OSPF

 <OSPF(Open Shortest Path First)>

 
·OSPF属于IGP,是Link-State协议,基于IP Pro 89。
·采用SPF算法(Dijkstra算法)计算最佳路径。
·快速响应网络变化。
·网络变化是触发更新。
·以较低频率(每隔30分钟)发送定期更新,被称为链路状态刷新。
 
OSPF维护的3张表:
1)Neighbor Table:
 确保直接邻居之间能够双向通信。
2)Topology Table:
 LSDB(Link-State DataBase),同一区域的所有路由器LSDB相同。
3)Routing Table:
 对LSDB应用SPF算法,选择到达目标地址的最佳路由放入路由表。
 
OSPF的区域划分:
·OSPF采用层次设计,用Area来分隔路由器。
 区域中的路由器保存该区域中所有链路和路由器的详细信息,
 但只保存其他区域路由器和链路的摘要信息。
 
·Transit area (backbone or area 0)
 主要功能:为快速、高效地传输数据包。通常不接用户。
 
·Regular areas (nonbackbone areas)
 主要是连接用户。而且所有数据都必须经过area 0中转。
 包括:Stub / Totally Stubby / NSSA
 
采用层次设计的好处:
 1、减少了路由表的条目
 2、LSA的flood在网络边界停止,加速会聚
 3、缩小网络的不稳定性,一个区域的问题不会影响其它区域。
 
路由器的分类:
 
OSPF的邻居与邻接关系:
 
·OSPF路由器与它直连的邻居建立邻居关系。
·OSPF路由器只会与建立了邻接关系的路由器互传LSA。
·路由器只和建立了邻接关系的邻居才可以到达FULL状态。
·路由更新只在形成FULL状态的路由器间传递。
·P2P链路可以到达FULL状态。
·MA网络,所有路由器只和DR/BDR(Backup Designated Router)到达FULL状态。
 
邻居及邻接的区别.
  邻居---必须有直连的链路
  邻接--- 1. 必须是邻居, 2. 链路两边同一区域的数据库必须同步(状态为:FULL).
  
Route-ID:
 为唯一标识OSPF域中路由器。
 设置Route-ID的优先顺序:
 1)手工指定Route-ID x.x.x.x(可任意,但不能重复)
 2)最大的Loopback IP
 3)最大的接口IP(保证接口是激活状态)higher active physical interface ip
 
推荐使用环回口和手工指定的router-id,因为它们的稳定性更高。
 
DR/BDR的选举:
 1)比较优先级,越大越优(默认为1,如设为0表示不参与选举)
 2)比较Route-ID,越大越优。
 
·DRother发送LSA给DR/BDR用224.0.0.6
·DR发送LSA给DRother用224.0.0.5
·非MA网络(没有DR/BDR),路由器都用224.0.0.5
 
 
<DR/BDR>特点
 
 1)不抢占,DR正常时,即使有新的Pri比DR高的路由器也不能抢占成为DR。
 2)DR正常时,BDR只接收所有信息,但转发LSA和同步LSDB的任务由DR完成,当DR故障时,BDR自动成为DR,完成原DR的工作,并选举新的BDR。
 3)DR是个接口概念。每个网段都会选举DR。
  4) 不同网段分别选DR/BDR
 
SPF算法:
1、在一个区域内的所有路由器有同样的LSDB
2、每一个路由器在计算时都将自已做为树根
3、具有去往目标的最低cost值的路由是最好的路径
4、最好的路由被放入转发表
 
计时器:
·Hello Intervals:10S/30S
·Dead Interval:4*Hello =40S  不同于其它协议的三倍于Hello时间
 
hello包发向224.0.0.5
 
下面这三种网络类型的hello时间是30S
NON_BROADCAST 
POINT_TO_MULTIPOINT 
POINT_TO_MULTIPOINT NON_BROADCAST
 
OSPF开销值计算:
·OSPF Cost = 108/BW (bps) 环回口的COST值是1,serial口的COST值是64,以太口是10
--------------------------------------------------------------------------------
 
