OSPF
一、
OSPF概述
1、
链路状态路由协议
快速适应网络变化，在网络发生变化时，发送触发更新，以较低的频率发送定期更新。通过LSA的洪泛，形成完整的LSDB。网络拓扑图，以自己为中心，运行SPF算法，计算到每个网络的最短路径。
邻居表：直接相连的邻接路由器（邻接关系数据库）
拓扑表：网络或区域内的其他路由器及其连接的网络。（LSDB，OSPF拓扑数据库）
路由表：前往每个目的地的最佳路径（转发数据库）
距离矢量和链路状态：使用距离矢量路由选择协议时，路由器依赖于邻居的路由选择决策，路由器并不完全了解网络拓扑。使用链路状态路由选择协议时，每台路由器都完全了解网络拓扑，能够根据准确的网络拓扑信息独立地做出决策。
2、
OSPF区域结构
层次化结构
中转区域：将其他类型OSPF区域连接起来，快速、高效的传输IP分组。（区域0）
常规区域：连接用户和资源的其他区域，标准区域、末节区域、绝对末节区域、次末节区域。
3、
SPF区域
减少了路由选择表条目、将区域内拓扑变化的影响限制在本地、将LSA扩散限制在区域内。
区域术语：骨干路由器，骨干区域，其他区域都和骨干区域相连，ABR，将非骨干区域连接到骨干区域，ABR(分隔LSA扩散区，是执行区域地址汇总的主要地方，常常是默认路由源，维护其连接的每个区域的LSDB)
4、
OSPF邻接关系
路由器通过交换Hello获得协议特定的参数发现建立邻居关系，建立邻居关系后，通过交换LSA来同步LSDB，形成完全邻接状态。点到点邻居直接成为邻接，LAN网络中，所有路由器根DR、BDR全full。其他路由器之间为DROther。路由器之间的链路状态信息必须同步，LSA被扩散到整个区域。
5、
OSPF度量计算
路由器利用LSDB中的信息，使用SPF算法计算去网络中的最佳路径。每个路由器在一个区域中有着相同的链路状态数据库，以自己为根建立一个最短路径树，计算目的网络最优路径，最小cost之各，放入转发数据库。
6、
链路状态数据的结构
收到LSU后，如果LSDB中没有这样的条目，则将其加入到LSDB中，返回一个链路状态确认，此信息扩散到其他路由器，运行SPF，更新路由表；如果有这样的条目，并信息相同，怱略；有条目信息有更新，则将其加入到LSDB中，返回一个链路状态确认，此信息扩散到其他路由器，运行SPF，更新路由表；有条目，信息更旧，向发送方发新信息。
二、OSPF分组
1、
OSPF分组类型
Hello：发现建立维持邻居关系。DBD：检查路由器的数据库之间是否同步。LSR：向另一台路由器请求特定的链路状态记录。LSU：发送请求的链路状态信息。LSAck ：对其他类型的分组进行确认
2、
OSPF包头结构
OSPF被IP封装，协议号是89
版本号：V2
分组类型：5种中的哪一种
分组长度：OSPF分组长度多少字节
路由器ID：此分组谁发的
区域ID：分组来自哪个区域
校验和：
身份验证类型：指出路由器是否进行认证，明文还是密文
身份验证：
数据：因包类型改变
Hello：已知邻居组列表
DBD：LSDB摘要
LSR：需要的LSU类型和提供所需LSU的RID
LSU：完整LSA条目，一个更新中可有多个条目
LSA ck：空
3、
OSPF邻接关系的建立：hello分组
使用组播地址：224.0.0.5发送hello。路由器ID；Hello/dead（相同）；邻居列表；区域ID（相同）；路由器优先级；DR IP地址；BDR IP地址；身份验证密码（相同）；末节区域标记（相同）；
4、
交换hello建立邻接关系状态
路由器A启动down状态，向其接口发hello，224.0.0.5，其他路由器收到检查其参数，加入邻居表中init状态。所有路由器发单播应答分组。A收到后，将邻居ID加入到邻居列表中，two-way状态。如果是多路访问网络，选DR、BDR。定期交换hello，维护邻接关系，LAN 10秒、NBMA 30秒。网络类型决定了邻居如何形成邻接，点到点网络邻居自动形成邻接，多路访问网络由DR决定如何形成邻接。
5、
路由发现阶段
通过DBD、LSR、LSU、LSAck使所有OSPF路由器的LSDB完全相同（full）。形成邻接关系的路由器的状态是准启动exstart。首先通过DBD选举主从路由器，router ID高的成为主路由器，由主路由器控制DBD序号的增长。一旦有设备声称自己是从路由器，则进入exchange状态，通过LSR携带LSA头部向对方描述各自的LSDB。通过LSR携带LSA头部向对方请求相应的LSA，进入loading状态，通过LSU携带LSA进行应答，用LSAck对LSU中的LSA进行确认，最终达到full状态。多路访问中，能够接受有些路由器中有two-way状态。DR通告地址为224.0.0.5，其他路由器为224.0.0.6。
6、
LSA序列号
每个LSA在LSDB保持了序列号，32位， 0x80000001开始和结束0x7FFFFFFF，LSA每30分钏洪泛一次，以保持适当的数据库同步，每一次洪泛，序列号加1越大越好，当序列号到达最大，又回到0x80000001，大的序列号将会作废。
Show ip ospf database debug ip ospf packet
三、配置OSPF
1、
启用OSPF进程
R1(config)#router ospf 1（进程号只在本地有作用）
2、指定路由器上的哪些接口将参与OSPF进程以及网络所属的OSPF区域
