OSPF协议总结

目录

一：开放式最短路径优先协议

二：OSPF的数据包

三：ospf的状态机

三：OSPF的工作过程

四：关于OSPF协议从邻居建立成为邻接的条件

五：OSPF的接口网络类型

六：OSPF的不规则区域问题

七：OSPF的数据库表   

 八：OSPF的优化【减少LSA的更新量】     

九：OSPF的拓展配置

十：OSPF的扩展知识点

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一：开放式最短路径优先协议

开放式最短路劲优先协议（OSPF）是广泛使用的一种动态路由协议，它属于链路状态路由协议，具有路由变化收敛速度快、无路由环路、支持变长子网掩码（VLSM）和汇总、层次区域划分等优点。

        无类别链路状态型IGP协议：

                由于其给予拓扑进行更新收敛，故更新量会随着拓扑的变大而成指数上身，故OSPF协议为能在大、中型网络中运行，需要结构化的部署---合理的区域划分、良好的地址规划【一个区域汇成一个路由】

                特点：正常等开销负载均衡；跨层封装协议， 协议号是89；更新方式是组播方式（224.0.0.5 224.0.0.6）；触发更新+周期更新

距离矢量DV	链路状态LS
RIP EIGRP	OSPF ISIS
邻居间共享路由条目	邻居将传递的是拓扑
传闻性协议	本地计算路由
	防环，其次最短路径

LSA：链路状态通告（链路状态拓扑）

链路工作状态地缺点：消耗资源大

EIGRP在以下防面都具有，但是是纯私有协议，要全思科的才能用

三方面判断路由协议的好坏：

1. 收敛速度 -----收敛速度快，稳定性高
2. 选择的路径好不好（前提：防环能力）
3. 占用资源少

二：OSPF的数据包

OSPF具有5种数据包：分别是：hello包、DBD、LSR、LSU、和LSack。

        

• hello包：采用组播收发的方式，用于邻居，邻接关系的发现，建立，周期保活
• DBD（数据库描述包  Database Description）：本地的链路状态数据库（LSDB）目录
• LSR（链路状态请求 Link-State Request）：用于询问对端本地未知的LSA信息
• LSU（链路状态更新 Link-state UPdate）：用于供词昂具体的每一条LSA信息
• LSack（链路状态确认 Link-State Acknowledgment）确认包

三：ospf的状态机

        即只得是两台OSPF路由器间的不同关系的阶段。同时他包括以下的状态：

                down：只要接收到对端发送的hello包，就进入到下一阶段。

                init：初始化，如果接收到的hello包中含有本地发得RID（请求ID），那么进入下一个状态机。

                2way：双向通讯，即邻居关系建立的标志

                        建立条件：点到点的网路直接进入下一个状态机。MA网络进行DR/BDR选举，非DR/BDR之间不能进入下一个状态机

                exstart：预启动，使用不携带数据库目录信息的DBD宝，进行只从关系的选举，以RID数值大为主，数值大的可以优先进入下一个状态机。

                exchange 准交换：使用携带数据库目录信息的DBD包，进行目录共享，需要ACK确认

                loading 加载：接收到其他邻接的目录信息后，和本地进行比对，如果本地存在未知的LSA信息，将使用LSR询问对端，对端使用LSU来更新这些LSA信息，直至两方的数据库一致；

                full 转发：标志着邻接关系已经建立成功。

三：OSPF的工作过程

1.  路由器上启动OSPF协议后，直连的邻居间开始组播收发hello包，hello包中将存储再本地已知的邻居的RID上，在双方RID都知道的情况下，建立邻居关系，生成邻居表。

