简介
OSPF（开放式最短路由优先协议）
IGP
LS 发送的是LSA(链路状态通告Link Status Advertisement)，包含的是拓扑信息。加入LSDB，用SPF计算出Routing Table
VLSM/CIDR
四层协议 三层报头中的上层协议号为89
7中邻接关系
7中LSA
5中报文
3张表
邻居表（邻接数据库）
拓扑表（LSDB）
路由表（转发数据库）
链路状态协议特点
链路状态路由协议比距离矢量路由协议更加了解网络拓扑
每台路由器都会保存同一区域的拓扑
不会产生环路
OSPF区域
两个层次
骨干区域（area 0），或者叫传输区域
非骨干区域
减少路由表表项
OSPF中没有自动汇总的概念，因为OSPF中传递的是LSA，而不是路由条目。
不能进行域内汇总，只能进行域间汇总和域×××总。
将拓扑变更的影响限制在一个区域内
特定LSA泛洪停止在域边界上，不同类型的LSA有不同的传递性
名词
骨干路由 backbone routers
ABR area border router 区域边界路由器将其他区域连接到area 0
OSPF邻接关系
在OSFP中，对邻居关系(Neighbor)和邻接关系(Adjacency)严格区分。
邻居关系是指三层直连，邻接是指7层FULL邻接关系。
P2P WAN
两端邻居成为FULL邻接关系
LAN
邻居与DR和BDR形成FULL邻接关系
DROTHER之间形成two-way state
只有当邻接关系建立起来了，才能交换LSA，并同步LSDB。
LSA是泛洪的。
OSPF算法计算
也叫Dijkstra算法
同一个区域内的所有路由器拥有相同的LSDB
度量值称为cost，将每段路径用10^8/BW(bit/s)计算，然后求和，得到整条路径的cost
LSA
OSPF和RIP一样，既支持周期发送，也支持触发发送。
序列号
最小值 0x8000 0001
最大值 0x7FFF FFFF
序列号使用的最右边的棒棒糖型空间
OSPF报文类型
HELLO
Hello timer：10s或者30s，取决于接口类型。
Dead timer是发送周期的4倍，修改hello时间，dead时间将自动变为4倍，反过来，修改了dead不会改变hello。
DBD（Database Description）
LSDB的摘要信息，防止不必要的LSA交换
LSR（Link-State Request）
请求自己没有的LSA
LSU（Link-State Update）
包含LSR请求的LSA信息
LSAck（Link-State Acknowledgment）
确认收到了LSU中的LSA，有多少条LSA，就有多少LSAck进行确认
OSPF的确认机制
显示确认 使用LSU确认LSR使用LSAck确认LSU
隐式确认（基于序列号的确认机制） 不使用额外的报文确认，而是用相同序列的同类型报文进行确认。如DBD
OSPF包封装
Router ID的选择：
手工配置
所有状态为UP UP的环回口中选举最大的IP地址
所有状态为UP UP的物理接口最大的IP地址
Router ID和Area ID都可以用点分十进制表示。
HELLO报文
Router ID
Hello and dead intervals *
Neighbors 包含邻居的RID
Area ID *
Router priority 在P2P接口中，这个字段是没有意义的
DR IP address
BDR IP address
Authentication password *
Stub area flag *
*表示建立邻接关系必须协调成功的条目
邻接关系建立过程的7种状态
Down 初始状态，接口被宣告进OSPF，没有发送任何报文
Init 通过接口发送一份Hello
Two-Way 通过接口收到了一份Neighbor字段包含自身RID的Hello
Exstart 交互3个不带LSA报头的DBD，选择Master/Slave
Exchange 由Master发起的带有LSA报头的DBD信息交互
Loading 交互LSR LSU以及LSAck实现LSDB的同步
Full 一旦LSDB同步，邻接关系到达Full
Two-Way状态并不是同时到达的。到达了Two-Way State之后，MA网段将进行DR选举。
在进入Exstart State之后，将交换3个DBD，以确立主从关系（Master/Slave），由RID更大的作为Master。
图中，I指initial，M指more，M/S指Master/Slave。
在Exchange State阶段中，由Master主导DBD交换。
OSPF小特性
MTU更改
在OSPF中，Loopback口将会处理成一台stub host，其路由以32位主机路由通告出去，可以防止路由黑洞。
DR/BDR选举
选举原则
参与该MA网段的路由器接口的OSPF优先级，越高越好（0-255），缺省值是1。值为0，表示不参与选举。
该MA网段所连接的路由器的RID，越高越好。
选举时间为wait time，从第一台路由器到达Two-Way State开始计算，默认为40s或者120s，是必须选满的。
选举完成之后，就不再进行选举了。与根桥选举不同，根桥选举是时时进行的。
特点：
DR/BDR无法被抢占
DR挂了，BDR会立即抢占成为新的DR，新的BDR通过在所有DROther之间重新选举得出
DR和BDR是接口级别概念，每个MA网段的DR和BDR是单独选举的
BDR并不是必需的，可以使用ip ospf priority 0将除了DR以外的接口置为0。这个在FR中很重要，只将HUB节点作为DR，没有BDR。
