CCNP5：OSPF的【不规则、末梢、NSSA】区域、【1、2、3、4、5、7】类LSA、【3、5、7】缺省 2019.07.26补充
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- CCNP5：OSPF的【不规则、末梢、NSSA】区域、【1、2、3、4、5、7】类LSA、【3、5、7】缺省
- 一、OSPF的不规则区域：
- 1、不规则区域：
- 2、解决方案：
- （1）普通tunnel：
- （2）虚拟链路：
- （3）多进程双向重发布:
- 二、减少LSA的更新量：
- 1、LSA介绍：
- （1）LSA更新过程：
- （2）LSA的接收和洪泛：
- 2、手工汇总：
- （1）域间路由汇总（3类）：
- （2）域外路由汇总（5类）：
- 3、设置特殊区域：
- （1）末梢区域：
- （2）完全末梢区域：
- （3）NSSA（非完全末梢区域）：
- （4）完全NSSA：
- 三、OSPF的数据库表：
- LSA1：路由器
- （1）LSA1的链路类型：
- LSA2：网络
- LSA3：网络汇总LSA
- LSA5：自治系统外部LSA
- LSA4：ASBR汇总LSA
- LSA7：NSSA外部LSA
- LSA总结：
- 四、扩展配置：
- 1、认证：
- （1）接口认证：
- （2）区域认证：
- （3）虚链路认证：
- 2、被动接口：
- 3、加快收敛：
- 4、缺省路由：
- （1）3类缺省：
- （2）5类缺省：
- （3）7类缺省：
CCNP5：OSPF的【不规则、末梢、NSSA】区域、【1、2、3、4、5、7】类LSA、【3、5、7】缺省
一、OSPF的不规则区域：
1、不规则区域：
当我们把一个OSPF的拓扑设计好后，如果有一天又需要加入一个新的区域，而且该区域比较远，扯一条线过去太贵，将两个区域合并为一个区域又太大，会导致网络卡顿。
因此可以向下面这样构造不规则区域：
因此要能够实现OSPF不规则区域的信息传递，我们就需要配置不规则区域。
OSPF的不规则区域有两种：
（1）远离骨干的非骨干区域：
这种区域ABR必须同时工作于区域0，才能进行区域间的路由共享。
（2）不连续骨干：
从x区域获取到的路由信息不得发往编号为x的区域，即便x区域连接了本区域不同的ABR（水平分割）。
2、解决方案：
（1）普通tunnel：
我之前的这篇文章CCNP2：二层技术、PPP、HDLC、GRE（Tunnel）、MGRE技术提到过GRE的技术。
这里的 tunnel 是在两台ABR上建立隧道，然后将 tunnel 宣告在OSPF中。
正常情况下，我们是将 tunnel 宣告在0区域中，但是我们知道，这个tunnel只是虚构的，实际上控制方面的流量走的都是1区域，OSPF本来就是一个占用资源大的协议，这就导致了area1中的区域会十分卡顿。
缺点：
①占用资源：周期的保活和更新，触发的信息均需要通过中间的穿越区域，对中间区域影响较大。
②选路不佳：由于 tunnel 被宣告在了区域0中，那么area0和area1之间的ABR在选路的时候会优选 tunnel 口，裹报头就会占用资源特别大
OSPF隐性规则：OSPF协议若通过不同的区域学习到的相同的路由，优选区域0，若均为非骨干，则比较度量值，这就会导致选路不佳。
如果按下面这种方式，左边的ABR便不会再像上面一样去纠结是选择走 area0(tunnel) 还是走area1，因为两个均为非骨干。但是这样带来的问题更为严重，
将tunnel宣告到区域2中，右边的ABR将不再拥有路由共享资格，就会形成下面这样：
此时，area1中的设备学习路由时，area2中的网段就会通过 tunnel 然后再经过左边的ABR，最后才能让area1学到，但是 tunnel的实际流量还是在area1中，这就更卡了，选路也不佳。
总之这种解决方案很差劲。
（2）虚拟链路：
OSPF虚拟链路：非骨干区域间的ABR到骨干区域的ABR处授权，建立一条虚链路。
两台ABR都要配置：
R1(config)#router ospf 1
R1(config-router)#area 1 virtual-link 4.4.4.4
area1:中间穿越的区域
4.4.4.4：对端的ABR的RID
因为没有新的网段出现，故选路正常，为了避免周期的信息对中间区域的影响，故停止虚链路间的所有周期行为（保活机制）。这就导致两台ABR之间的虚链路之间没有dead time ，这就很不可靠。
DNA：无老化时间，表示去掉 更新时间 和 hello 时间。
因此也不建议去使用。
（3）多进程双向重发布:
一台设备上若同时运行多个进程，那么不同进程拥有不同的RID，生成各自的数据库，但数据库不共享。仅将各自计算所得路由加载于同一张路由表内。
若多个进程工作于同一个接口上，仅最早的进程生效（一个接口只能工作一个进程，谁先来谁先工作）
