21.OSPF路由协议及配置（1）
OSPF路由协议
o（open）s(system)
OSPF：链路状态路由协议（发送的是网络连接状态的信息），最短路径优先路由协议，基于IP协议。
最短路径的选择是根据带宽、延迟、cost值等条件选取的
封装IP头部协议字段：88 eigrp 89 ospf
工业标准（不管什么设备它都能用），工作在IP网络
组播地址：224.0.0.5 224.0.0.6（什么时候用5什么时候用6）
网络要大一些
链路状态型的路由
一、OSPF概述
。建立邻居表
。发送LSA：
。LSA：链路状态分析（把它连接的状态信息发送给它的邻居路由器，以及它整个区域的所有的路由器）
。对方收到数据会形成一个拓扑表（存放的发送的链路状态的情况）
。运行SPF算法（以这台路由器为根，形成一棵树，选出到达目标的最近的路径，添加到路由表）
。路由表
OSPF维护三张表：邻居表、拓扑表、路由表
OSPF是以树的形式，以上面为根，选择到达目标的路径
OSPF为无环路由协议
二、链路状态路由协议
三、OSPF分层路由（分区域）
区域汇总LSA：DR会传输汇总LSA，只在该区域进行传输，不传输给别人
BR：area 0 骨干区域（分区路由必须要有区域0）
其他所有区域都必须和骨干区域相连
骨干区域路由器的性能要非常好
ABR：区域边界路由器（一边连接骨干路由器（area 0），一边连接区域路由器（如下图的CDE）
发送LSA的时候只在区域内发送
选出其中某一台去联系其他区域
DR
BDR
在同一个AS，通过接口划分区域，ABR（区域边界路由器）
自治系统边界路由器（ASBR）：一边连接的为ospf协议，另一边连接的为其他协议（如Eigrp）
区域边界路由器(ABR):一边为area 0 一边为area 1
区域LSA
划分区域的好处：
1、减少路由表的路由条目
2、拓朴发生改变时，只影响本区域的数据库
3、每隔30分钟泛洪数据库信息（周期和触发更新），划分区域后，只在本区域泛洪
4、网络设计灵活
四、链路状态路由的优缺点
缺点：需要维护大量资源 维护三张表
五、OSPF邻居状态（❤邻接❤）
1、邻居关系：Hello数据包 (必需记住，❤建立邻居的七种状态和每个状态的意思❤）
只有建立了邻接关系时才会发送路由更新
只有建立了邻接关系才会发送LSA
adj（邻接）
可使用命令debug ip ospf adj 查看邻居建立的详细过程
建立邻居表的过程一个要经过以下七个状态❤❤❤：
down 路由器A刚启动时，ospf处于down的状态，因为它还没有与其他路由器交换信息。它使用组播地址224.0.0.5发送hello分组。 （通过hello包去寻找它的邻居）
init 所有运行ospf的路由器收到A的hello分组时，将A加入邻居列表中，这是init状态。
2way 收到A的hello的路由器都向A发送单播应答，A收到后，将这些路由器加入邻居列表，所有路由器都建立了双向关系，进入了2way状态。
Exstart 如果链路类型是广播网络（如以太网），接下来必须选举DR和BDR，选举结束后，路由器处于预启动Exstart状态。
Exchange 然后交换链路状态数据库摘要，也就是交换DBD，这是Exchange状态。
Loading DBD（链路状态数据库）交换完毕后进入Loading状态
Full 路由器根据DBD发送LSR（链路状态请求）请求更新链路状态条目，对方用LSU（链路状态更新）进行响应。至此，双方都学到了路由条目，database完整，就是Full状态。
开启端口并给端口设置IP地址
给路由器添加回环地址
配置OSPF：
R1(config)#router ospf 1（进程号，不同的进程号之间能通信）
R1(config-router)#network 12.1.1.0 0.0.0.255（反掩码） area 0（区域0，必须要有一个区域0）
R1(config-router)#network 192.168.10.0 0.0.0.255 area 0
R2(config)#router ospf 1
R1#show ip ospf neighbor（R2没有宣告网络，没有建立邻居关系）
R2(config-router)#network 12.1.1.0 0.0.0.255 area 0（只要R1和R2都宣告12.1.1.0网络，则建立了邻居关系）
R1#show ip ospf neighbor
显示Loading Done则表示OK了（交换DBD结束），另一边就能学习到路由条目了
R2(config-router)#network 192.168.10.0 0.0.0.255 area 0
R2#show ip route
O开头的表示是通过OSPF协议学习到的
R1#debug ip ospf adj
router ID（ID编号）
seq 0x80000009（序列号）
关闭端口 开启端口
2.DR/BDR选取（❤❤❤）（在广播网络中选，点到点中不会选）
DR:指定路由器 BDR：备份指定路由器