如果一个网段中，没有DR和BDR，所有都为DROther，2-way state，不会有任何邻接关系，也没有任何LSA传递。
只要一个接口开启了OSPF进程，该接口会立即监听224.0.0.5，仅当该节点成为DR或BDR时，该接口才会同时监听224.0.0.5和224.0.0.6。
所有路由器发送给DR和BDR的报文的目的地址都是.6，DR发给其他路由器的是.5。
OSPF路由器类型
ABR 连接骨干区域和非骨干区域
ASBR 连接其他路由协议AS
LSA类型
LSA类型1：Router LSA
传递范围： 在该区域内泛洪，不穿越ABR
通告者： 区域内的每个路由器将发送一条Router LSA，用Router ID标识
包含内容： 纯拓扑信息，包括宣告进该区域的所有直连链路的前缀、掩码和网络类型、度量值
Link-ID： 通告该LSA的RID
ADV Router： 通告该LSA的RID
LSA类型2：Network LSA
传播范围： 在该区域内泛洪，不穿越ABR
通告者： DR
包含内容： 纯拓扑信息，该MA网段所连接的Router的RID、该MA网段的掩码
Link-ID： DR接口的IP地址
ADV Router： DR的RID
LSA类型3：Summary LSA
用来传递域间路由的
这里的Summary只是一个名字，默认是不做汇总的
传递范围： 除了本区域外的所有区域
通告者： ABR
包含内容： 纯路由信息，一条域间路由对应一条Summary LSA
Link-ID： 3类LSA路由的前缀
ADV Router： ABR的RID，每跨域一个ABR都会自动改写为该ABR的RID
LSA类型4：Summary ASB LSA
传递范围： 除了ASBR所在区域的所有区域
通告者： ABR
包含内容： 拓扑信息，
Link-ID： ASBR RID
ADV Router： ABR RID，每跨域一个ABR都会自动改写为该ABR的RID
LSA类型5：External LSA
传递范围： 整个AS
通告者： ASBR
包含内容： 纯路由信息，一条域外路由对应一条External LSA
Link-ID： 5类LSA路由的前缀
ADV Router： ASBR的RID，不会改变
小特性
O E1和O E2
当外部路由引入是，需强制添加Seed Metric（种子度量值）。
对于OSOF而言，如果将BGP路由重分发进入，默认为1；所有其他外部路由缺省Seed Metric为20。
当我们更加关心内网路径好坏的时候，可以手动指定类型1，逐跳累加cost。
（config-router）#redistributed eigrp 90 subnets metric-type 1
汇总
域间汇总：需要在该区域的所有ABR上实施对3类LSA汇总
ospf的汇总是在进程内设置的，不是链路的。
(config-router)#area 0 range 202.10.8.0 255.255.252.0
该命令之后可以加cost，调整度量值，也可以加not-advertise，不通告该汇总，这样明细和汇总路由都不会有，相当于路由过滤。
但是，这种路由过滤的方法并不推荐。正常做法是：
(config)#ip prefix-list 10 seq 10 deny 202.10.8.0/23 ge 24 le 24
(config)#ip prefix-list 10 permit 0.0.0.0/0 le 32
(config-router)#area 1 filter-list prefix 10 in
域×××总：需要再ASBR上对5类LSA汇总
(config-router)#summary-address 192.168.8.0 255.255.252.0
OSPF LSDB过载保护
(config-router)#max-lsa maximum-number
改变cost
(config-if)#ip ospf cost <1-65535>
或者
(config-router)#auto-cost reference-bandwidth ref-bw
改变cost计算公式中的分子，ref-bw单位是Mbits，默认是100，也就是10^8bps。
OSPF建邻接的条件
相同的hello时间和dead时间
直连接口属于相同的区域
使用相同的认证类型和密钥
相同的末节区域标识
相同的MTU
相同的网络类型
OSPF特殊区域
Stub区域
目的
过滤4/5类LSA
部署条件
建议只有一个ABR，否则每个ABR都会发送缺省路由，可能导致内网路由器根据自己的情况选择它认为更近的缺省路由，从而产生次优路径。
同区域内的所有路由器全部配置为stub路由器
没有ASBR
不能是区域0
没有虚链路
部署
(config-router)#area 1 stub
在该区域的所有路由器上部署STUB特性，ABR将入区域方向的4/5类LSA同时过来，同时该ABR会主动向区域内部下放一条O IA的0.0.0.0/0的3类缺省路由，Seed Metric为1。
Area 1成为Stub Area，R2将过滤4/5类LSA，同时将发送缺省路由。
部署之前
部署之后
假设Area 1还有一个ABR R6，那么R6也下放缺省路由，可能产生次优路由。
防止次优路由的方法：在R6上，使用area 1 default-cost修改默认cost，改高一些。
Totally Stub区域
目的
过滤3/4/5类LSA
部署
在ABR上部署，内网路由器上并不需要加no-summary参数
(config-router)#area 1 stub no-summary
部署之后
次末节区域
Not-So-Stubby Areas（NSSA）
