 = ospf接口工作方式

NMBA环境下将无法和所有节点建立关系的解决方法：修改接口的工作方式
[r1]interface Tunnel 0/0/0
[r1-Tunnel0/0/0]ospf network-type broadcast  该网段所有接口修改为broadcast；

切记：若一端为点到点，另一端为broadcast，由于hello time均为10s，将建立邻居关系，但无法正常工作；因此一旦修改任何一个的ospf类型，就必须保障该网段所有节点类型一致；
NBMA拓扑结构：

• 1.星型—中心到站点
• 2.部分网状结构，除去星型
• 3.全连网状结构

注意：在星型和部分网状结构中，若使用broadcast工作方式，必须考虑dr的位置；建议直接固定放置于中心站点； 若为全连网状结构，可以不用dr位置；

OSPF扩展

【1】OSPF的不规则区域

1）远离了骨干的非骨干区域

2）不连续骨干区域

注：一台ABR设备若未连接到骨干区域，将被定义为非法ABR，不得进行区域间信息共享；

解决方案：

1、Tunnel： 在非法ABR与合法ABR间建立一条隧道，之后将该隧道链路宣告于OSPF协议中；

在OSPF协议，若接收到去往相同目标的多条路由；先优选从骨干区域传递过来的路由；
若所有路由器均基于骨干区域，或均基于非骨干区域传递，进行cost值对比；
缺点：
1)选路不佳
2)周期性的信息对中间穿越的区域存在资源占用

2、OSPF的虚链路：
合法的ABR对非法ABR进行授权，使得非法ABR可以进行区域间路由信息共享；

优点：
由于没有新增链路，故不存在选路的问题；正常选路
缺点：
cisco为了避免周期信息对中间区域的影响，在虚链路上关闭了周期行为，这样失去可靠性
华为选择保持周期行为，增加可靠性，但继续对中间区域资源占用
授权过程：
R4发hello包给R2，建立邻居关系
R4发DBD包，申请
R2发现目录中没有这些信息，于是接受

[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设备的RID；[r2-ospf-1]display  ospf vlink

3、多进程双向重发布（推荐）
一台设备运行所有路由协议进程，不同进程存在独立的数据库，相互间不进行共享；

仅将计算所得路由加载于同一张路由表中；
将不规则部分的区域宣告到其他的ospf进程中，之后使用重发布机制进行路由共享；
避免了周期信息和选路问题；
ASBR: 协议边界路由器
（ospf 区域水平分割，从某个区域得到的路由，不会再发送回它的区域)

[r2]ospf 1 
[r2-ospf-1]import-route ospf  2 
[r2-ospf-1]q
[r2]ospf 2 
[r2-ospf-2]import-route ospf  1

【2】OSPF的数据库表；

[r1]display  ospf lsdb   查看OSPF协议的数据库表  --目录

OSPF协议使用的LSA—链路状态通告来作为更新信息；
在不同的条件下将产生不同类别的LSA信息

[r1]display  ospf lsdb    router    1.1.1.1

类别名 LINK-ID

所有的LSA中均存在以下信息：

LSA分类

注：和ASBR在一个区域的ABR，通过1类LSA获知ASBR的位置

OSPF的
一、减少OSPF协议的LSA更新量
1、汇总—前提需要良好的地址规划 – 减少骨干区域的LSA数量
【1】域间路由汇总—汇总3类路由 在ABR上配置
[r5]ospf 1
[r5-ospf-1]area 2 只能将本地通过该区域内的1/2类LSA计算所得路由进行汇总
[r5-ospf-1-area-0.0.0.2]abr-summary 6.6.4.0 255.255.252.0
注：在华为设备上，汇总配置完成后，协议不会自动产生空接口防环路由，需要管理员手工添加；
【2】域外路由汇总—汇总5/7类路由 在ASBR上配置
[r1]ospf 1
[r1-ospf-1]asbr-summary 99.1.0.0 255.255.252.0
注：在华为设备上，汇总配置完成后，协议不会自动产生空接口防环路由，需要管理员手工添加；

2、特殊区域 – 减少非骨干区域的LSA数量
不能是骨干区域，不能存在虚链路；
「1」不存在ASBR；
1）末梢区域 — 该区域拒绝4/5的LSA进入；由该区域连接骨干区域的ABR，向该区域发布一条3类的缺省；
[r5]ospf 1
[r5-ospf-1]area 2
[r5-ospf-1-area-0.0.0.2]stub 将该区域定义为末梢区域
切记：该区域内的所有设备均需配置，否则无法建立邻居关系
2)完全末梢区域 — 在普通的末梢区域基础上，进一步拒绝3类的LSA，仅保留一条3类缺省； 先将该区域配置为末梢区域，然后仅在ABR上配置完成动作即可；
[r5]ospf 1
[r5-ospf-1]area 2
[r5-ospf-1-area-0.0.0.2]stub no-summary

