CCNP学习笔记（4）

Open  Shortest  Path  First  Protocol

开放式最短路径优先协议―― OSPF

一、距离矢量路由协议与链路状态路由协议对比

1. 距离矢量路由协议

① 处理的对象：路由

② 路由的获得：“听说的”

③ 定期发送路由更新（所有路由信息）

④ 衡量路径的好坏，主要依据“跳数”

⑤ 适用“中小网络环境”

2. 链路状态路由协议

① 处理的对象：链路状态

② 路由的获得：自己计算得到

③ 网络状态变化时，才发送更新信息，且只发送变化的网络信息

④ 使用“开销”衡量路径

⑤ 适用“大中型网络环境”

二、术语

1.LSA （ Link-State Advertisement ）：链路状态通知

2.LSDB （ Link-State Database ）：链路状态数据库，存放从邻居处收到的链路状态信息

3.LSU （ Link-State Update ）：链路状态更新信息

4.LSR （ Link-State Request ）：链路状态请求

5.AS ：自治系统（管理员管理的区域）

6.area ：区域（比自治域小）

7.neighbor ：邻居

8.adjacency ：邻接

三、 OSPF 的三张表

1. 邻居表（ neighbor table ）：存放邻居信息

// 邻居关系形成的条件：

① 物理直连

② HELLO 协商通过

（协商包括： HELLO 包发送时间；死亡时间；区域 ID ；验证密码；末节区域标识）

2. 拓扑表 / 链路状态数据库（ topology table/LSDB ）

存放从邻居处收到的链路状态信息

3. 路由表（ router table ）

存放到达目的网络的最好路径

四、 SPF ：最短路径优先算法

每台路由器以“自己”为树根，以“到达各目的网络的路径”为枝干，建立最短路径优先树，把“开销最小”的枝干作为到达网络的最好路径，放入路由表。

 

 

五、链路状态信息 LSA 的处理

LSA 好坏的界定： LSA 序列号（十六进制数，范围： 0X80000001 ― 0X7fffffff ） OSPF 发送 LSA 之前，会在源 LSA 序列号基础上加 1 ，并有加 1 归 0 特性，当 LSA 变为 0Xffffffff 时，加 1 变为 0X00000000 ，直到 0X7fffffff

// 特例：当序列号回到初始值时， OSPF 在 1 小时内，不发送 LSA ，不过这种情况发生概率较低

 

六、 OSPF 包类型

1.HELLO 包：建立和维护邻居关系

HELLO 包的封装：

① 路由器 ID ：代表路由器身份的 IP 地址（默认没设置 IP 时，为所有端口 IP 最大值）

② HELLO 发送时间：点对点链路下 10S

③ 死亡时间：等同 EIGRP 保持时间，为发送时间的 4 倍， 10 × 4=40S

④ 邻居 IP

⑤ 区域 ID

⑥ 优先级

⑦ DR 的 IP 地址

⑧ BDR 的 IP 地址

⑨ 验证密码

⑩ 末节区域标识

2. 数据库描述包（ Database Description ）

封装链路状态信息

3. 链路状态请求包（ Link-State Request ）

请求链路状态信息

4. 链路状态更新包（ Link-State Update ）

发送链路状态更新

5. 确认包：发送确认信息

七、 OSPF 基本配置（单区域）

1. 启用协议

（ config ） #router OSPF 进程号

// 进程号： ① 是一个数值 ② 范围： 1-65535 ③ 具有本地意义：在本地区分多个 OSPF 区域

2. 指定网络

（ config-router ） #network 网络号 / 子网号 / 具体 IP  匹配码 area 区域号

// 匹配码：格式 X.X.X.X 十进制

通常由 0 和 255 组成： 0 代表“必须匹配”， 255 代表“可以忽略”

例 1 ： 192.168.10.1 匹配码： 0.0.0.255 代表 :192.168.10.0 网段

例 2 ： 192.168.10.10 匹配码： 0.0.0.8 需要把 IP 和匹配码不为 0 的值换算成二进制数
10 ： 00001010     8 ： 00001000