过滤4/5类路由
允许区域内部有ASBR
NSSA中的ASBR将外部路由重分发进来的时候，就是以7类LSA发送的，仅在NSSA内存在。
NSSA中的ABR把从内到外的7类LSA转换成5类LSA，一个NSSA只能有一个ABR（RID最大）充当转换器。
7类LSA与区域是相关的，在R1上以O N2表示，并转换为O E2的5类LSA发送给Area 0。
凡是能发送5类LSA的都是ASBR，因此R1的身份变成了ABR/ASBR，也变成了5类LSA的ADV Router。
因此，NSSA内部的ASBR R3并不为外界知道，外界知道的是转换器R1作为ASBR。
forward address就是用来告知真正需要转发的是R3而不是R1。
NSSA中的ABR默认不会向区域内部下放缺省路由，建议下放。
下放方法是：
(config-router)#area 2 nssa default-information-roginate
O N2 0.0.0.0/0 Seed-Metric = 1
完全次末节区域
过滤3/4/5类LSA
主动下放缺省路由 O IA 0.0.0.0/0 Seed-Metric = 1
(config-router)#area 2 stub no-summary
加表优先级
O > O IA > O E1/E2 == O N1/N2
OSPF不规则区域
网络设计时，不要使用不规则区域。不规则区域的产生，大多是由于项目割接。这里提供的是临时应急方案。
远离骨干区域的非骨干区域
单点双向重分发
在没有与Area 0直连的ABR上，使用OSPF双进程，启用单点双向重分发。
(config)#router ospf 110
(config-router)#redistribute ospf 100 subnets
(config)#router ospf 100
(config-router)#redistribute ospf 110 subnets
缺点：全部是O E2路由。
tunnel
在没有与Area 0直连的ABR上，建立一个Tunnel链路连接到离其最近的Area 0中的ABR路由器上。在这两台ABR上对Tunnel配置IP地址为同一个IP子网段，并且将其宣告进OSPF的Area 0.
让tunnel状态为Up的条件有3个：
（1）配置了tunnel接口的IP地址；
（2）配置了源地址和目的地址；
（3）源和目的地址之间要有可达的路由。
R1(config)#int tunnel 1
R1(config-if)#ip add 31.1.1.1 255.255.255.0
R1(config-if)#tunnel source 1.1.1.1
R1(config-if)#tunnel destination 3.3.3.3
R3(config)#int tunnel 3
R3(config-if)#ip add 31.1.1.3 255.255.255.0
R3(config-if)#tunnel source 3.3.3.3
R3(config-if)#tunnel destination 1.1.1.1
这样就建立了逻辑接口tunnel。1.1.1.1和3.3.3.3必须有可达路由，这样tunnel口才能up up。
在ospf进程内宣告tunnel接口的IP地址，如果此时源地址和目的地址(分别是1.1.1.1和3.3.3.3)也宣告进了ospf进程，将造成ospf邻接关系翻动现象。
因此，只有将1.1.1.1和3.3.3.3做成静态路由，就可以同时解决翻动现象和tunnel up up的问题了。
缺点：配置量大且繁琐。
Virtual-Link
在没有与Area 0直连的ABR和离其最近的Area 0中的ABR路由器上部署。
不能跨域骨干区域和特殊区域。
R1(config-router)#area 2 virtual-link 93.3.3.3
R3(config-router)#area 2 virtual-link 91.1.1.1
Virtual-Link是一根按需链路，DoNotAge LSA，简称DNA，也就是说LSA的老化计数器不会计数。
Virtual-Link没有Hello时间和Dead时间
被分割的Area 0
OSPF认证
不管是链路级认证还是区域级认证，密钥id和密钥字符串是配置在接口（包括Virtual-Link）上的，因此每个网段内保持一致即可。
链路级认证
明文认证
(config-if)#ip ospf authentication-key cisco
(config-if)#ip ospf authentication
密文认证
(config-if)#ip ospf message-digest-key 13 md5 cisco
(config-if)#ip ospf authentication message-digest
区域级认证
明文认证
(config-if)#ip ospf authentication-key cisco
(config-router)#area 0 authentication
密文认证
(config-if)#ip ospf message-digest-key 13 md5 cisco
(config-router)#area 0 authentication message-digest
针对于虚链路认证
如果在R1和R2上做了Area 0的区域级认证，由于虚链路是area 0的一部分，因此虚链路上不做认证，邻接关系是起不来的。
因此，还需要在虚链路两端配置密钥，并在R3上开启Area 0的区域级认证
OSPF网络类型
