CCIE学习笔记-OSPF

CCIE学习笔记——OSPF

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OSPF用于大型复杂网络，直接运行于IP之上，协议号89。如同TCP直接运行于IP之上并且使用协议号6一样。

OSPF没有任何的传输协议(例如TCP)来提供可靠性，但其自身有一个传输的可靠机制。

OSPF是无类的，支持VLSM和非连续网络。使用多播地址224.0.0.5和224.0.0.6来发送hello包和路由更新，前者代表所有运行OSPF的路由器，后者代表DR/BDR。

支持两种认证方式：明文和MD5

OSPF路由器通过LSA来交换链路状态信息，每一个路由器通过Dijkstra算法来构建一个最短路径树(SPT)。

要掌握OSPF，需要理解以下几大快内容：

一．邻居和邻接关系

在发送任何LSA通告之前，OSPF路由器必须首先发现他们的邻居路由器并建立邻接关系，同时维护一张邻居表，通过sh ip os nei查看。每一个路由器都要有一个router-id，以保持稳定性。可以通过以下途径配置：

·使用router-id手工配置。

·如果没有配置router-id，则选择最大的lo口。

·如果没有lo口，则选择物理接口上的最大的IP。

1．Hello协议

作用：·发现邻居路由器

·在成为邻居之前，通过hello通告两台路由器必须相互认可的几个参数 ·担当keepalive的角色

·确保了邻居路由器之间的双向通信

·用来在一个广播或NBMA环境中选取DR/BDR

间隔：广播型—10秒；非广播型—30秒；可以通过ip os hello-interval修改；如果在4倍的hello time里仍没有收到对端的hello包，则down掉与邻居之间的关系，可以通过ip os dead-interval修改。

建立邻居关系必须满足的几个条件:area-id,authen-type,hello-interval,dead-interval，掩码信息，area类型。如果收到了一个hello包满足以上条件，并且在这个hello包里发现了自己的router-id，则该路由器认为进入two-way状态(邻居建立成功)。

2．网络类型

OSPF定义了5种网络类型：

(1).point-to-point

(2).broadcast

(3).NBMA

(4).point-to-multipoint

(5).virtual-links

·点到点网络：点到点敛路上的有效邻居总是可以形成邻接关系。使用组播地址224.0.0.5，不选取DR/BDR。

·广播型网络：比如以太网，令牌环，FDDI。需要选举DR/BDR，其他路由器只需与DR/BDR建立邻居关系，224.0.0.5代表AllSPFRouters，相应的MAC地址为0100.5E00.0005；224.0.0.6代表DR/BDR，相应的MAC地址为0100.5E00.0006。

·NBMA网络：比如X.25，帧中继，ATM。需要选举DR/BDR，并且需要手动指邻居。

·虚链路：没有编号的一种的点到点网络的特殊配置，单播发送数据包。

3．DR/BDR

为了避免网络复杂，LSA过多，邻居关系过多而产生了一个概念。

DR：·描述这个多路访问网络和OSPF区域内其余与其相连的路由器

·管理这个多路访问网络上的泛洪扩散过程

注意：DR是基于接口的概念，而不是整个路由器的概念

BDR：网络中的其他路由器既要与DR形成邻接关系，也要与BDR形成邻接关系。当DR失效的情况下，BDR将成为新的DR。

具有最高优先级的成为DR，优先级相同情况下，具有最高路由器ID的成为DR。可以通过接口命令修改优先级：-if#ip os pri

4．OSPF接口

通过sh ip os int可以查看接口相关的OSPF协议的具体信息。其中cost表示从该接口发送出去的数据包的出站接口代价，范围在1~65535之间，缺省代价是10∧8/BW，其中BW是指接口带宽，ip os cost可以基于接口的修改代价；auto-cost reference-bandwidth可以更改缺省的参考带宽。Ip os transmit-delay可以修改LSA从接口发送出去后经历的时间；ip os transmit-interval 可以更改重传数据包要等待的时间。