2. 邻居关系建立后，邻居间将进行条件匹配，匹配失败将停留为邻居关系，仅hello周期保活即可；匹配成功者间将进行邻接关系的建立；

3. 邻接关系间的路由器，将使用DBD/LSR/LSU/LSack来获取本地未知的所有LSA信息；使得同一区域内所有路由器的数据库完全一致；也就是数据库表；

4. 当本地数据库完成同步后，将数据库、有向图、树型结构图、以及将本地到达所有未知网段的最短路径加载于本地路由表中；

5. 收敛完成，仅hello包周期保活即可；正常每30min，邻接关系间再进行一次DBD的对比，若一致及正常；若不一致将马上进行同步；

四：关于OSPF协议从邻居建立成为邻接的条件

        邻居建立成为邻接的条件是根据网路类型决定的。

                在点到点的网路中，所有的邻居关系都会成为邻接关系。

                在MA网络中，从邻居到邻接前将利用一个周期的dead time进行DR/BDR选举，优先比较这些参选接口的优先级，优先级默认为1，他的取值范围是从0到255,0标识不参见选举。DR优先级最大，BDR其次。选举不是抢占，所以如果希望干涉选举，需要重启OSPF进程，或者将非DR/BDR修改为0.

五：OSPF的接口网络类型

        OSPF协议在不同的网络类型中，工作方式也不同。

        

网络类型	OSPF接口网络类型（工作方式）
LookBack（环回接口）	P2P，没有hello包，环回使用32位主机路由
点到点	p2p，hello包的事件是10s，不选举DR/BDR
BMA（以太网）	broadcast，hello包的时间是10是，选举DR/BDR
NBMA	p2p，hello包时间是10s，选举DR/BDR

                因此在MGRE上使用ospf时，默认工作方式位P2P，这种工作方式会直接建立邻居关系，且只能建立一个邻居关系，所以无法正常工作。

此时需要修改Tunnel接口的ospf工作方式

[r1]interface Tunnel 0/0/0 
[r1-Tunnel0/0/0]ospf network-type broadcast

        如果修改，则需要将MGRE内所有的接口修改为broadcast

        MGRE可以构建不同的拓扑结构：

•                 星型--中心到站点--轴辐状  中心站点为DR，取消BDR
•                 全连网状 ---   不需要再关注DR
•                 部分网状 --- 基于能够全网段内正常共享LSA来考虑最佳的DR位置        

六：OSPF的不规则区域问题

1. 远离骨干的非骨干
2. 不连续骨干

解决方案：

       1. tunnel在骨干区域与非法ABR间建立一条隧道，然后将该速到链路宣告到OSPF协议中；

                缺点：周期的hello与更新（包括触发更新）将一直占用中间穿越区域；选路不佳；

       2. OSPF的虚链路：由非法ABR设备，通过直连区域的合法ABR进行授权，来至案发路由。由于没有新增链路，所以不存在选路不佳的问题

        缺点：虚链路上的两台ABR间的舟曲资源占用问题；

                思科中，取消两台设备的周期行为，hello、更新均首发一次，不可靠

                华为中，保留周期占资源

       3. 多进程双向重发布

                OSPF多进程：一台路由器上的多个进程，每个进程拥有自己的数据库，独立计算路由条目，且计算所有不共享，最终将所有最佳路径加载于同一张路由表中。路由去的一个接口只能g工作在一个进程中。

                可用于结局不规则区域，将不规则位置工作不同的进程中，实现分开，之后利用重发布技术来共享路由表，解决了选路不佳和资源占用的问题。

七：OSPF的数据库表   

display  ospf lsdb
查看lsdb目录

display  ospf lsdb router 2.2.2.2
查看具体的某条LSA信息

        OSPF协议在不同的条件下，会使用不同类型的LSA来传输拓扑或路由信息。

        所有类别LSA都携带的信息。 

                Type：类别名

                LinkState  ID：页码号

                Adv rtr：通告者，该条LSA发出起源设备的RID

                Ls age：老化时间，正常1800s周期归0，触发归0 ；最大老化 3609s

                Len：长度

                Options：

                Seq#：序列号：

                                直线序列号，最大更新为100，100之后就没有了

                                循环序列号，到100后进行更新，继续重1开始。【缺点：如果调数的话，他没有办法判断是新的还是旧的】

                                棒型序列号：将循环过的设置为正值，新来的为负数。同样最大的数是100

                chksum：校验和码

        