Loopback 只有环回口是Loopback的，其他类型接口都不能改为Loopback无论接口掩码多少，都以/32主机路由通告
Point-To-Point Serial/ISDN BRI/FR point2point SubIf支持组播，没有DR HELLO时间10s
Broadcast Ethernet支持组播，有DR HELLO时间10s
NBMA FR主接口/FR多点子接口不支持组播，有DR HELLO时间30s
Point-To-Multipoint 默认情况不会是这种支持组播，没有DR HELLO时间30s
Point-To-Multipoint Non-Broadcast 默认情况不会是这种 不支持组播，没有DR HELLO时间30s
这些网络类型是高层的概念，与物理接口的类型没有一一对应的关系，也就是说，串口可以是点到点的，也可以是广播的。
修改网络类型
(config-if)#ip ospf network + TYPE
NBMA
(config-if)#ip ospf network non-broadcast
(config-router)#neighbor + IP地址
这里指neighbor只需要单向指就可以了，不需要双向。应用场景：
在帧中继环境中，由于Hub接单和Spoke节点物理相聚很远，一般在Hub上单向指S1/S2/S3就可以了。
NUMA中，Hello时间为30s
Point-To-Multipoint
(config-if)#ip ospf network point-to-multipoint
支持组播，有DR
自动生成关于直连邻居接口的/32主机路由
Point-To-Multipoint Non-broadcast
(config-if)#ip ospf network point-to-multipoint non-broadcast
不支持组播，无DR
自动生成关于直连邻居接口的/32主机路由
在sh ip ospf interface中看不到non-broadcast，只有在sh run中可以看到
OSPF在帧中继中的部署
在帧中继环境中，应用OSPF会比其他环境复杂很多。
帧中继概念回顾
星型拓扑
PVC
DLCI 相当于MAC地址
LMI 本地管理接口有三类：ANSI/CISCO/Q933a
帧中继映射 本地DLCI与对端IP地址
有两种方式：
自动映射 Inverse-ARP(目的IP地址为0.0.0.0，本地DLCI )
自动开启
关闭命令：(config-if)#no frame-relay inverse-arp
(config-if)#no arp frame-ralay
手工映射
只能发送单播，不能发送组播和广播，但是可以发送伪广播
伪广播在DLCI自动映射中是自动开启的，在DLCI手工映射中是手工开启的
帧中继拓扑
R1作为HUB节点，R2和R3作为SPOKE节点，分别从R1建立两条PVC通往R2和R3。
配置步骤：
1.将R1~R6的serial口上，设置封装类型frame-relay，并打上时钟率（模拟器不需要）
(conig-if)#encapsulation frame-relay ietf
2.在R4~R6上，配置以太网接口IP地址，运行某个IGP（如EIGRP）
3.将R4~R6模拟为帧中继交换机
(config)#frame-relay switching
4.将R4~R6上的serial口上，在数据链路层上，配置为DCE。不能打时钟率（物理层概念）
(config-if)#frame-relay intf-type dce
5.定义lmi类型
(config-if)#frame-relay lmi-type ansi
6.在真实环境中，R1、R2、R3之间距离很远，为了使其在逻辑上在同一网段，因此必须在R4~R6上创建tunnel接口
如：
R4(config)#interface tunnel 45
R4(config-if)#tunnel source 45.1.1.4
R4(config-if)#tunnel destination 45.1.1.5
R4(config-if)#frame-relay route 102 interface tunnel 45 500(任意一个DLCI号)
目前，通过帧中继自动映射，R1可以ping通R2和R3。
但是，R2和R3之间并不能ping通。原因是：
当R2 ping R3时，目的IP地址是123.1.1.3，查路由表发现从serial 1/1发出；
serial 1/1是帧中继封装的，因此，必须将DLCI号封装进二层。但是，R2上并没有123.1.1.3和DLCI的映射关系。
此时，必须手动指定该映射，命令是：
R2(config-if)#frame-relay map ip 123.1.1.3 201 broadcast ietf
R3(config-if)#frame-relay map ip 123.1.1.2 301 broadcast ietf
这时，R2和R3可以相互ping通，R2的ping先发给R1，再发给R3。
但是，此时，R1并不能ping通自己。即
R1#ping 123.1.1.1
是不通的。
解决方法是：在R1上手动指定123.1.1.1的映射
R1(config-if)#frame-relay map ip 123.1.1.1 102 broadcast ietf
ping包先从R1发给R2，再从R2发回R1。不仅在帧中继环境中，在PPP或HDLC中，也是这样的。只有在以太网环境中，是在接口上打了个环，就通了。
帧中继环境中的OSPF
假设帧中继环境中，只有自动映射，将所有的手工映射先删除掉。
NBMA网路类型
1.