在解决不规则区域时，让连接两个非骨干区域的ABR设备，将不同区域宣告到本地的不同进程下，之后使用重发布技术，进行路由共享即可。
总结：
| 多进程双向重发布 | 选路佳、共享路由条目 |
|---|---|
| tunnel | 选路不佳、占用资源大 |
| 虚链路 | 选路佳、占用资源大、不可靠 |
二、减少LSA的更新量：
看到特殊区域时，如果没有底子，可能会比较混乱需要知道各类LSA，但是先讲LSA又不知道什么是特殊区域。可以将文章前后结合起来看。
1、LSA介绍：
LSA：链路状态通告，或者说是拓扑信息都可以。
链路状态通告=LSA头部（缩略信息）+ LSA 主体
对于完整的LSA是携带完整的拓扑信息的，DBD与LSR携带的都是LSA的头部信息，只有LSU才携带完整的LSA信息。
完整的LSA头部内容包含：
①Type：LSA类型
②LS-ID：连接对象的ID编号
③ADV Router：该LSA的通告路由器
LSA内容应该包含以下：
①链路路由前缀
②链路掩码
③链路开销
④连接的链路类型
⑤连接的路由器
（1）LSA更新过程：
这个图解释的比较形象，首先LSU携带了LSA信息。经过一个判断：条目是否在链路状态数据库中？
如果是，则比较条条目的序列号，相同的话说明数据库中的该条目与接收到的该条目是一样的，那么就忽略。不一样的话比较条目的序列号，若该新来的条目的序列号比较新则更新原来的条目，若收到的新来的条目还没有数据库里面的新，那么将使用LSU发送该数据库的LSA给刚才的源，反更新它。
如果否，则会将新来的LSA加载到数据库中，然后回复LSack作为确认。接着洪泛该LSA，让其它的路由器获取该未知网段。最后运行SPF计算新的路由表。
（2）LSA的接收和洪泛：
周期洪泛：30分钟，60分钟便会老化，之所以维持这么长时间是为了更加稳定。
2、手工汇总：
例如下面这样将area1、area2、area3各汇成一条给area0，它是减少骨干区域的LSA量。
（1）域间路由汇总（3类）：
假设R1是ABR，它有两个环回，1.1.5.5/24、1.1.6.5/24，汇总之后便是1.1.4.0/22，其所在区域为area2，area2为需要汇总的区域。只能在ABR上汇总，汇总之后它会自动产生空接口防环路由。
R1(config)#router ospf 1
R1(config-router)#area 2 range 1.1.4.0 255.255.252.0
注：汇总时是通过该区域的1、2类LSA计算所得路由才能汇总成功
（2）域外路由汇总（5类）：
假设R2是ASBR，它有两个环回，2.1.1.1/24、2.1.2.1/24，汇总之后便是2.1.0.0/22，汇总之后也会自动产生空接口防环路由。。
R2(config)#router ospf 1
R2(config-router)#summary-address 2.1.0.0 255.255.252.0
3、设置特殊区域：
特殊区域不可以为骨干区域、设置的区域不能存在虚链路
比如说将area1设置为特殊区域，那么它就只会学本区域的路由，对于其它区域的，它不会去学习，而是缺省指向与area0相连的ABR，这样就可以减少非骨干区域的更新量。
特殊区域分为两大类：一类是不存在ASBR，另一类是存在ASBR。
我们先说第一类：不存在ASBR
（1）末梢区域：
要既不是骨干区域、也不能存在虚链路，还不存在ASBR，因此满足这些条件的只有区域1了。
将area1设置为末梢区域后，该区域将拒绝4、5类LSA进入，4类是ASBR的位置，5类是域外路由（图中为EIGRP），拒绝之后ABR将会自动产生3类缺省发向该区域。
R1(config)#router ospf 1
R1(config-router)#area 1 stub
该区域所有的设备均需要配置,否则邻居关系就会断开
（2）完全末梢区域：
上面我们说到，设置为末梢区域的区域会拒绝4、5类LSA进入，然后自动产生3类缺省，那为什么不干脆进一步拒绝3类LSA，然后保留一条去往区域0的缺省呢？因此这就是完全末梢区域：在末梢区域的基础上，进一步拒绝3类的LSA，仅保留一条3类的缺省。
配置规则：
先将该区域配置为末梢区域，然后仅在ABR上定义完全即可
ABR(config-router)#area 1 stub no-summary
接下来要说的是第二类存在ASBR：
（3）NSSA（非完全末梢区域）：
图中的area2就是一个NSSA非完全末梢区域
什么是非完全？图中的area2它是一个OSPF的一个末梢，但是它后面又跟了个EIGRP，虽然跟OSPF没有多大关系，但是这样area2就不算是完全末梢区域了，因此它就是非完全的了。
该区域拒绝4、5类LSA，不自动产生3类缺省，本地的5类LSA基于7类转发，通过NSSA区域后转回5类。
