OSPF-2

Area

1. 一个区域内的路由器不会知道自己区域外路由的具体情况，使用区域可以减少数据库大小，减少对路由器内存和CPU消耗，同时减少LSA的发布；
2. 区域ID使用32-bit，可以同时使用十进制或者带点的十进制，例如271等同于0.0.1.15；
3. 根据区域可以定义3种类型的区域：

• Intra-area traffic：在一个区域内部传播的包；
• Inter-area traffic：在不同区域传播的包；
• External traffic：在OSPF域和其他自治系统传播的包  

       4.   使用区域0作为backbone。所有inter-area流量都必须通过backbone；非backbone区域不能直接交换包；

        5..  所有路由器可以分类为：Internal Router, Backbone Router，Area Border Router (ABR), Automomous System Boundary Router (ASBR).  所有前三种路由器，都可以属于最后一种

Virtual Link

OSPF将虚拟链路看做是一种网络类型；这个连接是没有地址的，属于backbone，介于两个ABRs之间的；virtual link是点对点的；virtual link的cost等于到邻居的cost；

     ★Virtual Links 用于2个目的：

1. 通过一个非backbone区域连接一个区域到backbone区域；
2. 通过一个非backbone区域连接两个被分割的backbone区域；

       ★形成virtual links的要求：

1. Virtual Link必须在两个ABR直接配置；
2. Virtual Link 经过的区域叫做transit area，此区域必须有完全的路由信息；
3. transit area 不能是stub area；

The Link State Database:

1. LSA有age，默认是MaxAge 1小时，1小时到了过后，他们将被删除；Link State refresh机制会每隔30分钟 （LSRefreshTime）发送一个新的sequence number增加了的age为0的LSA；当邻居收到这个新的LSA，将用新的替换旧的；所以 Link state refresh相当于是LSA的keepalive；
2. Link state refresh机制，每个LSA单独拥有LSRefreshtime的好处是，所有LSAs不会同时过期，也就不会同时产生大量的LSA包流量，但缺点是带宽利用率低，因为有时候一个更新包可能就只包含一条LSA；
3. LSA group pacing，这个机制是单独更新和统一更新的折中方法；每个LSA拥有一个单独的refres timer，当其过期时候，会再加上一个延迟，等待其他LSA过期；默认是 240秒，可以通过命令timer lsa-group-pacing 更改，范围是10到1800秒；
4.  所有收到的有效LSA存储在link state database内，使用命令show ip ospf database查看；
5. LSA type
   
6. 每个路由器都产生Router LSA；列举出路由器的所有连接或者接口、状态和出口cost；只在区域内部传播；show ip ospf database router 可单独查看；
7. Network LSA： 每个多路访问网络DR产生此LSA；此LSA列举了所有相连的路由器，包括DR自己；只在本区域传播；使用命令show ip ospf database network单独查看；
8. Network Summary LSA：ABR产生此LSA；告知一个区域外部路由；相当于ABR告诉区域内部路由器，ABR可以到达哪些地方；ABR也使用此LSA将与其相连的区域内部路由发布到backbone内；区域外的同时在OSPF自治区域内默认路由也由此LSA发布；当ABR发布此LSA时，将包含ABR到此目的地的cost；★如果有多条路径ABR 只发布一条带有最小cost的LSA到内部区域或者到backbone；★当路由器收到ABR发来的network summary LSA，它不会进行SPF计算，相反，仅仅简单地将其到ABR的cost加上ABR发布的cost，然后直接加入到其路由表中，由此可见OSPF在一个区域内是链路状态路由协议，在inter-area是距离矢量算法；使用命令show ip ospf database summary单独查看；
9. ASBR Summary LSA：ABR产生此LSA；ASBR summary跟Newtork Summary LSA 完全一样除了发布的目的地是ASBR地址而不是网络；目的地址是个主机地址，掩码是全0；
10. Autonomous System External LSAs: 又叫External LSA；由ASBR产生，用于宣告OSPF自治系统外部路由或者自治系统外部默认路由；此LSA没有跟任何区域绑定，将传播到整个自治系统；使用命令show ip ospf database external单独查看；
11. Group Membership LSA：用于Mulitcast OSPF （MOSPF）；
12. NSSA External LSAs：ASBR在NSSA区域产生的LSA；此LSA几乎跟External LSA一样；不同的是External LSA在整个OSPF自治域内传播，NSSA只在NSSA区域内产生和传播。使用命令show ip ospf database nssa-external单独查看；