（1）❤在多路访问网络中（多路访问网络会选取（端口优先级为1），点对点不会选取（连接的是串口console）（端口优先级为0）），DROTHER路由器只与DR与BDR建立邻接关系，DROTHER之间只建邻居关系❤。
（2）DR与BDR有自己的组播地址：224.0.0.6
（3）DR与BDR选取原则
首要因素是时间（已经选取好了不会重选，非抢占，router id选取最先开启（relaod）的路由器）
其次是接口优先级（多路访问（在广播的环境下才会去选取，点对点的情况不会去选取）网络的接口优先级为1，点到点网络接口优先级为0。
ip ospf priority 可以修改接口优先级，若为0则不参与DR选举
❤❤首先是路由器ID(router id)（最大的做DR，第二大的为BDR，其余的为DRother,所有的DRother都给DR发，BDR和DR是可以同步的）、再比环回接口，最后比物理接口（物理接口最大的去参与选举）❤❤
❤（4）DR与BDR选取是非抢占的，以下情况会重选❤
重启ospf进程或路由器；参与的路由器都执行clear ip ospf process命令；DR故障；
OSPF接口优先级为0。
（5）如果DR故障，BDR接管DR，如果BDR故障，选新的BDR
#show ip ospf int f0/0
#show ip ospf neighbor
（路由器之间如果是串口连接（红色的闪电线），就是点到点）
默认情况下它是选回环口，回环口最大的地址作root id，其次才是物理IP
R1(config)#router ospf 1
R1(config-router)#router-id 2.1.1.1（手动指定一个root id）
R2(config)#router ospf 1
R2(config-router)#router-id 1.1.1.1
R1#show IP ospf neighbor
不是抢占模式，一旦选取成功就不再选取（除非reload重启）
断开f0/0端口变为router id
六、最短路径优先算法（SPF Calculation）
Cost=10^8/BW（b/s)（接口的带宽）
metric值=所有目的地址到达本地路由器的入接口的cost值之和
metric值=所有本地路由器到达目的地址的路由器的出接口的cost值之和
也可以使用命令❤sh ip ospf interface loopback 0❤ 查看接口的cost值
修改接口的cost值：
Router(config)#int f0/0
Router(config-if)#ip ospf cost 1
或Router(config-if)#bandwidth 100（修改带宽）
加WIC-2T模块
Router3：
Router2:
Router0(R1):
#show ip route ospf
172.16.1.1 [110（优先级/管理距离）/3（Metric值，值越小开销越小）]
ospf管理距离为110
rip 管理距离为120
eigrp 管理距离为90
S静态管理距离为1
C直连的管理距离为0
当多个路由协议运行的时候，管理距离/优先级决定我们到底使用哪个协议
对于rip来说Metric值就是跳数，对于Eigrp来说Metric值为FD值，对于ospf来说Metric值就是cost值
Router0：
#show ip ospf int f0/0 查看接口的cost值
#show ip ospf int loopback 0查看接口的cost值
#show int f0/0 查看BW值
开销=参考带宽/接口带宽(b/s)
Cost=10^8/BW（b/s)（接口的带宽）(1/80取整数1)
metric值=所有目的地址到达本地路由器的入接口的cost值之和 （是路由传递方向所有入接口的cost值（不算交换机））
metric值=所有本地路由器到达目的地址的路由器的出接口的cost值之和
也可以使用命令sh ip ospf interface loopback 0 查看接口的cost值
#show ip ospf database
修改接口的cost值：
router0:
R2(config)#int f0/0
Router(config-if)#ip ospf cost 64或Router(config-if)#bandwidth 64
#show ip route
#ip ospf priority 0 修改优先级
七、配置单区域OSPF
Router（config)#router ospf process-id
Router（config-router)#network address wildcard-mask area area-id
单区域存在的问题：相互都会发LSA
八、配置环回接口
RID：环回口----物理口
九、使用OSPF配置负载均衡
最多可以支持16条路径，默认只支持4条
RIP支持等价
eigrp支持等价非等价
OSPF支持等价
十：配置OSPF身份验证
- OSPF身份验证可以基于端口（在端口做认证）、基于区域（在区域的进程中做认证）、基于虚链路进行验证。
虚拟链路：