·OSPF的5种报文:
 1)Hello:发现并建立邻接关系。
 2)DBD:包含路由的摘要信息。
      DBD包中有一个三位的标志字段(主从关系控制标志):I、M、master/slaver
I(是否第一个包) M(是否还有后续包) M/S
1 1 1
0 1 0
0 1 1
分别是0x7,0x2,0x3     具有最高接口地址的路由器为主,建邻居时第一个DBD是空的。
 3)LSR:向另一台路由器请求特定路由的完整信息。
 4)LSU:回应LSR该条路由的完整信息。在OSPF中,只有LSU需要显示确认
 5)LSAck:对LSU做确认。
 
OSPF建邻居的必要条件:
 1)Hello/Dead Intervals
 2)Area ID
 3)Authentication Password
 4)Stub Area Flag
  5)MTU
  6)subnet mask(必须是同一个网段)
 
OSPF状态机:
1、down state
2、init state
3、two-way state
4、exstart state
5、exchange state
6、loading state
7、full state
 
LSA序列号:
1、LSDB中每一个LSA都有一个序列号
2、序列号范围从0x80000001-0x7FFFFFFF
3、OSPF每30分钟flood一次LSA来维持LSDB同步
4、当一个路由器遇到同一个LSA的两个实例时,它必须能够确定哪一个是最近的LSA。(根据序列号来识别)
LSA条目的老化时间默认是一小时(0-3600S)
 
当一条LSA的序列号到达最大序列号时,始发路由器会发送一个生存时间为最大值的LSA,让其它的路由器从LSDB中清除这条LSA,当其它路由器确认后,再发送一个初始序列号的LSA。
注意:只有始发路由器才可以提前使这条LSA老化
 
---------------------------------------------------------------------------------------
<OSPF>
 
R1(config)#router ospf 110    注意:进程号是cisco的私有技术,十进制或点分十进制表示都可
R1(config-router)#network 1.1.1.0 0.0.0.255 area 0(正/反掩码皆可)
R1(config-router)#network 12.1.1.0 255.255.255.0 area 0 
 
R1#show ip protocols 
R1#show ip ospf       可查看router-id,进程号,域的数量
R1#show ip ospf interface 
R1#show ip ospf interface brief 
R1#show ip ospf neighbor    查看邻居信息
 
  查看Router-id
  network 1.1.1.0 0.0.0.255 area 0.0.0.0
  不同进程号
  不同Area
  Hello/Dead Intervals
  
R4(config-if)#ip ospf hello-interval 9 
                     (dead自动*4)
 
R4(config-if)#ip os dead-interval 80
 
R1#show ip os database 
--------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------
假如在一个大型网络中,OSPF如果没有分层,会有以下的问题产生:
1、每一个路由器会接收到太多的LSA
2、会经常进行路由的计算
3、路由表太大,而路由器的内存是有限的。
 
OSPF路由器的类型:
1、内部路由器--在一个普通区域内的路由器
2、核心路由器--在area 0区域内的路由器
3、ABR区域边界路由器--连接两个不同区域的路由器
4、ASBR自治系统边界路由器--连接OSPF域到另一个自治系统的路由器
 
<LSA(Link-State Advertisement)>
 
学习时的注意点:
1、传播范围  
2、由谁产生 
3、包含内容
 
·类型         指明是哪种类型的LSA
·Link-ID      每一条LSA都有一个Link-ID,区分不同路由器发出的LSA
·ADV Router   指Router-id
 
            1     2    3    4    5    7
Link ID    RID   DR IP Route ASBR RID Route  Route
 
 
LSA1(Router Link States)
R1#show ip ospf database router   查看LSDB中的1类LSA的详细信息
  1、域内路由,仅在本区域传递,不会穿越ABR。
2、每台路由器都会产生。
3、包含本路由器的直连的邻居,以及直连网络的信息
Link ID:        router ID
ADV router:     router ID
三种信息:Another neighbor    stub network   transit  network(Ma网络的一些信息)
 
LSA2(Net Link States)
R1#show ip ospf database network  
1、仅在本区域传递
2、只有MA网络才会产生LSA2,由DR发出。
3、标识出本MA网中有哪些路由器以及本网的掩码信息。
Link ID:        DR的接口IP
ADV router:     DR的router ID
 