我们知道将area2设置为非完全NSSA区域后，可以为骨干区域减少一条4类LSA，但是4类LSA很少啊，它携带的是ASBR的位置，能有很多个ASBR吗，它的意义是在这吗？
现在我们回想一下我们的初心，减少骨干区域的LSA靠的是区域间手工汇总，因此设置NSSA非完全末梢区域的并不在于减少骨干区域的LSA，它的意义在于它能够拒绝区域ASBR产生的4、5类LSA，为了避免环路的出现，默认不自动产生缺省路由，导致无法访问其他的的域外网段，故在管理员确定无环的情况下，可以手工添加缺省路由。
R4(config)#router ospf 1
R4(config-router)#area 2 nssa
该区域所有设备配置
（4）完全NSSA：
原理：该区域是在NSSA的基础上进一步拒绝3类LSA，自动产生3类缺省
这个比较好理解，之前是拒绝4、5类LSA，但是没有拒绝area0的LSA。那么完全NSSA就是拒绝其它全部区域的LSA，然后产生一条3类缺省。背后的EIGRP，通过7类转为5类穿过area2。
配置规则：先将该区域配置为NSSA，然后仅在ABR上定义完全即可。
R4(config)#router ospf 1
R4(config-router)#area 2 nssa no-summary
接下来我们聊一下出环的事情，这个环是怎么出的？
我们知道一般末梢区域是不会连ISP的，连接ISP的是区域0，但是当末梢区域要访问运营商时，会使用缺省指向区域0，由区域0通过缺省发给运营商。因此环也是这样出的，如果把一个末梢区域连接了ISP，然后区域0访问ISP时缺省指向该末梢区域，但是该末梢区域由于自动产生了3类缺省又会指向区域0，这样就出环了。
注：
①ISP所在位置的非骨干区域不得配置为任何的特殊区域。
②若ISP连接在其它的协议时，连接该协议的非骨干区域也不得配置为任何特殊区域。
三、OSPF的数据库表：
首先我们知道OSPF协议基于LSU（包、相当于打包在一起）来共享LSA信息。
LSA：描述了路由器所有的链路、接口、路由器的邻居以及链路状态信息。
OSPF会在不同的条件下发出不同类别的LSA
详细查看某条LSA
R1#show ip ospf database router 1.1.1.1
router:类别名
1.1.1.1：link-id
接下来我要说明的是各种LSA，LSA总共有11种，这里我只介绍1、2、3、4、5、7类LSA。
我们先宏观的讲：无论哪种类别的LSA必携带**以下参数：
| 参数 | 注解 | 详细 |
|---|---|---|
| LS Age | 老化时间 | 周期为1800归0，也可触发归0，最大老化时间3609秒 |
| Option | 选项 | 这里不做介绍 |
| LS Type | 类别名 | 标注此类LSA是属于哪种LSA |
| Link State ID | 在目录中的编号 | 这个编号是方便我们去打开它 |
| Advertising Router | 通告者的RID | |
| LS Seq Number | 序列号 | 使用棒棒糖规则，杆和圈（循环阶段） |
| Checksum | 校验和 | |
| Length | 长度 | |
| Number of links | 包含的信息条数 |
LSA1：路由器
首先，我会以下面这张图为基础讲解各种LSA。
我们查看一下R1的路由器的LSA，图中显示它的通告者就是自己，等信息。 
下面这张图是它携带的信息：我们发现都是直连的拓扑。它的传播范围是本区域，Link-ID为通过者的RID，且本区域的所有设备均为通告者。
（1）LSA1的链路类型：
这类LSA存在3种链路类型：
①stub：末梢网络，例如环回
②transit：在传递一类LSA时会产生二类LSA描述完整拓扑，通告DR的位置。
③p2p（点到点）：串型链路中为该链路类型。
LSA2：网络
这张图是目录信息，我们一会儿打开第一个看看。
下图是R1的网络LSA，里面包含了掩码和这个MA网段所包含的设备的RID。当收到这条LSA的设备，便知道这个MA网段中都包含了哪些设备，它的传播范围也是本区域。
除此之外显示通告者为2.2.2.2，通过显示邻居表发现，R2就是DR，Link-ID为DR的接口IP地址。
LSA3：网络汇总LSA
要想出现3类LSA，就需要在上图添加一个路由器，然后把它划到区域1
R1上show ip ospf database，我们可以看到出现了3类LSA
我们把它打开其中一条详细查看一下：
我们发现这其实就是一条路由，里面包含目标网络号，还有度量值，传播的范围为整个OSPF域。
这条LSA携带的是O IA域间路由，就是去往OSPF其它区域中的网段，通告者是ABR，至于如何到ABR，就用LSA1、2进行计算，在之后其它的ABR收到该条3类LSA之后，便会将通告者修改为本地。
