你还不知道OSPF？快来看看OSPF的这些知识点！

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OSPF基原理

• OSPF(Open Shortest Path First)开放式最短路径优先，基于SPF算法的链路状态路由协议
• OSPF优点：
  • 路由信息传递与路由计算分离
  • 基于SPF算法（最短路径树）
  • 以“累计链路开销”作为选路参考值

RIP在大型网络中部署面临的问题

RIP特性	问题
逐跳收敛	收敛慢，故障恢复时间长
传闻路由更新机制	缺少对全局网络拓扑的了解
最多有效跳数为15	环形组网中，使远端路由不可达
以“跳数为度量”	存在选择次优路径的风险

OSPF相比于RIP的优化

RIP问题	优化
收敛慢，故障恢复时间长	收到更新->计算路由->发送更新 ，更改为，收到更新->发送更新->计算路由
缺少对全局网络拓扑的了解	路由器基于拓扑信息，独立计算路由
最多有效跳数为15	不限定跳数
存在选择次优路径的风险	将链路带宽作为选路参考值

• OSPF中收到路由信息放入DB（数据库）中，将数据库转发给邻居，同时放入协议RIB（路由表），计算路由，再加入RIB（全局路由表）
• RIP收到路由信息，放入DB中（RIP的DB和协议RIB相同），计算好路由后，放入RIB（全局路由表），再转发给邻居

OSPF工作过程

• 邻居建立
• 同步链路状态数据库
• 计算最优路径

邻居建立过程

• Router-ID用于在自治系统中，唯一标识一台运行OSPF的路由器
  • 如果没有指定Router-ID，会优先从本地的环回口中选择最大的IP地址
  • 如果没有本地环回口地址，会从物理接口中选择最大的IP地址作为Router-ID

发现并建立邻居

• 发送Hello报文
• Hello报文的作用：
  • 邻居发现：自动发现邻居路由器
  • 邻居建立：完成Hello报文中的参数协商，建立令居关系
  • 邻居保持：通过保活机制检测邻居运行状态

• 双方互相发送Hello报文，收到报文后，状态从Down进入Init，然后回复带有邻居Router-ID的Hello报文，邻居收到后，状态进入2-Way，邻居关系建立
• 维护邻居关系：
  • 广播和P2P每间隔10秒互相发送Hello报文，40秒（间隔时间的4倍）未收到Hello报文，就认为邻居出现故障
  • NBMA和P2MP每间隔30秒互相发送Hello报文，120秒未收到Hello报文就认为邻居出现故障
• Hello报文通过组播（224.0.0.5）发送给其他路由器

实验1：如下拓扑

• 配置OSPF，并抓包查看报文

[AR1]int lo 1
[AR1-LoopBack1]ip ad 1.1.1.1 24
[AR1-LoopBack1]int g0/0/0
[AR1-GigabitEthernet0/0/0]ip ad 12.1.1.1 24
[AR1-GigabitEthernet0/0/0]q
[AR1]ospf router-id 1.1.1.1
[AR1-ospf-1]area 0
[AR1-ospf-1-area-0.0.0.0]net 12.1.1.1 0.0.0.0
[AR1-ospf-1-area-0.0.0.0]net 1.1.1.1 0.0.0.0

[AR2]int lo 1
[AR2-LoopBack1]ip ad 2.2.2.2 32
[AR2-LoopBack1]int g0/0/0
[AR2-GigabitEthernet0/0/0]ip ad 12.1.1.2 24
[AR2-GigabitEthernet0/0/0]q
[AR2]ospf router-id 2.2.2.2
[AR2-ospf-1]area 0
[AR2-ospf-1-area-0.0.0.0]net 2.2.2.2 0.0.0.0
[AR2-ospf-1-area-0.0.0.0]net 12.1.1.2 0.0.0.0

• 报文分析

链路状态信息

• 链路状态信息LSA包含的信息：
  • 链路的类型
  • 接口IP地址及掩码
  • 链路上所连接的邻居路由器
  • 链路的带宽（开销）
• OSPF支持多种网络协议
  • P2P：PPP的网络类型。仅两台路由互联，支持广播和组播
  • 广播：Ethernet-II的网络类型。两台或两台以上的路由器通过共享介质互联，支持广播和组播
  • NBMA：帧中继（FR）的网络类型。两台或两台以上的路由器通过VC互连，不支持广播和组播
  • P2MP：多个点到点的集合，支持广播、组播

OSPF度量方式

• 接口的cost=参考带宽/实际带宽（参考带宽默认100）
• 更改cost：
  • 直接在接口下改配置ospf cost 10(接口视图下)
  • 修改参考带宽bandwidth-reference（OSPF进程视图下，所有路由器都要修改，确保选路一致性）

计算路径开销累加是累加路由由来的进接口的开销值

报文类型及作用

Type	报文名	功能
1	Hello	发现和维护邻居关系
2	Database Description	交互链路状态数据库摘要
3	Link State Request	请求特定的链路状态信息
4	Link State Update	发送详细的链路状态信息
5	Link State Ack	发送确认报文