二进制上，匹配码上 0 对应的 IP 值必须匹配， 1 对应的 IP 值可以忽略

也就是说值为： 0000?010     00001010    10/00000010    2

根据计算得到的结果为 2 个具体的 IP 地址：

192.168.10.10 

192.168.10.2

 

补充：

查看路由协议信息： show ip protocol

调试 OSPF 路由间邻接信息： debug ip ospf adj （链路状态信息）

调试 OSPF 路由间 hello 信息： debug ip ospf hello

八、 OSPF 网络类型

1. 点对点网络（ point -to-point ）： DDN, 帧中继的点对点子接口

特性：

① 不需要选举 DR 和 BDR

② 使用组播发送通信（组播地址： 224.0.0.5 ）

③ 该类型网络，设备会自动感知

2. 广播网络（ multiaccess broadcast network ）：以太网

特性：

① 选举 DR 和 BDR

//DR ：指定路由器（接受所有路由器的链路状态信息，把收到的所有链路状态信息，发送给其他路由器）

//BDR ：备份指定路由器（当 DR 正常时， BDR 会接收所有路由器的链路状态信息，但不把接受的信息发给其他路由器）当 DR 故障时， BDR 接替 DR 工作

// 非 DR 和 BDR 叫做 DRother

② 选举 DR 和 BDR 所要参照的参数

1>HELLO 包中的优先级：范围 0 ― 255  默认值： 1

值越大越优先，优先级为 0 的路由器，不会成为 DR 和 BDR

配置优先级：（ config-if ） #ip ospf priority 值

// 同一台路由器在不同广播环境下，可充当不同角色

下图中：路由器 A 既是区域 1 和区域 3 的 DR ，也是区域 2 的 DRother

2> 路由器 ID （ router ― ID ）：代表路由器身份的 IP 地址

默认：活动物理端口上的最大 IP 作为路由器的 IP

建议：把环回口 IP 作为路由器 ID

配置路由器 ID:

（ config ） #interface lo0

（ config-if ） #ip  address  ip 地址 子网掩码

（ config-router ） #router-id  IP 地址

注意：路由器 ID 是在 OSPF 进程启动时选举，为使新配置生效，需要重启 OSPF 进程

#clear  ip  ospf  process

③ DR 和 BDR 不抢占

④ DR 所在组的组播地址： 224.0.0.6 （ BDR 在同组中）

⑤ DRother 所在组的组播地址： 224.0.0.5

⑥ 配置网络类型：广播网络

（ config-if ） #ip  ospf  network  broadcast

3. 点对多点广播网络（ point-to-multipoint ）

配置：（ config-if ） #ip  ospf  network  point-to-multipoint

4. 点对多点非广播网络（ point-to-multipoint nonbroadcast ）

特性：

① Cisco 私有属性

② 邻居关系需要手动配置

配置：指点网络类型

（ config-if ） #ip  ospf  network  point-to-multipoint  non-boradcast

静态配置邻居关系

（ config-router ） #neighbor  邻居 IP  priority  优先级

 

九、“邻居”与“邻接”的概念

1. 邻居：广播网络下 DRother 路由器之间的关系

2. 邻接：路由器与 DR 或 BDR 之间的关系（发送链路状态信息）

// 在点对点环境下，邻居 = 邻接。下图中，区域 2 内各路由器之间的关系为“邻居”，区域 1 与区域 2 的关系为“邻接”

结论： ① 点对点环境下，邻居 = 邻接

② 路由器彼此建立邻居关系，未必相互发送链路状态信息。

③ 路由器彼此建立邻接关系，一定相互发送链路状态信息。

 