LSA5：自治系统外部LSA
先将5类LSA，之后引出４类。
我们将上图再稍加修改，为R4添加一个环回，然后让R4运行EIGRP宣告该环回，再通过重发布技术把它发进OSPF域中。
之后R1上就会出现下面这条O E2域外路由
接着我们查看一下OSPF的数据库表，发现了产生了一个5类的LSA：
我们打开这个目录，进行详细的查看：
因此，该类LSA它的传播范围为整个OSPF域，通告者为ASBR 4.4.4.4，携带的信息是 O E 域外路由，Link-ID为99.0.0.0（目标网络号）。
注：我们发现它的通告者是4.4.4.4，而不是2.2.2.2，这个不像我们之前提到的LSA3，在经过下一跳ABR的时候会将通告者修改为本地，它没有发生改变，这就违背了拓扑算路由。那么R1、R2是如何找到ASBR 4.4.4.4的位置呢？这就是我接下来要讲的LSA4
LSA4：ASBR汇总LSA
将上述环回重发布的时候，4、5类LSA均会同时产生，因此我们直接查看OSPF的数据库表就会发现4类LSA：
我们解开这条目录：
它的传播范围是除了ASBR所在区域外的整个OSPF域，上面这张图就说明了Link-ID为4.4.4.4，通告者为3.3.3.3，意思就是说要想去4.4.4.4这个网段找3.3.3.3，此时R1、R2、就知道了ASBR的位置了，接着利用LSA5就可以找到目标了。
如果还有其它ABR，那么在经过下一跳ABR时，也需要将通告者修改为本地。
LSA7：NSSA外部LSA
7类LSA是指在非完全末梢区域内(not-so-stubby area)由ASBR（由ABR2充当）发出的通告外部区域的LSA，因此图中的ABR2路由器将把与NSSA区域相连的接口收到的类型7的LSA转换成类型5的LSA洪泛到整个骨干区域中去，从而也洪泛扩散到其他的区域中去。.
而这些原本的7类LSA其实就是5类，只不过将区域2设置为NSSA后，把5类变成了7类，7类透过area2，到达ABR2时，向OSPF其它域通告时，在将它从7类转为5类。（这里可以看文章前面，更详细）
这张图与我画的所有的拓扑都没关系，看看7类LSA长什么样好。
LSA总结：
| 类别 | 类别名 | 传播范围 | 通告者 | 携带信息 | Link-ID | 通告者 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| LSA1 | router 路由器 |
本区域 | 本地区域所有设备 | 本地直连拓扑 | 通告者的RID | 本地区域所有设备 |
| LSA2 | network 网络 |
本区域 | DR | MA网段部分的拓扑 | DR的接口IP地址 | DR |
| LSA3 | Summary Network 网络汇总 |
整个OSPF域 | ABR | O IA域间路由 | O IA路由 目标网络号 |
ABR，在经过下一跳ABR时，修改为本地 |
| LSA4 | asbr-summary ASBR汇总LSA |
除ASBR所在区域外的整个OSPF域 | ABR | ASBR位置 | ASBR的RID | ABR，在经过下一跳ABR时，修改为本地 |
| LSA5 | External 自治系统外部LSA |
整个OSPF域 | ASBR | O E域外路由 | O E路由，目标网络号 | ASBR（不修改） |
| LSA7 | NSSA外部LSA | NSSA区域内 (离开该区域后转回5类) |
ASBR | O N域外路由 | O N路由，目标网络号 | ASBR（不修改） |
四、扩展配置：
1、认证：
（1）接口认证：
①接口明文：
//连接邻居的接口上配置
R1(config)#interface s1/1
// 开启接口明文认证需要，开启后本地hello包中认证类型字段被修改，若邻居间不一致，将无法建立邻居关系
R1(config-if)#ip ospf authentication
//定义明文认证的秘钥
R1(config-if)#ip ospf authentication-key cisco
②接口密文
R2(config)#interface s1/1
//开启密文认证需要
R2(config-if)#ip ospf authentication message-digest
//配置秘钥及编号
R2(config-if)#ip ospf message-digest-key 1 md5 cisco123
（2）区域认证：
例：在R1上开启关于区域0的明文或密文认证，实际就是在R1上所有的区域0接口配置了明文或密文的认证需求，修改了认证类型字段而已。
接口的秘钥还需要到各个接口上逐一匹配
R2(config)#router ospf 1
//区域明文
R2(config-router)#area 1 authentication