2.OSPF支持明文和MD5身份验证
OSPF定义了三种验证类型：
0—表示不进行验证
1—表示采用简单口令验证
2—表示采用MD5验证
（1）配置明文认证
接口认证：
R1(config)#int f0/1
R1(config-if)#ip ospf authentication-key ccie 设置明文密码，两端口密码要一致
R1(config-if)#ip ospf authentication 开启接口认证
区域认证：（区域认证也用到接口认证）
R1(config)#router ospf 1
R1(config-router)#area 1 authentication 开启区域认证
（2）配置密文认证
端口：（接口传不传LSA）
R1(config)#int f0/1
R1(config-if)#ip ospf authentication-key 1 md5 ccie 设置明文密码，两端口密码要一致
R1(config-if)#ip ospf authentication 开启接口认证
区域：（学不学到区域的LSA）
R1(config)#router ospf 1
R1(config-if)#ip ospf authentication
（3）配置区域认证
R1(config-if)#ip ospf message-digest-key 1 md5 ccie
R1(config-router)#area 1 authentication message-digest
OSPF安全认证实验：
配置简单口令验证
1、配置简单口令验证
R2(config-router)#area 0 authentication 开启认证
R2(config)#int e0/0
R2(config-if)#ip ospf authentication-key cisco
R1(config-router)#area 0 authentication
R1(config)#int e0/0
R1(config-if)#ip ospf authentication-key cisco
2、查看接口是否配置了简单口令验证
R2#sh ip ospf interface
Simple password authentication enabled 表示该端口启用了简单口令认证
3、查看区域启用验证的情况
R2#sh ip ospf
Area BACKBONE(0)
Number of interfaces in this area is 2
Area has simple password authentication
4、动态查看接收的OSPF数据包
R2#debug ip ospf packet
R2#undebug all
*Mar 1 00:24:54.159: OSPF: rcv. v:2 t:1 l:48 rid:2.2.2.2
aid:0.0.0.0 chk:B68E aut:1 auk: from Ethernet0/0
v:OSPF版本
t：OSPF数据包类型，1：HELLO；2：DBD；3：LSR；4：LSU；5：LSAck
l:数据包长度，单位字节
rid:路由器ID
aid:区域ID
chk:校验和
aut:验证类型
auk:验证信息
5、如果没有配置密码和密码有误，可通过以下命令查看：
R2#debug ip ospf event
6、基于链路的简单口令验证
R1(config)#int e0/0
R1(config-if)#ip ospf authentication
R1(config-if)#ip ospf authentication-key cisco
R1(config)#int e0/0
R1(config-if)#ip ospf authentication
R1(config-if)#ip ospf authentication-key cisco
配置MD5验证
1、基于区域的MD5验证
R1(config-router)#area 0 authentication message-digest
R1(config)#int e0/0
R1(config-if)#ip ospf message-digest-key 1 md5 cisco
R2(config-router)#area 0 authentication message-digest
R2(config)#int e0/0
R2(config-if)#ip ospf message-digest-key 1 md5 cisco
2、基于链路的MD5验证
R1(config)#int e0/0
R1(config-if)#ip ospf authentication message-digest
R1(config-if)#ip ospf authentication-key 1 md5 cisco
R2(config)#int e0/0
R2(config-if)#ip ospf authentication
R2(config-if)#ip ospf authentication-key cisco