R1(config-router)#network IP 通配符 area X
R1(config-if)#ip ospf X area X
3、单区域OSPF配置，多区域OSPF配置
4、路由器ID
OSPF路由器ID唯一地标识了网络中的每台OSPF路由器，进程启动时选择路由器ID，路由器是一个唯一的IP地址。选择RID：看是否配置了RID RID(config-router)#router-id 1.1.1 .1 选最大回环口地址，选最大物理口的地址，一但选定，不能换。去掉进程，再配，配置后清进程，改后重启设备
4、查看
Show Ip protocols show ip route ospf show ip ospf interface X
Show ip ospf show ip ospf neighbor detail debug ip ospf events
四、OSPF网络类型
根据物理链路类型定义了不同的网络类型
点到点：将一对路由器连接起来的网络
广播：多路访问广播网络
NBMA：连接的路由器超过两台，但没有广播功能，FR、ATM、X.25都属于NBMA，OSPF有五种运行模式。
1、点到点链路：串口接口封装PPP、HDLC、FR ATM点到点子接口、没有DR BDR的选举、OSPF自动检测这种接口类型、OSPF包发送利用多播地址224.0.0.5
2、多路访问一般为以太网和令牌环、选举DR和BDR、所有的设备必须和DR、BDR邻接、包发往DR、BDR为224.0.0.6、包发往其他设备为224.0.0.5
3、选举DR、BDR：组播发hello包、最高低先级的为DR。次高的为BDR、其次选RID最大、DR没有抢占、接口模式下指定优先级、优先级默认为1。值从0-255、优先级为0，不能参加DR、BDR选举。只能成为DRother
4、NBMA拓扑：单一的接口连接到多个站点、拓扑为多个路由器，但不支持广播
5、DR选举在NBMA网络中：OSPF认为，NBMA像其他的广播网、DR、BDR需要和其他的路由器全连接。但NBMA一般做不到、DR、BDR需要一个邻居列表、邻居不能自动发现路由器
6、NBMA网络上的OSPF运行模式：符合RFC 2328兼容模式如下： 非广播（ NBMA ）、 点对多点、思科附加模式：点对多点非广播、广播、点对点
选择网络类型：ip ospf network [{broadcast | non-broadcast | point-to-multipoint [non-broadcast] | point-to-point}]
7、NBMA模式：作为一个广播网络的协议（行为像一个局域网） 。所有串行端口属于同一IP子网。帧中继， X.25 ， ATM网络默认为非广播模式。邻居必须是静态配置。重复的LSA更新。符合的RFC 2328。（一个IP子网、必须手工指定邻居、选举DR、BDR、DR和BDR必须与其他所有路由器都直接相连、全互联或部分互联拓扑、hello 30秒）
配置邻居：R1(config-router)#
neighbor ip-address [priority number] [poll-interval number] [cost number] [database-filter all]
RouterA(config-router)# neighbor 192.168.1.2 priority 0
RouterA(config-router)# neighbor 192.168.1.3 priority 0
校验show ip ospf neighbor
8、点到多点模式：一个IP 子网、使用OSPF组播hello分组来自动发现邻居、不选举DR和BDR，路由器发送的LSA中包含更多有关邻接路由器的信息、通常用于部分互联或星型拓扑中。Hello 30秒。
配置R1(config-if)#ip ospf network point-to-multipoint
Show ip ospf interface
9、point-to-multipoint nonbroadcast思科私有：如果没有在VC上启用组播和广播，则不能使用遵循RFC的点到多点模式，因为路由器无法使用组播hello分组动态地发现邻接路由器，此时应该使用Cisco 模式，在这种情况下，必须手工指定邻居，无需选举DR和BDR。
R1(config)# interface s0/1.2 multipoint hello 30秒
10、point-to-point Cisco模式：每个子接口属于不同的IP子网、不选举DR、BDR、用于两台路由器需要在一对接口上建立邻接关系时、接口可以是LAN接口，也可以是WAN接口。R1(config)# interface s0/1.2 point-to-point默认模式。不需要指邻居，无需选举DR和BDR。Hello 10秒
11、broadcast：让WAN接口就向LAN接口，一个IP子网，使用OSPF组播hello分组来自动发现邻居、选举DR和BDR，全互联或部分互联拓扑。
查看建立邻接过程debug ip ospf adj
五、OSPF路由类型
1、大型OSPF网络存在的问题：对路由器内存、CPU压力大、链路带宽的占用（LSA多，LSDB大）、生成巨大路由表，导致转发慢、无法压制内部动荡。
解决方案：OSPF分区，把一个大的OSPF网络分成若干个小的相互独立的OSPF网络。区域内部是链路状态（LSA的洪泛不允许被阻碍），区域和区域之间的行为是距离适量