5．OSPF邻居

成功建立邻接关系，需要四个阶段：

·邻居路由器发现阶段；

·双向通信阶段；

·数据库同步阶段；

·完全邻接阶段；

在NBMA网络中，路由器每经过pollinterval的时间给它邻居状态为down的邻居发送一次hello 数据包，但是在其他的各种网络中，路由器都是每经过hellointerval时间给邻居发送一次hello 数据包。NBMA网络中pollinterval的缺省值是120秒。

PollInterval——用于NBMA网络，因为在NBMA网络上，邻居路由器可能无法自动地被本地路由器发现，因此，如果邻居状态是down的，那么路由器就每经过pollinterval的时间发送一个hello 给邻居。

邻居状态机：

Down—attempt(仅存在于NBMA)—init—2-way—exstart—exchange—loading—full

6.Flooding

泛洪扩散过程就是将链路状态变化信息通过LSA发送到整个网络中去，确保每一个路由器的数据库都得到更新，最终保持所有路由器的数据库的统一性，也就是收敛。

泛洪用到两种数据包：

·链路状态更新数据包（LSU，类型4）

·链路状态确认数据包（LSA，类型5）

注意：这两种数据包只在具有邻居关系的路由器之间传递。泛洪必须要有可靠性，要不收敛从何谈起，所以每一个接收到更新的路由器都要对其进行确认。而确认又分为显示确认和隐式确认，当收不到确认信息的时候，始发路由器开始重传，重传为单播。

Sh ip os database可以查看链路状态数据库，里面保存了所有的LSA

每条LSA都存在一个老化时间，当一条LSA通告的老化时间达到最大生存时间时，LSA将被重新泛洪扩散，并且随后会从路由器的数据库中清除该条LSA。当一台路由器需要从所有路由器的数据库中清除一条LSA时，它会提前把这条LSA的老化时间设为最大并重新泛洪，只有始发这条LSA 的路由器才可以提前使这条LSA老化。

二．区域(Area)

1．引入了区域的概念之后：

·路由器仅仅需要和它所在区域的其他路由器具有相同的链路状态数据库，而没有必要和整个OSPF域内的所有路由器共享相同的链路状态数据库。因此，在这种情况下，链路状态数据库大小的缩减就降低了对路由器内存的消耗。

·链路状态数据库的减小也就意味着处理较少的LSA，从而也就降低了对路由器CPU的消耗。

·由于链路状态数据库只需要在一个区域内进行维护，因此大量的LSA泛洪扩散也被限制在一个区域里面了。

2．虚链路(virtual-link)：是指一条通过一个非骨干区域连接到骨干区域的链路。

·通过一个非骨干区域连接一个区域到骨干区域

·通过一个非骨干区域连接一个分段的骨干区域两边的部分区域

配置虚链路时需要注意：

·虚链路必须配置在两台ABR路由器之间；

·配置了虚链路所经过的区域必须拥有全部的路由信息，这样的区域又被称为传输区域；

·传输区域不能是一个末梢区域；

三．链路状态数据库

当LSA驻留在状态数据库中的时候，它的老化时间是会增大的。如果这些LSA达到了最大的生存时间(60分钟)，将从OSPF域中清除。所以必须有一个机制来防止LSA通告达到最大生存时间而被清除掉，这便是链路状态重刷新(LSR)。每隔30分钟始发这条LSA的路由器就将重新泛洪这条LSA的一个拷贝，并将序列号+1，老化时间设置为0。其他的OSPF路由器一旦收到这个新拷贝，就会用这个新拷贝替换这条LSA通告原来的拷贝，并且使这条新拷贝的老化时间开始增加。

1．路由器LSA（1类）：每台路由器都会产生，用于描述该路由器的所有接口和链路信息，并指明它们的状态和沿每条链路方向出站的代价，以及该链路上所有已知的OSPF邻居，只在区域内泛洪，通过sho ip os da router查看。

2．网络LSA（2类）：只由DR产生，用于描述所有与之相连的路由器，包括自己本身。只在区域内部泛洪。使用sh ip os da net查看。

3．网络汇总LSA（3类）：由ABR产生，告诉与之相连的区域内部路由器，它所能到达的区域外部网络，是一条汇总路由。通过sh ip os da sum查看。当一台ABR路由器始发一条网络汇总LSA时，将包括从它自己本身到正在通告的这条LSA的目的地所耗费的代价。当有多条路由可达目的地时，选择metric最小的。当内部路由器收到这条路由时，它不进行SPF算法，而是简单的加上到那台ABR的代价。所以，在区域内，OSPF是链路状态的，在区域间，OSPF是距离矢量的。