                        

LSA类别	传播范围	通告者	携带的信息
LSA1 Route	单区域，本地所在区域	单区域内的所有路由器	本地直连拓扑
LSA2 Network	单区域，本地所在区域	DR	单个MA网段的拓扑
LSA3 summary	整个OSPF	ABR	域间路由条目
LSA5 ase	整个OSPF	ASBR	域外路由条目
LSA4 asbr	除ASBR所在区域外的整个OSPF域 ASBR所在区域基于1类获取ASBR的位置	与ASBR在一个区域的且直连区域0的ABR	ASBR所在位置
LSA7 nassa	单个NSSA 区域内	ASBR	域外路由条目

                        

LSA类别	LINK-ID	通告者
LSA1 Route	通告者的RID	单区域地方所有路由器
LSA2 Network	DR接口的IP地址	没分MA网段内的DR
LSA3 summary	遇见路由的目标网络号	ABR，在经过下一台ABR时，修改
LSA5 ase	域外路由的目标网络号	ASBR
LAS4 asbr	ASBR的	ASBR，在经过下一台ABR时，修改

 八：OSPF的优化【减少LSA的更新量】     

        

        1.汇总：减少骨干区域的路由条目数量

                OSPF不支持接口汇总，在一个区域内，邻接间传递的是拓扑信息，不能进行汇总；故只能在交互路由的边界设备进行汇总

                        1）域间路由汇总--在区域间的ABR上，交互区域间路由条目时进行汇总配置           

[r2]ospf 1 
[r2-ospf-1]area  1 
[r2-ospf-1-area-0.0.0.1]abr-summary 3.3.0.0 255.255.252.0 

                         2）域外路由汇总---ASBR在将外部的路由条目通过重发布协议，共享到OSPF协议中时；

[r4]ospf 1 
[r4-ospf-1]asbr-summary 99.1.0.0 255.255.252.0 

        2.特殊区域：用于间少各个费骨干区域的LSA数量（不能为骨干区域，不能配置虚链路）

                1）同时不能存在ASBR

                        a.末梢区域：拒绝4/5类的LSA，由该区域连接骨干区域的ABR向该区域发布一条3类的缺省

[r2]ospf 1      
[r2-ospf-1]area  1 
[r2-ospf-1-area-0.0.0.1]stub 

                        b. 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类的缺省路由，先将整个区域所有路由器配置为末梢区域；然后仅再在连接骨干区域的ABR上配置完全即可。

[r2]ospf 1 
[r2-ospf-1]area  1 
[r2-ospf-1-area-0.0.0.1]stub no-summary 

                   2）存在ASBR

                      a. NSSA 非完全末梢区域  -- 该区域将拒绝4/5类LSA，由该区域连接骨干区域的ABR向该区域发布一条7类的缺省路由；该区域内的ASBR导入域外路由时，基于7类导入，之后通过该区域连接骨干的ABR传递到骨干区域时，转换为5类进入骨干区域；NSSA设计的重点，不是减少该区域内ASBR产生的域外路由，而是网络中其他部分的ASBR产生的域外路由；

[r2]ospf 1 
[r2-ospf-1]area  1 
[r2-ospf-1-area-0.0.0.1]nssa

                        b.完成NSSA --- 在NSSA的基础上，进一步拒绝3类LSA的进入，由该区域连接骨干区域的ABR向该区域发布一条3类的缺省。先将该区域配置为NSSA区域，之后仅在该区域连接骨干的ABR上配置完全即可

[r2]ospf 1 
[r2-ospf-1]area  1           
[r2-ospf-1-area-0.0.0.1]nssa  no-summary 