2、
路由器类型
由于区域的划分，根据路由器接口与区域的关系，具有不同的类型，行使不同的功能。
内部路由器：把所有OSPF已知的接口放入同一个区域，LSA的传输不能被该路由器阻塞，一个区域所有内部路由器LSDB完全相同。
区域边界路由器（ABR）：如果路由器的接口分属于两个或两个以上的区域，用来互联两个相互隔离的区域，针对所属的区域分别维护各自独立的LSDB，ABR是区域和区域，外部和用户交往的入口。建议ABR只互联两个区域。
骨干路由器：至少有一个接口属于area 0 用于解决区域间问题，以防止区域间的循环。
自治系统边界路由器ASBR：用来互联OSPF网络与外部网络（非OSPF）作了重发布的路由器。
3、
虚链路virtual-link
所有区域必须和区域0有直接的物理连接（ABR必须是骨干路由器）
骨干区域发生分裂，某个区域和区域0没有直接物理连接。虚链路为物理上没有直接连接到area 0的区域创建到 area 0的逻辑连接。注意事项（虚链路必须创建在连接同一个区域的两个ABR上，其中一个ABR是骨干路由器，不能穿越stub区域）。
配置：
R1(config-router)#
area 要穿越的区域 virtual-link 对方RID [authentication [message-digest | null]] [hello-interval x] [retransmit-interval x] [transmit-delay x] [dead-interval x] [[authentication-key n] | [message-digest-key n md5n]]
查看：show ip ospf show ip ospf virtual-link
一、LSA类型
1类 路由器LSA 2类 网络LSA 3类和4类 汇总LSA
5类 AS外部LSA 6类 组播OSPF LSA 7类 NSSA定义的
8类 BGP的外部属性LSA 9、10、11不透明LSA
1、1类路由器LSA：每台路由器都生成针对其所属区域的路由器链路通告，描述了路由器连接到区域的链路的状态，只在区域内扩散。LSA的报头都是20字节
LS age: 555 (DoNotAge)
Options: (No TOS-capability, DC)
LS Type: Router Links
Link State ID: 1.1.1 .1
Advertising Router: 1.1.1 .1
LS Seq Number: 80000005
Checksum: 0xB 19C
Length: 72
Number of Links: 4（头部）
Link connected to: a Stub Network一个stub 一条路由
(Link ID) Network/subnet number: 1.1.1 .1
(Link Data) Network Mask: 255.255.255.255
Number of TOS metrics: 0
TOS 0 Metrics: 1
Link connected to: another Router (point-to-point)
(Link ID) Neighboring Router ID: 3.3.3 .3
(Link Data) Router Interface address: 192.1.1.1
Number of TOS metrics: 0
TOS 0 Metrics: 64
Link connected to: a Stub Network
(Link ID) Network/subnet number: 192.1.1.0
(Link Data) Network Mask: 255.255.255.0
Number of TOS metrics: 0
TOS 0 Metrics: 64
Link connected to: a Transit Network
(Link ID) Designated Router address: 192.2.1.1
(Link Data) Router Interface address: 192.2.1.1
Number of TOS metrics: 0
TOS 0 Metrics: 10
还有一种是虚链路
Link connected to: a Virtual Link
(Link ID) Neighboring Router ID: 2.2.2 .2
(Link Data) Router Interface address: 192.4.1.2
Number of TOS metrics: 0
TOS 0 Metrics: 10
2、2类，网络LSA：DR为多路访问网络生成的网络链路通告，描述了特定多路访问网络上的一组路由器，网络链路通告在网络所在的区域内扩散。
R4#show ip ospf database network
OSPF Router with ID ( 4.4.4 .4) (Process ID 1)
Net Link States (Area 0)
Routing Bit Set on this LSA
LS age: 137 (DoNotAge)
Options: (No TOS-capability, DC)
LS Type: Network Links