为了建立邻居，需要在Hub节点手工指Neighbor，SPOKE节点不需要回指。
R1(config-router)#neighbor 123.1.1.2
R1(config-router)#neighbor 123.1.1.3
2.
由于轴幅型拓扑，只有HUB节点连接了所有其他节点。默认情况下，选举DR/BDR，可能造成某些节点缺乏某些路由信息。
为了保证路由传递没问题，需要手工修改接口的OSPF优先级，保证HUB为DR，spoke节点为DRother。
R1(config-if)#ip ospf priority 255
R2(config-if)#ip ospf priority 0
R3(config-if)#ip ospf priority 0
此时，
R1#ping 2.2.2.2 source 1.1.1.1
R1#ping 3.3.3.3 source 1.1.1.1
都是通的，但是R2#ping 3.3.3.3 source 2.2.2.2不通。原因是缺少映射。
3.
为了保证spoke节点所连接的下游网段内的PC可以互访，需要在spoke节点彼此指手工FR映射。
R2(config-if)#frame-relay map ip 123.1.1.3 201 broadcast ietf
R3(config-if)#frame-relay map ip 123.1.1.2 301 broadcast ietf
此时，R2#ping 3.3.3.3 source 2.2.2.2就通了。
broadcast网路类型
在R1~R3上，指定广播类型。由于支持组播发送，不需要手工指neighbor（FR Map开启伪广播功能）
(config-if)#ip ospf network broadcast
同样，需要手动指定优先级
R1(config-if)#ip ospf priority 255
R2(config-if)#ip ospf priority 0
R3(config-if)#ip ospf priority 0
彼此指手工FR映射。
R2(config-if)#frame-relay map ip 123.1.1.3 201 broadcast ietf
R3(config-if)#frame-relay map ip 123.1.1.2 301 broadcast ietf
P2MP Non-broadcast网络类型
(config-if)#ip ospf network point-to-multipoint non-broadcast
为了建立邻居，需要在Hub节点手工指Neighbor，SPOKE节点不需要回指。
R1(config-router)#neighbor 123.1.1.2
R1(config-router)#neighbor 123.1.1.3
在这种情况下，因为不选DR/BDR，不需要手工修改接口OSPF优先级
不需要手工帧中继映射，因为/32的主机路由
P2MP网络类型
(config-if)#ip ospf network point-to-multipoint
不需要指Neighbor
不需要修改OSPF优先级
不需要手工映射
在帧中继网络环境中，使用P2MP是最理想的。
但是，在考试中，一般会考“hub节点为P2MP，spoke节点为P2P”。
更改网络类型，然后修改Hello时间，使其一致。
此时，R2和R3之间ping不通，但是下游主机是可以ping通的。即：
R2#ping 3.3.3.3 不通
R2#ping 3.3.3.3 source 2.2.2.2 通
OSPF高级特性
注入缺省路由
1.
R1(config-router)#default-information originate
R1(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 INTERFACE
2.
R1(config-router)#default-information originate always
不管有没有0.0.0.0 0.0.0.0缺省路由，R1都会主动下放缺省路由
被动接口
OSPF的被动接口不能发送、接收任何报文。
(config-router)#passive-interfac loopback 0
http://blog.csdn.net/bingosummer/article/details/22926215（原地址）