十、 OSPF 调试命令

1.show ip route

2.show ip protocols

3.show ip ospf interface 端口     // 查看端口的 ospf 配置

该命令的执行结果：

① OSPF 的进程号

② 路由器 ID

③ 网络类型（ network type ）

④ 链路开销（ cast ： 1 ）

⑤ 本台路由器的角色

⑥ 优先级（ priority ）

⑦ DR 和 BDR 的 IP 地址

⑧ Hello 包发送时间和死亡时间

⑨ 邻居的个数，邻接的个数

⑩ 邻接信息

⑾ 区域号（ area 0 ）

4.show ip ospf     // 查看 ospf 配置

可查看进程号，区域号

5.show ip ospf neighbor    // 查看邻居信息

6.show ip ospf database    // 查看链路状态数据库

可查看：链路状态信息的序列号

 

十一、 OSPF 状态

1.down state （关闭状态） : 彼此没有收到对手 HELLO 包

2.init state （起始状态）：一方收到另一方的 HELLO 包，并把对方信息加入邻居表

3.two-way state （双边状态）：彼此收到对方的 HELLO 包，并把对方信息加入邻居表

// 如果两台路由器都是 DRother ，那么它们之间的最终状态就是“ two-way state ”

// 如果路由器中有一台是 DR 或 BDR ，那么路由器将进入下一状态

4.exstart state （准启动状态）：协商谁先发送链路状态信息

5.exchange state （交换状态）：开始发送链路状态信息

6.loading state （加载状态）：向邻居发送状态信息请求

7.full state （全状态）：链路状态信息相互更新后，就处于该状态

注意： OSPF 路由器的最终状态为： two-way state 或 full state

 

十二、 OSPF 区域

1. 单区域：所有路由器都在一个区域内

优点：连接配置简单

缺点：

① 大量 LSA 传输，占用过多带宽

② 增大正常数据传输延时

③ 占用内存和 CPU 资源

④ 路由表内路由条目比较多

备注：单区域的区域号为 0 （固定）

2. 多区域：解决单区域的缺点

⑴ 设计原则

① 网络中必须存在骨干区域，最好只存在一个骨干区域

// 骨干区域：负责区域间通信

② 网络中可以存在多个非骨干区域

③ 每个非骨干区域要与骨干区域物理直连

④ 区域间的连接通过路由器来实现，不是通过链路实现

备注：骨干区域号为 0 ，非骨干区域号为非 0

⑵ 多区域配置

Router A:

(config)#router ospf 100

(config-router)#network 192.168.10.0 0.0.0.255 area 1

(config-router)#network 202.110.100.1 0.0.0.0 area 1

Router B:

(config)#router ospf 100

(config-router)#network 202.110.100.2 0.0.0.0 area 1

(config-router)#network 202.110.101.1 0.0.0.0 area 0

Router C:

(config)#router ospf 100

(config-router)#network 202.110.101.2 0.0.0.0 area 0

(config-router)#network 192.168.20.0 0.0.0.255 area 0

 

十三、多区域下路由器的角色

1. 内部路由器（ internal routers ）所有端口都处于同一区域的路由器

2. 骨干路由器（ backbone routers ）一个或几个端口在骨干区域内的路由器

3. 边界路由器（ ABR ）端口处在多个区域内的路由器

4. 自治系统边界路由器（ ASBR ）连接 OSPF 环境与外部环境的路由器

 

十四、 LSA 的类型

1.LSA1 ：用于同一区域内，路由器间链路状态信息的发送

2.LSA2 ：同一区域内，由 DR 发送，声明链路状态信息

3.LSA3 ：区域间的汇总路由

4.LSA4 ：声明 ASBR 的存在（指明向外部发数据找谁）

5.LSA5 ：通告外部路由（通知内部路由器外部路由有哪些）

 

十五、 OSPF 路由类型

1. 区域内路由，代码为 0

2. 区域间路由，代码为 0 IA

3. 外部路由，代码为 0 E1

// 外部路由的度量 = 本路由器到达 ASBR 的路由度量 +ASBR 到外部环境路由的度量

4. 外部路由，代码为 0 E2

// 外部路由的度量 =ABSR 到外部环境路由的度量，默认外部路由为 0 E2

 