Link State ID: 192.2.1.1 (address of Designated Router)
Advertising Router: 1.1.1 .1
LS Seq Number: 80000002
Checksum: 0xF55
Length: 32
Network Mask: /24
Attached Router: 1.1.1 .1
Attached Router: 2.2.2 .2
3、汇总LSA 3类
ABR生成，将一个区域内的网络通告给OSPF AS中的其他区域。默认情况下，LSA不包含汇总路由，将通告区域所有子网。
R4#show ip ospf database summary
OSPF Router with ID ( 4.4.4 .4) (Process ID 1)
Summary Net Link States (Area 0)
Routing Bit Set on this LSA
LS age: 11 (DoNotAge)
Options: (No TOS-capability, DC, Upward)
LS Type: Summary Links(Network)
Link State ID: 4.4.4 .4 (summary Network Number)
Advertising Router: 2.2.2 .2
LS Seq Number: 80000001
Checksum: 0x317
Length: 28
Network Mask: /32
TOS: 0 Metric: 11
4、
汇总LSA 4类：描述了前往ASBR的路由。1类LSA被限制在区域内，ABR从ASBR那里收到1类LSA后，将向外发送一个4类汇总LSA。向其他区域通告该ASBR
R4#show ip ospf database asbr-summary
OSPF Router with ID ( 4.4.4 .4) (Process ID 1)
Summary ASB Link States (Area 0)
LS age: 139
Options: (No TOS-capability, DC, Upward)
LS Type: Summary Links(AS Boundary Router)
Link State ID: 5.5.5 .5 (AS Boundary Router address)
Advertising Router: 4.4.4 .4
LS Seq Number: 80000001
Checksum: 0x808D
Length: 28
Network Mask: /0
TOS: 0 Metric: 10
5、外部LSA 5类：描述了前往OSPF AS外的网络的路由，它是由ASBR发送的，被扩散到整个AS。
R4#sh ip ospf database external
OSPF Router with ID ( 4.4.4 .4) (Process ID 1)
Type-5 AS External Link States
Routing Bit Set on this LSA
LS age: 875
Options: (No TOS-capability, DC)
LS Type: AS External Link
Link State ID: 192.6.1.0 (External Network Number )
Advertising Router: 5.5.5 .5
LS Seq Number: 80000001
Checksum: 0x3490
Length: 36
Network Mask: /24
Metric Type: 2 (Larger than any link state path)
TOS: 0
Metric: 20
Forward Address: 0.0.0 .0
External Route Tag: 0
查看show ip ospf database
6、OSPF路由选择表和路由类型
O OSPF区域内路由（router lsa和network lsa）：路由器所在区域内的网络，以路由器LSA和网络LSA的方式被通告。
O IA OSPF区域间路由（汇总LSA）：位于路由器所在区域之外但在OSPF AS内的网络，以汇总LSA的方式被通告。
O E1 1类外部路由：位于当前AS之外的网络，以外部LSA的方式被通告。
O E2 2类外部路由：位于当前AS之外的网络，以外部LSA的方式被通告。
7、OE1和OE2
不同在于它们计算metric的方式不同。
OE1：cost=外部cost加上分组经过的每条链路的内部成本
OE2： cost=外部cost
8、配置OSPF LSDB过载保护
Router(config-router)#
max-lsa 进程中存储LSA的最大数量 [threshold-percentage达到最大LSA数量的多大比例发警告，默认75%] [warning-only超过只警告，默认关闭] [ignore-time 超过忽略时间默认5 分钟] [ignore-count可连续进入忽略状态的次数默认5次] [reset-time 多长时间将忽略计数重置为0默认10分钟 ]
9、修改成本度量值
Cost=100Mbits/带宽。默认OSPF成本为接口配置带宽的倒数。要操纵成本，可使用命令ospf cost、bandwidth、auto-cost reference-bandwidth。
七、OSPF路由汇总