九：OSPF的拓展配置

        认证 ：在直连的邻居或邻接之间，配置身份核实秘钥来保障邻居、邻接间数据沟通的安全性

                1）接口认证：在直连连接的接口配置（两端的模式，编号，秘钥必须完全一致）

[r6-GigabitEthernet0/0/1]ospf authentication-mode md5 1 cipher 123456

                2）区域认证:将该路由器所属区域的接口全部进行认证

[r1]ospf 1 
[r1-ospf-1]area  1 
[r1-ospf-1-area-0.0.0.1]authentication-mode md5 1 cipher 123456

                3）虚链路认证

[r10-ospf-1-area-0.0.0.4]vlink-peer  9.9.9.9 md5 1 cipher 123456

        沉默接口：用于路由器连接PC终端设备的接口，这些接口为全网可达，会在路由协议中被宣告；故这些接口也会周期向下方的终端发送路由协议信息，造成资源占用，及安全问题；故这些接口需要关闭发送RIP/OSPF等协议数据包行为--沉默接口（被动接口）

[r2]ospf 1 
[r2-ospf-1]silent-interface GigabitEthernet 0/0/2

        加快收敛：通过修改邻居间hello 和dead time，可以实现加快收敛，但频率过高后也会占用更多硬件资源；故hello time为10s时，不太建议再加快；  hello time 为30s时可以酌情修改；邻居间的hello time和dead time 必须完成一致，否则无法建立邻居关系。

[r2-GigabitEthernet0/0/0]ospf timer hello 10

        缺省路由：

                1）3类缺省  特殊区域自动产生；末梢、完全末梢、NSSA、完全NSSA

                        末梢、完全末梢、完全NSSA这3中特殊区域，会在配置完成后，由该区域连接骨干区域的ABR向该区域内部发送；在华为设备中，NSSA和完全NSSA，会在配置完成后，由该区域连接骨干区域的ABR向内部发布7类的缺省路由；因此完全NSSA将拥有3类和7类两种缺省，内部优于外部，故信任3类；

                2）5类缺省：外部路由，重发布产生

                        本地路由器的路由表中，存在任意方式产生的缺省路由后，通过专门的指令，将其重发布到OSPF协议中；

将本地路由表中通过其他方式获取的缺省路由，重发布到内部的OSPF协议中 
 默认导入类型2路由
[r9]ospf 1 
[r9-ospf-1]default-route-advertise   

强制重发布缺省路由--即便本地路由表中没有缺省路由，
也强制向内部发布一条缺省路由  默认导入类型2路由
[r9-ospf-1]default-route-advertise always

修改为类型1；

[r9-ospf-2]default-route-advertise type  1

                3）7类缺省 ： NSSA或完全NSSA，自动由该区域连接骨干的ABR发出，但在完全NSSA中还会产生3类缺省，故完全NSSA中7类缺省无意义，默认5类一样也是类型2。

                      若一台设备同时学习到的多条不同类别的缺省路由：内部优于外部，所以3类优于5/7若均为5类 或均为7类 类型1优于类型2 类型相同，比较优先级，优先级相同比较cost值，完全一致负载均衡；若5、7类相遇，类型1优于类型2；类型相同，比较优先级，优先级相同比较cost值，完全一致5类优于7类；

十：OSPF的扩展知识点

1. 在MA网络中（进行DR/BDR选举）存在7种状态机，init是路由器A收到邻居B的hello包，但该hello包中没有A的RID；
2. 在点到点网络init状态机在判断可以建立邻居后，直接进入exstart状态机；没有2way状态机----6种状态机，在点到点网络实际仅存在邻接关系；在MA网络（选举DR/BDR）网络中存在邻居和邻接关系；
3. 若邻接间的数据库默认一致，将不需要进入loading状态机；
4. 在hello时间较大时，比如p2mp和nbma工作方式，默认hello time为30s，hello包收发的间隔较大，从down状态到init需要很长时间的等待，故在两种状态机，存在一个尝试状态机；
5. 华为设备中ospf存在加速建邻机制--- 在两台路由器进行过一次邻接关系建立后，双方存在对端的缓存信息后；二次建邻时将快速完成状态机的切换；--前提是缓存未删除---认证或拥塞