4．ASBR汇总LSA（4类）：由ASBR产生，告诉其他路由器，我是ASBR，想出去，从我这走。通过sh ip os da asbr-summary查看。

5．AS外部LSA（5类）：由ASBR产生，用来通告到达OSPF AS外部的目的地或者OSPF AS外部的缺省路由的LSA。通过sh ip os da ext查看。

6．NSSA外部LSA（7类）：由NSSA区域的ASBR产生，通告外部路由，但7类LSA只在NSSA内传播，当到达NSSA区域的ABR时，LSA类型由type 7转为type 5。通过sh ip os da nssa-ext查看。

四．OSPF的几个末梢区域类型

1．末梢区域：不接受外部路由，也就是没有5类LSA（个人觉得4类LSA也就没必要了），此时，ABR 会使用3类LSA来向区域内部发送一个默认路由（0.0.0.0）。

需要注意的是：·区域内部的所有路由器都必须配置成stub区域，否则无法形成邻居关系。

·stub区域不能是一个虚链路的穿越area。

·stub区域内的路由器不能是ASBR。

·配置命令---area area-id stub

2．完全末梢区域：不仅阻止了5类，连3类LSA也阻止了，只接受由ABR发出的缺省路由。意思就是压根不管外面发生了什么，你ABR告诉我怎么走，我就怎么走。配置命令：area area-id stub no-summary（只用ABR上配置）

3．非纯末梢区域（NSSA）：有的时候，人在江湖，身不由己…… 我明明是在一个stub区域，但偏偏该区域又有一个路由器连接到外部网络并且必须将外部网络重发布进stub区域，这时就出现了ASBR，这就与stub区域的原则产生了冲突，正当不知道怎么办才好的时候，NSSA出现了。它允许外部路由通告到OSPF AS内部，而同时保留AS其余部分的末梢区域特征。为了做到这一点，NSSA 区域的ASBR将产生7类LSA来通告外部路由，该LSA只在区域内传递，但是会在通向其他区域的ABR处被转换为5类LSA。配置命令：area area-id nssa。

4．完全非纯末梢区域：在这种情况下，NSSA的ABR禁止了5类、3类和4类进入该区域，而用一条默认路由代替他们，在NSSA ABR上配置area area-id nssa no-summary命令，将使得ABR产生一条O*N2的默认路由。相关配置命令：area area-id nssa [default-information-originate] [no-redistribution]，关键字default-information-originate用来产生缺省的Type-7 LSA，应用了该参数后，在ABR上无论路由表中是否存在缺省路由0.0.0.0，都会产生Type-7 LSA 缺省路由；而在ASBR上当路由表中存在缺省路由0.0.0.0，才会产生Type-7 LSA缺省路由。 关键字no-redistribution用在ASBR上，使得OSPF通过no-redistribution命令引入的路由不被通告到NSSA区域。如果NSSA的路由器既是ASBR也是ABR，一般选用该参数选项。

五． 路径类型

1．区域内路由：在路由表中通过O来表示

2．区域间路由：在路由表中通过IA来表示

3．类型1的外部路由：在路由表中通过E1来表示，它表示计算通往外部路由的cost需要加上到达ASBR路由器的cost。

4．类型2的外部路由：在路由表中通过E2来表示，它表示计算通往外部路由的cost不需要加上到达ASBR路由器的cost。

六． OSPF配置的常见问题

1．OSPF把loopback口看作一个末梢网络来看待，当将LO口宣告到OSPF中时，它默认显示的是一个/32位的主机路由，通过ip os net point-to-point来修改。

