OSPF协议分析与配置(eNSP)

OSPF实验

一、概述

开放式最短路径优先路由协议

1. 特点

• 无环路
• 收敛速度快：支持触发更新
• 良好的扩展性
• 支持认证

2. 工作原理

运行OSPF协议的路由器了解网络拓扑中的所有链路状态信息，路由器向周围的所有路由器泛洪自己的链路状态信息，将所有的链路状态信息汇聚成LSDB，从而得到了网络的链路地图，通过算法计算出最短路径树，然后进行路由计算得出最优路由，从而形成路由表项加入到路由表中，当进行数据转发时可以通过查表找到路由信息，从而进行数据的转发。

3. OSPF报文

• OSPF封装在IP报文中，协议号为89
• OSPF的5中报文类型：
  1. Hello报文：发现维护邻居关系 (Type：1)
  2. DD(Database Description)报文：两台路由器在同步LSDB时用来描述链路状态信息(传输摘要信息) (Type：2)
  3. LSR(Link State Request)报文：用于请求LSDB中缺少的内容 (Type： 3)
  4. LSU(Link State Update)报文：向对端发送它所需要的LSA (Type：4)
  5. LSACK(Link State Acknowledgment)报文：用于收到LSU时进行确认 (Type：5)

4. Router ID、邻居和邻接

• Router ID：32位的值，类似于IP地址格式，是OSPF路由器的身份标识
• 通过Hello报文发现邻居，当参数协商一致时形成邻居(2-Way状态)
• 双方交互DD报文，同步LSDB后形成邻接关系(Full状态)

5. OSPF的邻居状态机

6. 邻居发现

• Hello报文用于邻居发现和邻居维护
  

7. 数据库同步

• 路由器通过DD报文进行主从路由器的选举和数据库摘要信息的同步
  
• 根据Router ID选举主从路由器，Router ID大的为主路由器
• 当双方的数据库同步，则状态直接转变为Full状态
• 若双方的数据库不同步状态为(Loading)：则通过LSR报文请求所需的LSA，通过LSU报文进行LSA的更新，收到LSU报文之后通过LSACK报文进行确认

8. OSPF支持的网络类型

• 缺省情况，OSPF认为以太网的网络类型为广播类型，PPP的网络类型为点到点
• 缺省情况，OSPF认为帧中继、ATM的网络类型为NBMA(非广播多路访问)
• 点到多点

9. DR和BDR选举

• DR基于接口进行选举

• DR可以减少链路中的邻接关系，BDR是DR的备份，链路中的所有路由器只和DR&BDR建立邻接关系

• DR是基于端口的DR优先级进行选举(0-255)

• 优先级值越高越优先，当优先级值相同时比较Router ID，Router ID越大越优先

• 非抢占式选举

• 广播网络中，DR和BDR用来接收链路状态更新报文的目的地址为组播地址224.0.0.6，发出的地址是224.0.0.5

10. OSPF区域

• 每个区域维护一个独立的LSDB

• Area 0为骨干区域，当其他区域之间交互信息时必须通过骨干区域
  

• ABR是边界路由器，维护两个区域的路由表

• OSPF的cost值=参考带宽/实际带宽

二、基本配置

1. 实验拓扑

2. 实验配置

• 连接拓扑

• 配置主机和路由器端口的ip地址

• 以AR4为例进行配置

• 配置Router ID：ospf 1.1.1.1
  

• 划分区域，并将网段宣告到区域中：命令如图7
  

• 对其他路由器进行配置

• 当端口配置成功后可以看到端口状态的改变
  

三、OSPF协议报文交互过程

• 在AR4上查看它的邻居关系，命令：ospf display peer
  

1. 报文交互过程概述

2. 捕获数据包分析

• Hello报文，用于发现和维护邻居关系
• 在AR3的GE0/0/1端口捕获数据包
  

注意：数据包中可以看到它宣告邻居Router ID为3.3.3.3即AR1

• AR3发给AR1的DD报文
  

• AR3发给AR1的LSR报文
  

• AR1分给AR3的LSU报文

• AR3发送给AR1的LSACK报文
  

四、OSPF协议的链路状态描述

LSA描述链路状态目前我只了解三类：Router-LSA(一类)、Network-LSA(二类)、Sum-Net(三类)

1. Router-LSA

• 一类LSA：所有路由器都会产生这一类链路状态通告，指明它们的状态和每条链路方向出站的代价，以及链路上所有已知的OSPF邻居，在本区域洪泛，链路状态ID为源路由器ID

• 查看AR3 的链路状态数据库，使用命令：display ospf lsdb router self-originate
  

• Type：Router标识为一类LSA

• Ls id：链路状态的ID即源路由器ID

• Adv rtr：产生此LSA的路由器的Router ID

• Link ID：为DR的接口IP地址

• Data：宣告此Router LSA的路由器的接口IP地址

• Link Type：MA型网络TransNet(表示的是描述的为DR的信息)，点到点的链路路由信息为stubNet(路由信息)

2. Network-LSA

• 二类LSA：由DR产生，指明所有与之相连的路由器，只在本区域泛洪，链路状态ID为DR的接口ip地址
• 通过命令查看：display ospf lsdb network self-originate
  
• 二类LSA描述MA和NBMA型的网络
• Ls id：DR接口的ip地址
• Adv rtr：DR的Router ID
• Attached Router：连接到该网段的路由器列表

3. Sum-LSA

• 三类LSA：由ABR产生，将从一个区域学习到的信息发送给其他区域，链路状态ID为目的网络ID
• 通过命令查看数据库信息：display ospf lsdb summary 10.1.2.0
  
• Type：为三类LSA
• Ls id：为目的网段地址
• Adv rtr：产生此LSA的Router ID
• 三类LSA为纯粹的路由信息

五、参考资料

• OSPF-链路状态路由协议
• OSPF两个选举机制
• OSPF链路状态通告类型汇总

六、总结

​通过本次实验了解了OSPF的基本工作原理，理解了OSPF的状态转换过程，通过使用eNSP简单掌握了OSPF的一些配置命令，捕获数据包观察到了OSPF中的不同报文的作用和工作过程。但还有许多细节没有掌握，需要后期进行查阅资料解决相应问题。

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