「2」存在ASBR
1）NSSA – 非完全末梢区域
该区域拒绝4/5的LSA；本区域内的ASBR通过7类来传递域外路由，当这些路由需要基于ABR进入骨干区域时，被转换为5类（同时该ABR成为另一台ASBR）；
NSSA区域存在的意义是为了拒绝网络中其他部分的ASBR产生的5/4类LSA；
同时NSSA区域中连接骨干区域的ABR向该区域发布一条7类的缺省；
[r1]ospf 1
[r1-ospf-1]area 1
[r1-ospf-1-area-0.0.0.1]nssa 该区域每台设备均需配置

2)完全NSSA –完全的非完全末梢区域
在NSSA的基础上，进一步拒绝3类LSA；同时NSSA区域中连接骨干区域的ABR向该区域发布一条3类的缺省；
先将该区域配置为NSSA，然后仅在ABR上定义完全即可；
[r3-ospf-1-area-0.0.0.1]nssa no-summary
LSA类别 传播范围 通告者 内容 linkid
7类 nssa 单个NSSA区域 ASBR 域外路由 目标网络号

二、OSPF协议的扩展配置
1、认证 - 邻居间进行身份核实的行为，保障更新的安全性
1）接口认证 –在直连邻居的接口上进行配置
[r2-GigabitEthernet0/0/1]ospf authentication-mode md5 1 cipher cisco123
邻居间的编号和秘钥必须完全一致

2）区域认证
[r2]ospf 1
[r2-ospf-1]area 0
[r2-ospf-1-area-0.0.0.0]authentication-mode md5 1 cipher cisco123
本地所有处于区域0的接口上实施认证配置

3）虚链路认证
[r2-ospf-1-area-0.0.0.0]vlink-peer 3.3.3.3 md5 1 cipher cisco123

2、沉默接口(被动接口)
[r2]ospf 1
[r2-ospf-1]silent-interface GigabitEthernet 0/0/0
注：沉默接口将不发送任何路由协议的信息，用于路由器连接用户终端接口，不能用于连接路由协议邻居的接口，否则可能导致邻居间无法收敛；

3、加快收敛 接口的hello time 10 ； dead time40s； 维持即可
若接口hello time 为30s，可以酌情修改，修改本端的hello time，本端的dead time将自动4倍关系匹配；切记邻居间hello、dead time必须完全一次，否则无法正常建立邻居关系；
[r2-GigabitEthernet0/0/1]ospf timer hello ?
INTEGER<1-65535> Second(s)
[r2-GigabitEthernet0/0/1]ospf timer hello 10

4、缺省路由
1）3类缺省 — 协议自动产生 末梢、完全末梢、完全NSSA区域会由连接区域0的
ABR向该区域发布一条3类的缺省；

2）5类缺省 --边界路由器，将本地路由表中通过其他方式（静态、其他动态协议）获取到的缺省路由给重发布进入OSPF的工作域
[r2]ospf 1
[r2-ospf-1]default-route-advertise 向ospf域内发布5类缺省
向域内重发布一条5类的类型2缺省路由，前提本地路由表中存在其他方式产生的缺省路由；
[r2-ospf-1]default-route-advertise type 1 重发布类型1 路由

若本地路由表中不存在任何缺省路由，也可以强制向内部发布一条缺省
[r2-ospf-1]default-route-advertise always 默认为类型2 的缺省
[r2-ospf-1]default-route-advertise always type 1 修改为类型1 ；

3）7类缺省 — 配置区域为普通的NSSA区域时，连接区域0的ABR将向该NSSA发布一条7类的缺省；
[r2-ospf-1-area-0.0.0.1]nssa default-route-advertise 向NSSA区域发布一条7类缺省；强制产生；

最基本的选路规则：内部优于外部 5、7相遇先比优先级和cost，若一致，5优于7
切记：在ospf协议中使用特殊区域和缺省配置时，需要关注ISP的位置，ISP在连接在哪个非骨干区域，那么该区域将不得设定为任何的特殊区域，否则可能由于自动产生的缺省与手工的缺省方向相反，照成环路；

三、OSPF的扩展知识点
「1」附录E — link-id相同的问题
若一台ABR将两条3类LSA导入其他区域；同时这两条LSA的link-id会相同；
假设：短掩码网段先进入，link-id正常显示；长掩码进入时link-id加反掩码
20.1.0.0/16–link-id 20.1.0.0
20.1.0.0/24–link-id 20.1.0.255
若长掩码先进入，再短掩码进入时，长掩码的信息被刷新为反掩码；

「2」OSPF选路规则
1、AD（管理距离）无关的一种情况：
r2(config)#router ospf 1
r2(config-router)#distance 109 1.1.1.1 0.0.0.0
本地从RID为1.1.1.1的设备处学习到路由条目，管理距离修改109；
一台路由器从两个OSPF邻居处学习到了两条相同的路由时，仅比较度量值，不关注管理距离；因为仅针对一台邻居进行管理距离修改的结果是要么两台都被改，要么修改失败；-关注IOS版本—有时修改RID大路由器管理距离生效，有时需要修改RID小的设备；