Stub Areas

1. ASBR学到的外部路由默认会传播到整个OSPF自治域内，有时候，很大一部分OSPF路由表都是外部路由占据，但有些区域只跟Area 0 相连，没有必要接收所有的外部路由。
2. Stub Area就是不允许External LSA传播的区域；因为Type 5类型LSA不允许传播，那么传播Type 4的LSA也就没有必要了，所以Type 4 和 5 都被阻止进入Stub Area；
3. 在Stub Area边缘的ABR会发送一个Type 3的默认路由（目标0.0.0.0）进入Stub area；
4. 所有路由不能在inter-area或者inter-area找到的，都将匹配默认路由；
5. 因为默认路由是Type3 LSA，它将不会被传播到区域之外；
6. Stub Area的一些限制：

• 因为任何种类的区域内，所有路由器必须有相同的数据库；为了确保满足这个要求，所有stub area内的路由器将hello包的E-bit设定为0，任何E-bit为1的都与其他路由器形成邻接；
• 虚拟链路不能通过stub area；
• 在stub area内不能有ASBR；因为ASBR发送Type 5消息，而Type 5消息是不能够在Stub area内出现的；
• 一个Stub area允许有多个ABR，因为有默认路由存在，内部路由器不能识别到ASBR的最佳路径；

Totally Stubby Area

1. Cisco 私有，在stub area基础上，继续block Type3message；
2. 使用默认路由到达本区域以外所有区域；
3. ABR将阻止Type 3  4  5，唯一的例外是发布默认路由的Type 3 LSA；

Not-so-stubby areas(NSSA)

1. NSSA 允许外部路由在区域内传播，同时对其余的自治系统保留stub area属性；
2. NSSA内的ASBR将产生Type 7的LSA来传播外部路由；这些Type 7 LSA将在NSSA内传播，但会在ABR被阻止；
3. Type 7 LSA有一个P-bit；NSSA ASBR有选项可以修改此P-bit；如果设定为1，那么Type 7将被转换为Type 5然后传播到其他区域；如果设定为0，则Type 7将不会传播到NSSA以外的区域；

路由表

1. 一条路由的cost是到目的地所有出口接口cost之和；
2. LSA使用16-bit记录cost，范围是 1到65535；

Destination Type

1. 每一个路由条目，可以分类为networ或者router；
2. Network条目是网络地址，数据包可以根据此类条目被路由；这些目的地址被录入路由表中；
3. Router条目用来路由至ABR或者ASBR；如果路由器需要发送包到inter-area地方它必须知道怎样找到ABR；如果一个包要发送到external目的地，路由器必须知道怎样到达ASBR；路由器在另外一个地方保存这个信息；使用命令 show ip ospf border-routers 查看；

    

   每个条目最后的数目是SPF算法反复安装此条目的次数。

 Path Types

     每条到一个网络的路由将归属于4种路径类型的其中一种：

1. Intra-area paths。到达与路由器相连区域目的地的路由；
2. Inter-area paths。到达OSPF自治区域以内其他区域的路由；此路径类型将经过至少一个ABR；
3. Type 1 external paths。达到OSPF自治区域以外的路由；ASBR负责给外部路由赋予一个OSPF的cost；Type 1 的cost是路由本身cost和到达ASBR的cost之和；
4. Type 2 external paths。达到OSPF自治区域以外的路由；cost只算路由本身cost，不加到达ASBR的cost；OSPF默认使用E2 path；