思考？❤
1、在上面的实验中，在路由器R1上配置Key ID2后能否验证成功？
2、继续上面的实验，将R1上配置的KeyID2删除并查看验证情况？
3、按以下顺序重新配置KeyID，并查看是否能验证成功？
R1的配置： R2的配置：
Key ID 1 ccna Key ID 2 ccnp
Key ID 2 ccnp Key ID 1 ccna
Key ID 3 ccie Key ID 3 ccie
十一、验证OSPF配置
查看是否配置ospf:sh ip protocols
查看邻居表：sh ip ospf neighbor
查看链路状态数据库（拓朴表）：sh ip ospf database
Link ID:标识每个LSA
ADV Router：指通告链路状态信息的路由器ID
Age：老化时间，范围是0–60min，老化时间到达60min的LSA条目将从LSDB中删除
Seq#：序列号，范围为0X80000001-0X7fffffff，序列号越大，LSA越新。为了确保LSDB的同步，OSPF每隔30min对链路状态刷新一次，序列号会自动加1。
Checksum 校验和，计算除了Age字段以外的所有字段，LSA存放在LSDB中，每5min进行一次校验，以确保LSA没有损坏。
Link count：通告路由器在本区域内的链路数目
Tag：外部路由的标识，在route-map中，可以通过匹配tag值来定义路由策略
查看路由表：sh ip route /sh ip route ospf
查看ospf进程及相关信息：sh ip ospf
查看运行ospf接口的信息：sh ip ospf interface f0/0
十二、OSPF路由手工汇总
1、区域间路由汇总必须在ABR上完成
2、外部路由汇总必须在ASBR上完成
3、“no-advertise”参数阻止传递汇总路由
ospf路由汇总的目的：
减少网络中lsa传输的数量，减少网络中的变化，减少链路状态数据库，减少路由表，大大提高数据包查表转发的能力，能减少因为链路状态数据库的变化而引起的spf算法的重计算。
十三、OSPF路由协议配置实验
实验一要求：
1.如图运行OSPF区域
2.区域1要求用OSPF明文验证
3.区域0要求用可靠的验证方式
4.要求R4去往R1的环回从R2走
5.R1上看到去往R4的两条等价负载均衡
R4(config)#router ospf 1
R4(config-router)#network 44.1.1.0 0.0.0.255 area 0
实验二要求：
1、了解路由汇总的目的
2、OSPF区域间路由汇总的配置和调试
3、外部自治系统路由汇总的配置和调试
O 本区域学到的路由
O IA 是从其他区域学到的路由
O E2 从其他自治系统学到的路由，类型为2，默认metric值为20，不累加
O E1 从其他自治系统学到的路由，类型为1，默认metric值为20，会累加
R2(config-router)#area 1 range 172.16.0.0 255.255.252.0 配置区域间路由汇总
路由重分：在运行了多个路由协议的路由器上做
R3为自治系统边界路由器：这个路由器左边的为OSFP协议，右边为Eigrp协议
进入ospf进程：
将eigrp注入ospf：
R3(config)#router ospf 1
注入：
R3(config-router)#redistribute eigrp 1 subnets（以子网的形式进行重分，不进行汇总） 默认为 metric-type 2（show ip route 是0 E2开头的） OE2,Metric默认为20，不累加
R3(config-router)#redistribute eigrp 1 metric-type 1（重分时指定的类型） metric 100（指定Metric值，到R2为100，到R1为101） subnets metric-type 1 OE1 Metric默认为20，累加
将OSPF注入到EIGRP：
R3(config)#router eigrp 1
R3(config-router)#redistribute ospf 1 metric 1000 100 255 1 1500（指定五个k值，带宽、延迟、度量值、最大传输单元，实际上只有带宽和延迟）
种子度量值（Metric），默认情况下为无穷大，不可达
D EX从外部学习过来的
汇总：（在自治系统边界路由器上做汇总）
R3(config)#router ospf 1
R3(config-router)#summary-address 192.168.0.0 255.255.252.0 配置外部自治系统路由汇总
在R2上看路由表，会发现有一条路由为：
172.16.0.0/22 is a summary, 00:12:06, Null0
为避免环路，请使用以下命令：
R2(config-router)#no discard-route
多区域：
Router1:
Router2:
Router3:
O IA 是从其他区域学到的路由