LSA3(Summary Net Link States)
R1#show ip ospf database summary 
  1、域间路由,能泛洪到整个AS。
    2、由ABR发出,穿越一个ABR,其ADV Router就会变成此ABR的Router-id.
3、包含本区域中的所有路由信息,包括网络号和掩码。
Link ID:        路由route(网络号)
ADV router:     ABR的router ID(经过一个ABR,就会改为这个ABR的router ID)
 
 
LSA4(Summary ASB Link States)
R1#show ip os database asbr-summary 
  1、把ASBR的Router-id传播到其他区域,让其他区域的路由器得知ASBR的位置。
    2、由ABR产生并发出,穿越一个ABR,其ADV Router就会变成此ABR的Router-id.
 
Link ID:        ASBR的RID
ADV router:     ABR的router ID(经过一个ABR,就会改为这个ABR的router ID)
 
在ASBR直连的区域内,不会产生4类的LSA,因为ASBR会发出一类的LSA,其中会指明自已是ASBR
LSA5(Type-5 AS External Link States)
R1#show ip os database external 
  1、域外路由,不属于某个区域。
    2、ASBR产生,泛洪到整个AS。不会改变ADV Router。
3、包含域外的路由
Link ID:        路由(网络号)
ADV router:     ASBR的router ID (unchange)
 
LSA7(Type-7 AS External Link States)
R2#show ip os database nssa-external 
  特殊的域外路由,只存在于NSSA区域中。
Link ID:        路由(网络号)
   ADV router:     ASBR的router ID (只在NSSA区域中)
 
R2(config-if)#bandwidth 5000
R2(config-if)#ip ospf cost 30
 
·重分布进OSPF的路由默认为E2,Cost=20,且传递过程中不改变COST。
·如果改为E1类型,则在传输过程中会累加每个入接口的cost值
R4(config-router)#redistribute rip subnets metric 8
 
新命令:
Router(config-router)#max-lsa maximum-number [threshold-percentage] [warning-only] [ignore-time] [ignore-count] [reset-time]
 
定义一个百分比值,当收到LSA的条数超过我指定的值,进行相应的操作,用于限定路由器所能收到的LSA条数
maximum-number   所允许收到LSA的最大条数
[threshold-percentage]  所允许收到LSA的百分比,maximum-number的百分比,默认75%
[warning-only]    只发送警告,不做其它动作,默认是关闭的
[ignore-time]     超过最大值后进入ignore状态的时间,默认5分钟,5分钟后恢复
[ignore-count]    超过多少次后,一直进入ignore状态
[reset-time]      一直进入ignore状态后多长时间重置所有邻居
 
<修改Cost参考值>
 
·OSPF Cost = 108/BW (bps)    环回口的COST值是1,serial口的COST值是64,以太口是10
 
R1(config)#router os 110
R1(config-if)#ip ospf cost 10  直接修改COST值1-65535  //推荐方法
R1(config-router)#auto-cost reference-bandwidth 1000 (Mbps10的六次方)在COST公式中修改分子,本例修改分子为10的九次方
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汇总的好处:
1、减少路由条目数
2、使拓扑变化的影响局限在一个小范围内
3、减少了LSA3和LSA5的flood
 
<域间汇总>
 
R2(config)#router os 110
R2(config-router)#area 0 range 172.16.32.0 255.255.224.0
         (汇总哪个区域的路由)
 
本地产生 O  172.16.32.0/19 is a summary, 00:00:06, Null0
建议在本区域的所有ABR上做。
域间汇总只对本区域内的LSA1、LSA2类起作用。
 
<域外汇总>
 
R4(config)#router os 110
R4(config-router)#summary-address 44.0.0.0 255.0.0.0 (在ASBR上做)
 
本地产生 O  175.5.64.0/22 is a summary, 00:00:04, Null0   //?作用
 
<向OSPF域注入默认路由>
第一种做法:
R4(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 Serial 0
R4(config-router)#default-information originate 
 