十六、 OSPF 开销

默认：开销 = / 物理带宽    

//10M=10     100M=1     1000M=1

配置开销：（ config-if ） #ip ospf cost 开销（ 1 ― 65535 ）

 

十七、 OSPF 的汇总

1.OSPF 区域间汇总

① 注意：区域间汇总只能在边界路由器（ ABR ）上配置

② 配置：

（ config ） #router ospf 进程号

（ config-router ） #area 区域号 range 汇总 IP 汇总掩码

//OSPF 的自动汇总是关闭

2. 外部路由汇总

① 注意：外部路由的汇总只能配置在 ASBR 上

② 配置：

（ config ） #router ospf 进程号

（ config-router ） #summary-address 汇总 IP 汇总掩码

// 让 OSPF 把外部 RIP 路由。灌入到 OSPF 环境

在 ASBR 上配置：

（ config ） #router rip

（ config-router ） #network ?

（ config ） #router ospf 进程号

（ config-router ） #network ?

（ config-router ） #redistribute rip subnets

 

十八、 OSPF 区域类型

1. 骨干区域（ backbone area ）：区域号为 0 的区域，主要实现区域间通信

2. 存根区域（ stub area ） / 末节区域：

⑴ 功能：不接受外部路由， OSPF 区域间路由正常接收

⑵ 设计原则：

① 该区域不能有 ASBR 存在

② 该区域必须有 ABR ，最好只有一个 ABR

③ 该区域内不能有“虚链路”穿过

⑶ 机制：该区域的 ABR 正常收到外部路由后，将阻止外部路由发向存根区域，而是把一条指向自己的默认路由发向存根区域

⑷ 具体配置

在存根区域的所有路由器上（包括 ABR ）上配置

（ config-router ） #area 区域号 stub

3. 完全存根区域（ totally stubty area ）

⑴ 功能：不接受外部路由器和区域间路由

⑵ 特性：

Cisco 私有属性

⑶ 设计原则：等同存根区域

⑷ 机制：该区域的 ABR 正常接收区域间路由和外部路由，但阻止这些路由向完全存根区域，而是向完全存根区域发送一条指向自己的默认路由

⑸ 具体配置

① 完全存根区域“内部路由器”

（ config-router ） #area 区域号 stub

② 完全存根区域的“ ABR ”

（ config-router ） #area 区域号 stub no-summary

 

十九、虚链路

1. 如果某个非骨干区域与骨干区域没有物理直连，或网络中存在多个骨干区域时，使用“虚链路”技术，使相应区域通信。

2 配置

（ config-router ） #area 区域号 virtual-link 路由器 ID

// 区域号：虚链路所穿过的区域的区域号

// 路由器 ID ：对方路由器的路由器 ID

//show ip ospf virtual-link

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文章评论

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[1楼]        stserver  回复

2008-09-19 20:44:48

感谢分享

[2楼]        IT昆仑  回复

2008-09-20 20:52:52

很行，很行！那天得空了，从头好好细致地看一遍，哈哈，哈哈！
正赶上现在弄网络呢，再加上以前有些学的也有些生了，寸呀！
看博主的有些图，尤其是那几张图，颇有些“青鸟”的风采！

[3楼]楼主        struggle1=1  回复

2008-09-20 22:56:01

图除了几张我自己做的 其他都是CISCO官方PPT上弄下来的 哈哈

[4楼]       [匿名]IT昆仑  回复

2008-09-21 19:32:41

是呀！
我就是想间接证明一下青鸟PPT甚至教材都的“偷”的！
原来上学时就发现了！哈哈~~~

[5楼]        hnhxf  回复

2010-03-19 16:50:52

写得太好了,比老师写的还好,楼主应该是个技术很好的老师,以后多多向您请教了

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