LSDB同步过程

• 第一份发出的DD包，不包含LSA的任何信息,用来选举主从
  • I位表示是否为第一个数据包
  • M位表示之后是否还有DD包
  • MS位为1表示为主,为0表示为从(通过比较Router-ID,大的为主)

• RTB中的路由信息如果RTA中没有,RTA会发送LSR请求报文,获取STB中的RTA没有的路由信息,RTA的路由信息RTB都有,RTB则直接进入Full
• RTB收到RTA的请求报文,会把RTB中没有的路由信息放在LSU中,发送给RTA
• RTA收到LSU后,更新自己的路由信息表,恢复LSAck报文确认
• Full表示邻接关系建立成功

DR与BDR的选举与作用

• 邻接关系个数=[n*(n-1)]/2

DR与BDR的作用

• 减少邻接关系
• 降低OSPF协议流量

DR与BDR选举

• DR与BDR的选举是基于接口
• 接口的DR优先级越大越优先
• 接口的DR优先级相等时,Router-ID越大越优先

更改网络类型ospf network-type p2p

OSPF域内路由

Router-LSA

描述P2P网络

描述MA网络或NBMA网络

Network-LSA

• display ospf lsdb router查看一类LSA
• display ospf routing查看协议路由表

SPF计算

• 构建SPF树
  • 根据Router-LSA和Network-LSA中的拓扑信息，构建SPF树干
• 计算最优路由
  • 基于SPF树干和Router-LSA、Network-LSA中的路由信息，计算最优路由

OSPF域间路由

区域间路由传递

Network-Summary-LSA

• 三类LSA是由ABR（边界路由器）产生的，用来描述区域间的路由信息
• 三类LSA是在区域内泛洪，
• 为本区域产生一条相邻区域的三类LSA

区域间路由防环

• 非骨干区域必须与骨干区域相连
• ABR收到非骨干区域的LSA不做计算
• 三类LSA传递规则

虚连接Vlink

• 进入OSPF进程ospf 1
• 进入中间区域area 1
• 虚连接vlink-peer 对端的Router-ID

OSPF外部路由

外部路由引入

• 命令：import-route static

AS-External-LSA

• ASBR产生，在整个OSPF域内泛洪
• 引入外部路由，一条AS External LSA只能宣告一条外部路由

ASBR-Summary-LSA

• ABR产生，在区域内泛洪
• 告诉其他设备如何去往ASBR
• 通告到ASBR的开销

外部路由类型

Type	Cost
第一类外部路由	AS内部开销值+AS外部开销值
第二类外部路由	AS外部开销

• 默认为第二类外部路由
• 第二类会先比较外部开销，外部开销相同，会比较内部开销
• 第二类会可能会造成次优路径
• External-Type1的优先级高于External-Type2（Type1比Type2更精确）

次优路径

Forwarding Address

• 字段为0
• 字段非0时，接口类型不能为P2P或P2MP接口、不能是静默接口、ASBR设备到达目的网段的下一跳地址所在网段被发布在OSPF中

• 静默接口：不再收发报文
• 当三个条件都成立时，FA字段为非零，字段为ASBR到达目的网段的下一跳的地址

OSPF特殊区域

Stub区域和Totally Stub区域

• 传输区域
• 末端区域

Stub区域

• 配置：区域中的每台设备的OSPF进程下，进入区域，输入stub
• 不引入外部路由
• 没有四类、五类LSA
• 有一条三类的默认路由，有三类的明细路由

Totally Stub区域

• 配置：只需要在ABR上配置，进入OSPF进程，进入区域，输入stub no-summary
• 不能引入外部路由
• 有一条三类默认路由，没有三类明细、四类、五类LSA，

NSSA区域和Totally NSSA区域

NSSA区域

• 允许外部路由
• 七类LSA只能在NSSA区域中传递
• 七类LSA传递给ABR，ABR转换为五类LSA，进行OSPF全区域泛洪
• 有三类的默认路由、明西路由

Totally NSSA区域

• 没有三类明细路由，有一条三类的默认路由

总结

LSA类型	通告路由器	LSA内容	传播范围
Router LSA(Type-1)	OSPF Router	拓扑信息、路由信息	本区域内
Network LSA(Type-2)	DR	拓扑信息、路由信息	本区域内
Network-Summary-LSA(Type-3)	ABR	域间路由信息	非Totally Stub区域(区域内)
ASBR-Summary-LSA(Type-4)	ABR	ASBR的Router ID以及到ASBR的开销	非特殊区域(区域内)
AS-External-LSA(Type-5)	ASBR	路由进程域外部路由	(非特殊区域)OSPF进程域
NSSA LSA(Type-7)	ASBR	NSSA域外部路由信息	(Totally)NSSA区域

区域间路由汇总和外部路由汇总

区域间路由汇总

• 配置：在边界路由器，进入OSPF进程，进入区域，输入abr-summary 172.16.0.0 255.255.248.0

外部路由汇总

• 配置：在ASBR上，进入OSPF进程，输入bsbr-summary 172.17.0.0 255.255.248.0

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本文作者： 坏坏

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