//区域密文
R2(config-router)#area 1 authentication message-digest
（3）虚链路认证：
明文认证
//开启明文认证需求
R2(config-router)#area 1 virtual-link 4.4.4.4 authentication
//在配明文认证密码：cisco
R2(config-router)#area 1 virtual-link 4.4.4.4 authentication-key cisco
密文认证
r2(config-router)#area 1 virtual-link 4.4.4.4 authentication message-digest
r2(config-router)#area 1 virtual-link 4.4.4.4 message-digest-key 1 md5 cisco123
2、被动接口：
被动接口：只接收不发送路由协议信息，仅用于连接用户的接口，不得用于连接邻居的接口
R2(config)#router ospf 1
R2(config-router)#passive-interface f0/0
3、加快收敛：
R2(config)#interface s1/1
//修改hello time
R2(config-if)#ip ospf hello-interval 10
//修改dead time
R2(config-if)#ip ospf dead-interval 40
切记：修改本端的hello time，本端的dead time将自动4倍关系匹配，且邻居间hello 和 dead time必须一致。
4、缺省路由：
OSPF的缺省有3种：分别是3、5、7类缺省，其中5类比较重要。
（1）3类缺省：
3类缺省特殊区域（末梢、完全末梢、完全NSSA）中连接骨干区域的ABR自动产生3类缺省。
普通的NSSA区域不产生缺省，需要人工添加
（2）5类缺省：
将area1设置为特殊区域后，ABR会自动下放3类缺省给area1中的设备，此时ASBR也会学到一个3类缺省。接着我们让该ASBR做重发布，该ASBR会将这条3类缺省发放给area2中的设备。
5类缺省是由重发布产生，前提是本地（ASBR）路由表中已经拥有缺省路由（任何方式获取均可），满足前提后，需要专用的重发布命令：
ASBR(config)#router ospf 1
ASBR(config-router)#default-information originate
当把该条命令一敲，它就会把自己路由表中的缺省路由重发布到area2区域内，这样area2中就会存在一个 O*E2的5类缺省。
默认导入的路由为类型2（O*E2），不叠加内部度量，种子度量1。
//修改种子度量和类型
R1(config-router)#default-information originate ？
metric OSPF default metric
metric-type OSPF metric type for default routes
如果本地路由表中还没有缺省路由，又希望强制向area2域内发放缺省路由。
R1(config-router)#default-information originate always
默认导入的路由为类型2，种子度量1
修改种子度量和类型：
R1(config-router)#default-information originate always ?
metric OSPF default metric
metric-type OSPF metric type for default routes
（3）7类缺省：
这类缺省比较少见，我们知道7类是只有NSSA区域产生之后才会出现的缺省。
7类缺省产生的条件是：正常仅在普通的NSSA环境配置，因为普通的NSSA不自动产生缺省路由，故需要在区域0和NSSA区域间的ABR上，向NSSA区域发布一条缺省路由。
R1(config-router)#area 1 nssa default-information-originate
默认进入路由为类型2，种子度量为1。
修改种子度量和类型：
R1(config-router)#area 1 nssa default-information-originate ?
metric OSPF default metric
metric-type OSPF metric type for default routes
切记：一旦本地为完全NSSA区域，若再导入7类缺省必然产生环路，只有普通的NSSA区域可以导入。
若一台设备同时学习到不同类别的缺省路由规则：
内部优于外部：3类优于5、7类
若5、7类相遇，先比管理距离再比较度量，越小越优选；若度量一致，5类优于7类。