    ★OSPF使用最长掩码匹配，如果遇到相同掩码，使用以下顺序挑选路由：

1. Intra-area paths;
2. Inter-area paths;
3. E1 external paths;
4. E2 external paths;

     ★OSPF支持等cost负载均衡；如果多条相同cost，相同path type的路由存在，那么OSPF将会利用负载均衡同时使用；默认最多同时使用4条，使用命令maximum-paths可以改到最大6条；

OSPF包格式

   ★IP包头89封装OSPF包，IP包设定TTL 1确保OSPF包只在直连的邻居间传递，TOS设定为高优先级110 （Internetwork Control Precedence）；

   ★OSPF packet header 对所有OSPF包都相同；OSPF Packet Data使用各自不同的数据结构；

   1. The Packet Header

     所有OSPF包都以这个24 octer的头开始

 

• Version：OSPF版本，目前为2；
• Type：1--Hello；2--Database Description；3--Link State Request；4--Link State Update；5--Link State Acknowledgement；
• Packet length：OSPF包长度，包括包头；
• Router ID：产生此包的路由器ID；
• Area ID：产生此包的区域ID；如果是在virtual link上面的包，Area ID为0.0.0.0，因为virtual link被认为是backbone的一部分；
• Checksum：包括包头的标准checksum；
• AuType：0--Null ，Au部分不会检查，可以是任意数据；1--Au 部分最多包含64 bits的口令；2--Au部分包含Key ID， Authentication Data Length 和 Cryptographic Sequence Number；

2.  OSPF hello packet

 

• Network Mask:  发送接口的子网掩码；如果此掩码跟接受接口的掩码不匹配，包将丢弃；
• Hello INterval：发送、接受路由器必须有相同，否则不能建立邻居关系；
• Options：增加兼容性，路由器可以因为此值不兼容而拒绝建立邻居关系；
• Router Priority：用于DR、BDR选举，为0则不能成为DR或者BDR；
• Router Dead Interval：未收到Hello包之前等待时间；双方必须有相同的interval才能建立邻居关系；
• Designated Router：网络上DR接口的地址（不是Router ID）；如果没有DR（还没选举或者网络类型不用DR）则填写为 0.0.0.0;
• Backup DR: 参考上面；
• Neighbor：所有有效邻居列表；

3. Database Description Packet

DD packet在邻接关系建立过后使用。

 

• Interface MTU：以octet为单位，表明源接口允许的最大IP包的大小；在virtual link上设定为0x0000；
• Options：允许路由器选择不发送部分LSAs给不支持特定功能的邻居；
• I-bit：第一个DD packet设为1，其他后续的设为0；
• M-bit：More bit，1表明还不是最后一个包；最后一个包设为0；
• MS-bit：Master/Slave bit，1意味着发送者是master，slave为0；
• DD sequence number：Master设定，并在后续包中增加；
• LSA Headers：源路由器Link state database的部分或者所有LSA 头；

 4. Link State Request Packet

当路由器收到DD包过后，有可能有在其database里面没有的条目，于是将这些条目放入Request包中；路由器发送一个或多个Link State Request包请求LSA；注意，包是通过Type, ID 和 发布路由器来唯一确定LSA的，而不是通过具体实例（sequence number， checksum 和 age）；所以请求的是最新的是LSA，不论是否是真正想要的那个；

 

5．Link State Update Packet

包含一个或多个LSA，用于传播LSA和响应LSA Update；只发送给直连的邻居（只有1跳）；

 

• Number of LSAs：包含的LSA数量；
• LSAs：完全的LSA；每个包可以有多个LSA，直到达到链路允许的最大包大小；

6.  Link State Acknowledgement Packet

用于保证LSA可靠传播；每一个收到的LSA都必须明确的确认；一个ACK包可以包含多个LSA headers；