O*E2 0.0.0.0/0 [110/1]   以外部路由的形式下发
 
第二种做法:
R4(config-router)#default-information originate always 
 
R4(config-router)#default-information originate always metric-type 1 metr 3
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OSPF特殊区域
<Stub>
 
·将某区域设为Stub可缩小区域的LSDB,降低内存消耗。阻止LSA4/5进入Stub区域。
 
R2(config-router)#area 2 stub 
 
·由ABR发出一条LSA3默认路由给Stub的其他路由器。
 默认的Seed Cost=1
 
R2(config-router)#area 2 default-cost 6 (在ABR上做,改Seed Cost=6)在同时有两个ABR的情况下,通过修改这个COST值来实现选路
 
·必须将Stub区域的所有路由器都配成Stub。
 Stub区域不能用作虚链路的中转区域。
 Stub中不能出现ASBR。
 Area 0不能配成Stub。
 
<Totally Stubby > Cisco 私有
 
·更加缩小区域的LSDB,在Stub基础上,阻止LSA3。(阻止LSA3/4/5 )
·也会由ABR发出一条LSA3默认路由给Stub的其他路由器。
 
R2(config-router)#area 2 stub no-summary (只需在ABR上做)
 
<NSSA(Not-So-Stubby Areas)>
 
·只有NSSA区域中才会现LSA7,可以存在ASBR。
 阻止LSA4/5。
 ABR将LSA7转成LSA5,传播到其他区域。这时,ABR也成为了ASBR,因为它也引入了LSA5。其它路由器看到LSA5的通告路由器是ABR。
 
R2(config-router)#area 2 nssa (NSSA区域不会自动产生默认路由,要手动下发一条)
 
R2(config-router)#area 2 nssa default-information-originate 
 (在ABR上做,由ABR产生一条LSA7默认路由传播到NSSA其他路由器,默认Seed Cost=1,并且不会发生变化)
 
R2(config-router)#area 2 default-cost 6 (在ABR上做,改Seed Cost=6)
R2(config-router)#area 2 nssa default-information-originate metric 6 metric-type 1
Metric-type 1的作用是将N2类型的路由改为N1类型的路由
 
R2(config-router)#area 2 nssa no-redistribution 在ABR上做
 (对ABR上有外部路由进入NSSA区域时,将其阻止,因为在ABR向nssa区域下发默认路由后,不需要它再将它直连的一些外部区域路由传进NSSA区域)以上两个命令可以打在一起。
 
totally NSSA area
也是CISCO私有特性--
R2(config-router)#area 2 nssa no-summary 把三类的LSA也干掉,同时也下发一条默认路由,并且这条默认路由会取代default-information-originate所下发的默认路由
 (Totally NSSA,阻止LSA3/4/5,由ABR产生LSA3默认路由传播到NSSA其他路由器)
 
R2(config-router)#area 2 nssa no-redistribution default-information-originate no-summary 
 (LSDB中会出现LSA3/7默认路由,路由表中只会显示LSA3默认路由)
 
R2(config-router)#area 2 nssa translate type7 supp 这个命令通常用在NSSA区域的边界路由器上,作用是在7类转5类出去的时候,把这个forward address变成0.0.0.0
 
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<OSPF区域问题>
 
1)在ABR上起不同OSPF进程,进行OSPF之间的重分布。
   例如:R3的s1口在area 1中,进程号是10,s0口在area 3中,进程号是20
   Router ospf 10                           router ospf 20
   Redistribute ospf 20 subnets             redistribute ospf 10 subnets
 
2)tunnel 只要在区域的两个边界上配置
  Int tunnel 1                      int tunnel 3
  Tunnel source s1                  tunnel source s1
  Tunnel destination 13.1.1.3       tunnel destination 13.1.1.1
  Ip add 111.1.1.1 255.255.255.0    Ip add 111.1.1.3 255.255.255.0
  Router ospf 10                    router ospf 10
  Net 111.1.1.0 0.0.0.255 area 0    net 111.1.1.0 0.0.0.255 area 0
 