2．OSPF把辅助地址看作是末梢网络，从而不会在这些网络上发送hello数据包。因此，在辅助网络上无法建立邻接关系。

3．Area area-id default-cost可以修改ABR宣告默认路由时的代价值，当有多台ABR时，内部路由器将只选用具有最低cost值的ABR。当这抬ABR down掉之后，选择具有第二低的ABR。4．通过area area-id range可以汇总区域间路由，并且也象EIGRP那样，汇总路由会自动产生一条指向null0的路由以避免环路。但是在12.1版本前，不会这么做，这时可以有两种解决办法：·静态路由手动指定,ip route x.x.x.x x.x.x.x null0

·使用discard-route命令

5．Area area-id range x.x.x.x x.x.x.x not-advertise命令可以将指定范围的前缀被抑制，不会在LSA中通告。

6．ABR可以过滤由类型3的LSA通告的网络地址进出某个区域:

例：·ip prefix-list area1outbound seq 10 deny 192.169.1.0/24

·ip prefix-list area1outbound seq 20 per 0.0.0.0/0 le 32

·router os 1

·area 1 filter-list prefix area1outbound out

7．OSPF的authentication不必在整个区域上都相同，但是在一对邻居路由器之间必须相同；

在router os 进程下，需要通过area area-id authentication [message-digest]命令使认证方式生效。

8．NBMA环境下的OSPF：

·因为NB，所以要手动指neighbor

·因为MA，所以要选DR/BDR

·可以在接口下，改变网络类型——ip os net b，这样就不用指neighbor，frame-relay后面跟b就可以，但是DR/BDR还是要选举，通过接口下ip os pri来修改优先级来影响DR选举 ·可以在接口下，改变网络类型——ip os net point-to-multipoint，这样就不用指neighbor 也不用选举DR/BDR

·点到点子接口，最容易管理

·强烈建议敲上两条命令:no frame inverse-arp和no arp frame

9．运行按需电路的OSPF不应该在一个广播型介质上实现，因为这样的网络不能抑制hello数据包的发送，从而使链路一直UP。命令：ip os demand-circuit

10．Sh ip os da database-summary可以查看每一台路由器中数据库的LSA数量，对于给定的一个区域，所有路由器上每一种LSA类型的数量应该相同。

11．如果有这样两条命令：·net 12.1.0.0 0.0.255.255 a 1

·net 12.1.10.0 0.0.0.255 a 0

所有匹配第一条network命令语句的接口都被宣告到区域1；而第二条语句没起作用；因为network命令连续执行的，第二条只能匹配第一条没有匹配的接口。

OSPFv3：

OSPFv3使用了与OSPFv2相同的基本实现机制——SPF算法，泛洪扩散，DR选举，区域，计时器，度量值。但是OSPFv3不向后兼容OSPFv2，也就是说，如果希望在IPv4和IPv6环境中同时使用OSPF协议，就必须同时运行v2和v3。

OSPFv3和OSPFv2的不同：

·一条链路可以使用多个IPv6地址，单条链路可以属于多个子网，与同一条链路相连但属于不同IPv6子网的两个接口仍然可以通信。

·所有类型的链路上的所有邻居都通过RID来标识。

·增加了链路本地泛洪扩散——链路LSA用来携带仅仅与这个链路上的邻居相关的信息。这种LSA具有连路本地泛洪扩散的范围，也就是说它不能超过任何相连的路由器的范围而扩散。

·OSPFv3使用链路本地IPv6地址（以FE80::/10开头）作为源地址和下一跳地址。

·取消了OSPF特有的认证——OSPFv3没有数据包的认证，而是使用IPv6的认证。

·一条链路多个实例——OSPFv3的hello包包含了一个实例ID。这个实例ID用来把运行在同一个LAN上的两个OSPF进程分开，所收到的hello数据包中的实例ID必须与接收该数据包的路由器接口上配置的实例ID相同，否则丢包。配置例如:ipv6 os 1 area 0 instance 1

需要注意的地方：

·一台路由器上可以运行多个OSPFv3进程，但是在一个接口上只能运行单个进程或实例。

·NBMA中，frame map ipv6后面映射的是链路本地地址到本地DLCI，而不是IPv6地址，因为

OSPFv3使用链路本地地址进行包交换。链路本地地址可以通过sh ipv6 int查看。