2、AD（管理距离）无关的第二种情况 O IA 3类
O IA 与 O IA路由相遇，到达相同目标的两条3类路由，这两条路由均通过非骨干传递，仅关注cost值，不关注管理距离；
若一条通过骨干区域传递，另一条同过非骨干区域传递–非骨干传递的路由无效
OSPF的区域水平分割：区域标号为A的3类LSA，不能回到区域A；
先比类型- 区域cost

3、OE 与OE E为5类 N 为7类 默认所有重发布进入路由条目均为类型2，类型2在路由表中cost值不会显示沿途的累加，仅显示起始度量；

两条均为OE2或者均为N2，起始度量相同； 关注沿途的累加度量 （OE2路由在表中度量默认不显示内部度量，仅显示起始度量）
两条均为OE2或者均为N2，起始度量不同；优先起始度量小的路径；
注：以上设计是便于管理员快速干涉选路；

OE1路由仅比较总度量（起始度量+沿途累加），仅修改起始度量不一定能干涉选路，必须在修改后使得总度量产生区别才能干涉选路；
4、拓扑优于路由 1/2LSA计算所得路由优于3/4/5/7类计算所得
内部优于外部 3类优于4/5/7类
类型1优于类型2 E1优于E2，N1优于N2，E1优于N2，N1优于E2；
E1与N1相遇，或E2与N2相遇，先比总度量（起始+沿途）小优；度量一致5类优于7类

【4】FA-转发地址
正常OSPF区域收到的5类LSA不存在FA值；
产生FA的条件：
1、5类LSA ---- 假设R2为ASBR，g0/0口工作的OSPF中，g0/1口工作在非ospf协议或不同ospf进程中；若g0/1也同时宣告在和g0/0相同的OSPF进程中，同时该接口的工作方式为广播型；
将在5类LSA中出现FA地址，地址为R2连接R3网段中R3的接口ip；

2、7类LSA—必然出现FA地址
假设R9为ASBR，S0/0口工作的OSPF中，S0/1口工作在非ospf协议或不同进程中；
S0/1未运行OSPF–FA地址为R9上最后宣告的环回地址（个别IOS也可能是最大环回接口ip地址），若R9没有环回接口；FA地址为R9上最后宣告的物理接口地址（个别IOS也可能是最大的物理接口ip地址）

R9的S0/1也工作OSPF协议中，S0/1接口工作方式为广播，那么FA地址为R10接口ip；
S0/1的工作方式为点到点，那么FA地址为R9的s0/1口ip
切记：在FA地址出现后，4类LSA无效；人为过滤掉4类LSA，依然可达域外；
当4类LSA存在，却人为过滤了到达FA地址的路由，那么将无法访问域外；
一旦出现FA地址，所有的选路计算均基于FA地址进行；
1、针对存在FA的5/7类路由，4类LSA无意义，仅递归到FA地址；若FA地址被策略过滤导致不可达；
2、路由表中的度量是到FA地址的度量，不是到ASBR的度量；

【5】NP位+E位 P位被加密，故抓包时看不见P位；
正常NSSA区域内的1类LSA中，N=1 E=0 标识该区域转发7类LSA，不转发5类
非NSSA区域E=1 N=0 标识可以转发5类，不能转发7类
P位为1，标识该区域将执行7类转5类； P为0，不能7转5；

区域0连接到两个非骨干区域，这两个非骨干假设为区域1和区域2；区域1/2同时连接同一个外部协议，且同时进行了重发布配置；区域1为NSSA区域，区域2为非NSSA区域；那么此时的区域1，P位=0不能进行7转5；故骨干区域只能收到从区域2来的外部路由；
若NSSA和非NSSA均将同一条域外路由向内部传递，仅非NSSA区域可以实现；
若区域1和区域2均为NSSA区域，那么ABR的RID大区域进行7转5，另一个区域不转，
故同一条域外路由，骨干区域只能收到从一个区域传递的外部路由；若以上条件中，两个区域均为非NSSA区域，那么P位无效，故两个区域的路由均回进入骨干区域；

【6】SFP算法 –OSPF防环机制
1、在同一个区域每台路由具有一致的LSDB
2、每台路由器以自己为根计算到达每个目标的最短路径（最小cost值）
3、必须区域划分–
优势-1）域间汇总减少路由条目数量
2）汇总路由是在所有明细路由均消失后才删除，网络更稳定
3）区域划分后不同类别的LSA传播范围不同，控制更新量
总结：观看OSPF防环文档
过程–基于本地LSDB(1/2类LSA)生成–生成有向图–基于有向图来进行最短路径树生成
最短路径树，关注本地LINK-ID的LSA开始–》基于该LSA内提及到点到点或传输网络信息再查看link-id递归到下一条信息；基于所有点到点和传输网络信息生成最短路径树主干；
然后用树中每台设备的末梢网络信息补充路由表，完成收敛；

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