3)虚链路:
  最简单的方法,只需在区域的两台边界路由器上配就可以了
 R3(config-router)#area 2 virtual-link 2.2.2.2 
          (中转区域)   (对方Router-ID)   
 
·远离Area0 / 分隔的Area 0       
 
R2#show ip ospf virtual-links 
 
 
<负载均衡>
 
·OSPF只支持等价的负载均衡。(默认为4条)
 
R1#show ip protocols 
 
R1(config)#router ospf 110
R1(config-router)#maximum-paths 6(最多6条)
 
<被动接口>
 
R1(config)#router ospf 110
R1(config-router)#passive-interface loopback 0
 
接口将不收发Hello包,但此接口还是被宣告进OSPF。
其他路由器仍可收到这接口的路由。(不收不发)
 
<认证>
 
·分Link/Area/Virtual-Link 3种认证
 每种认证都分为 simple password (plain Text) & MD5
 
R1#debug ip ospf adj
 
Link:同一链路上的路由器之间,在接口下做
 R1(config-router)#int s1
 R1(config-if)#ip ospf authentication-key wolf (相当于key-string) (配明文密码)
 R1(config-if)#ip ospf authentication       (启动明文认证)
 
R1(config-if)#ip ospf message-digest-key 1 (key号)md5 (mode)wolf(key string)(配密文密码)
R1(config-if)#ip ospf authentication message-digest (启动密文认证)
注意:在MD5验证中,两边的KEY号必须一致,哈希时会用到KEY号
 
Area:接口下配密码,进程下调用
 R1(config-router)#int s0
 R2(config-if)#ip ospf message-digest-key 1 md5 wolf   (配密文密码)
 R2(config-router)#area 0 authentication Message-digest  (启动密文认证)
 
 区域内的所有路由器都要认证。
 
Virtual-Link:
 R2(config-router)#area 2 virtual-link 2.2.2.2 message-digest-key 1 md5 wolf (配密文密码)
 R2(config-router)#area 2 virtual-link 2.2.2.2 authentication message-digest (启动密文认证)
 
 如果Area0启动认证,在Virtual-Link上也要启动相应的认证。
 
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网络的物理连接类型分三种:
1)POINT_TO_POINT:    
2)BROADCAST:      
3)NON_BROADCAST(NBMA): 
 
<OSPF Network Type>
 
1)LOOPBACK:       Loopback        32位主机路由
 
2)POINT_TO_POINT:    Serial / FR's P2P Subif / BRI(无DR,组播更新)
3)BROADCAST:      Ethernet / Token Ring     (选举DR,通过组播建邻居)
4)NON_BROADCAST(NBMA): FR's Physical / FR's MP Subif(选举DR,单播更新)
5)POINT_TO_MULTIPOINT:                    (无DR,组播更新,出现/32主机路由)
6)POINT_TO_MULTIPOINT NON_BROADCAST:             (无DR,单播,出现/32主机路由)
 
[2/3] Hello:10S       [4/5/6] Hello:30S
·每种接口都被赋予了默认的OSPF Network Type,但可手工对其修改。
 
 将Serial的Network Type改为Boradcast,测试不同网段选举DR。
 
·NON_BROADCAST     NBMA
FR的物理接口和多点子接口默认是NBMA网络类型
 R1(config-if)#ip ospf network non-broadcast 
 R1(config)#router os 110
 R1(config-router)#neighbor 12.1.1.2 由于是单播更新,必须指定邻居(只需一方设置就OK,一般在Hub指Spoke)
 
·POINT_TO_MULTIPOINT (BORADCAST)
 R1(config-if)#ip ospf network point-to-multipoint 
 
 O   12.1.1.1/32 [110/64] via 12.1.1.1, 00:01:12, Serial0 (对方直连接口主机路由是32位)
 
·POINT_TO_MULTIPOINT NON_BROADCAST
 R2(config-if)#ip ospf network point-to-multipoint non-broadcast 
 R2(config)#router os 110
 R2(config-router)#neighbor 12.1.1.1
 
用show ip ospf interface serial 0看不到non-broadcast,只能show run
 
正是因为会出现32位的主机路由,所在在HUB-SPOKE模式中,不用做全互连。只要在SPOKE端写一条指向HUB端的MAP。
 
<同一网段Hub & Spoke OSPF>
 
·FR环境:关闭反向ARP,手工映射。
     HUB可访问Spoke,Spoke之间不能互访。
 
________________________________________________________________________________________
 
应用环境       不支持广播的物理网络         支持广播的物理网络
          (FR map 不加Broadcast)       (FR map 加Broadcast)
________________________________________________________________________________________
 
              单播                 组播
________________________________________________________________________________________
 
            NON_BROADCAST              BROADCAST
             手工NEI                 自动NEI
 手工映射        手工MAP                 手工MAP
             手工DR                 手工DR
________________________________________________________________________________________
 
             P2MP-NBMA                                P2MP
             手工NEI                 自动NEI
 自动映射        自动MAP                 自动MAP
              无DR                  无DR
________________________________________________________________________________________
·NON_BROADCAST
 
 ·3层是NBMA,2层是否让通过广播都无所谓。(FR map后加不加Broadcast皆可)
 
 在HUB端(R1)单播
 R1(config)#router os 110
 R1(config-router)#neighbor 145.1.1.4
 R1(config-router)#neighbor 145.1.1.5
 
 确保HUB成为DR,和Spoke交互路由信息。
 R1(config)#int s0
 R1(config-if)#ip ospf priority 2
 R4/R5(config-if)#ip ospf priority 0
 
 R4: O  5.5.5.0 [110/65] via 145.1.1.5, 00:00:07, Serial
 手工MAP(Spoke 端的互访)
 R4(config-if)#frame-relay map ip 145.1.1.5 401
 R5(config-if)#frame-relay map ip 145.1.1.4 501
 
 
·BROADCAST
 
 ·3层是BMA,2层也一定要让广播通过。(FR map后一定要加Broadcsat)
 R1(config-if)#fram ma ip 145.1.1.4 104 broadcast 
 R1(config-if)#fram ma ip 145.1.1.5 105 broadcast 
 
 确保HUB成为DR,和Spoke交互路由信息。
 R1(config)#int s0
 R1(config-if)#ip ospf priority 2
 R4/R5(config-if)#ip ospf priority 0
 
 R4: O  5.5.5.0 [110/65] via 145.1.1.5, 00:00:07, Serial
 手工MAP
 R4(config-if)#frame-relay map ip 145.1.1.5 401 broadcast
 R5(config-if)#frame-relay map ip 145.1.1.4 501 broadcast
 
·POINT_TO_MULTIPOINT NON_BROADCAST   cisco专有的
 
 ·3层是NBMA,2层是否让通过广播都无所谓。(FR map后加不加Broadcast皆可)
 
 在HUB端(R1)单播
 R1(config)#router os 110
 R1(config-router)#neighbor 145.1.1.4
 R1(config-router)#neighbor 145.1.1.5
 
 R4: O  145.1.1.5/32 [110/128] via 145.1.1.1, 00:00:24, Serial1
 产生/32主机路由,且下一跳指向HUB,所以不需手工MAP。这就是32位的好处。
·POINT_TO_MULTIPOINT    全自动,最好的
 
 ·3层是允许广播,2层也一定要让广播通过。(FR map后一定要加Broadcsat)
 
 
·R1#show ip os neighbor detail 
  DR is 0.0.0.0 BDR is 0.0.0.0
 P2P/P2MP/P2MP NBMA都不需要选举DR/BDR,所以DR is 0.0.0.0 BDR is 0.0.0.0
 
 
·POINT_TO_POINT(做不同网段)
 
 HUB端起2个P2P子接口:
 interface Serial0
  encapsulation frame-relay
  no frame-relay inverse-arp
 
 interface Serial0.14 point-to-point
  ip address 14.1.1.1 255.255.255.0
  frame-relay interface-dlci 104   
 
 interface Serial0.15 point-to-point
  ip address 15.1.1.1 255.255.255.0
  frame-relay interface-dlci 105   
 
 
HUB端点到多点,SPOKE端点到点

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