3.CCNP闫辉视频笔记OSPF

123sw

简介
　　

• OSPF（开放式最短路由优先协议）
  
• IGP
  
• LS 发送的是LSA(链路状态通告Link Status Advertisement)，包含的是拓扑信息。加入LSDB，用SPF计算出Routing Table
  
• VLSM/CIDR
  
• 四层协议 三层报头中的上层协议号为89
  

• 7中邻接关系
  
• 7中LSA
  
• 5中报文
  
• 3张表
  
  
  
  • 邻居表（邻接数据库）
    
  • 拓扑表（LSDB）
    
  • 路由表（转发数据库）
    
  
  

链路状态协议特点

• 链路状态路由协议比距离矢量路由协议更加了解网络拓扑
  
• 每台路由器都会保存同一区域的拓扑
  
• 不会产生环路
  

OSPF区域

• 两个层次
  
  
  
  • 骨干区域（area 0），或者叫传输区域
    
  • 非骨干区域
    
  
  
• 减少路由表表项
  
  
  
  • OSPF中没有自动汇总的概念，因为OSPF中传递的是LSA，而不是路由条目。
    
  • 不能进行域内汇总，只能进行域间汇总和域外汇总。
    
  
  
• 将拓扑变更的影响限制在一个区域内
  
• 特定LSA泛洪停止在域边界上，不同类型的LSA有不同的传递性
  

名词骨干路由 backbone routersABR area border router 区域边界路由器将其他区域连接到area 0
OSPF邻接关系
在OSFP中，对邻居关系(Neighbor)和邻接关系(Adjacency)严格区分。邻居关系是指三层直连，邻接是指7层FULL邻接关系。

• P2P WAN
  
  
  
  • 两端邻居成为FULL邻接关系
    
  
  
• LAN
  
  
  
  • 邻居与DR和BDR形成FULL邻接关系
    
  • DROTHER之间形成two-way state
    
  
  
• 只有当邻接关系建立起来了，才能交换LSA，并同步LSDB。
  
• LSA是泛洪的。
  

OSPF算法计算
也叫Dijkstra算法

• 同一个区域内的所有路由器拥有相同的LSDB
  
• 度量值称为cost，将每段路径用10^8/BW(bit/s)计算，然后求和，得到整条路径的cost
  

LSA
OSPF和RIP一样，既支持周期发送，也支持触发发送。序列号最小值 0x8000 0001最大值 0x7FFF FFFF
序列号使用的最右边的棒棒糖型空间
OSPF报文类型

• HELLO
  
  
  
  • Hello timer：10s或者30s，取决于接口类型。
    
  • Dead timer是发送周期的4倍，修改hello时间，dead时间将自动变为4倍，反过来，修改了dead不会改变hello。
    
  
  
• DBD（Database Description）
  
  
  
  • LSDB的摘要信息，防止不必要的LSA交换
    
  
  
• LSR（Link-State Request）
  
  
  
  • 请求自己没有的LSA
    
  
  
• LSU（Link-State Update）
  
  
  
  • 包含LSR请求的LSA信息
    
  
  
• LSAck（Link-State Acknowledgment）
  
  
  
  • 确认收到了LSU中的LSA，有多少条LSA，就有多少LSAck进行确认
    
  
  

OSPF的确认机制

• 显示确认 使用LSU确认LSR使用LSAck确认LSU
  
• 隐式确认（基于序列号的确认机制） 不使用额外的报文确认，而是用相同序列的同类型报文进行确认。如DBD
  

OSPF包封装


Router ID的选择：

• 手工配置
  
• 所有状态为UP UP的环回口中选举最大的IP地址
  
• 所有状态为UP UP的物理接口最大的IP地址
  

Router ID和Area ID都可以用点分十进制表示。
HELLO报文

• Router ID
  
• Hello and dead intervals *
  
• Neighbors 包含邻居的RID
  
• Area ID *
  
• Router priority 在P2P接口中，这个字段是没有意义的
  
• DR IP address
  
• BDR IP address
  
• Authentication password *
  
• Stub area flag *
  

*表示建立邻接关系必须协调成功的条目
邻接关系建立过程的7种状态

• Down 初始状态，接口被宣告进OSPF，没有发送任何报文
  
• Init 通过接口发送一份Hello
  
• Two-Way 通过接口收到了一份Neighbor字段包含自身RID的Hello
  
• Exstart 交互3个不带LSA报头的DBD，选择Master/Slave
  
• Exchange 由Master发起的带有LSA报头的DBD信息交互
  
• Loading 交互LSR LSU以及LSAck实现LSDB的同步
  
• Full 一旦LSDB同步，邻接关系到达Full
  

Two-Way状态并不是同时到达的。到达了Two-Way State之后，MA网段将进行DR选举。
在进入Exstart State之后，将交换3个DBD，以确立主从关系（Master/Slave），由RID更大的作为Master。
图中，I指initial，M指more，M/S指Master/Slave。在Exchange State阶段中，由Master主导DBD交换。


OSPF小特性

• MTU更改
  
• 在OSPF中，Loopback口将会处理成一台stub host，其路由以32位主机路由通告出去，可以防止路由黑洞。
  

DR/BDR选举
选举原则

• 参与该MA网段的路由器接口的OSPF优先级，越高越好（0-255），缺省值是1。值为0，表示不参与选举。
  
• 该MA网段所连接的路由器的RID，越高越好。
  

选举时间为wait time，从第一台路由器到达Two-Way State开始计算，默认为40s或者120s，是必须选满的。选举完成之后，就不再进行选举了。与根桥选举不同，根桥选举是时时进行的。特点：

• DR/BDR无法被抢占
  
• DR挂了，BDR会立即抢占成为新的DR，新的BDR通过在所有DROther之间重新选举得出
  
• DR和BDR是接口级别概念，每个MA网段的DR和BDR是单独选举的
  
• BDR并不是必需的，可以使用ip ospf priority 0将除了DR以外的接口置为0。这个在FR中很重要，只将HUB节点作为DR，没有BDR。
  
• 如果一个网段中，没有DR和BDR，所有都为DROther，2-way state，不会有任何邻接关系，也没有任何LSA传递。
  

只要一个接口开启了OSPF进程，该接口会立即监听224.0.0.5，仅当该节点成为DR或BDR时，该接口才会同时监听224.0.0.5和224.0.0.6。所有路由器发送给DR和BDR的报文的目的地址都是.6，DR发给其他路由器的是.5。

OSPF路由器类型ABR 连接骨干区域和非骨干区域ASBR 连接其他路由协议AS
LSA类型

LSA类型1：Router LSA

• 传递范围： 在该区域内泛洪，不穿越ABR
  
• 通告者： 区域内的每个路由器将发送一条Router LSA，用Router ID标识
  
• 包含内容： 纯拓扑信息，包括宣告进该区域的所有直连链路的前缀、掩码和网络类型、度量值
  
• Link-ID： 通告该LSA的RID
  
• ADV Router： 通告该LSA的RID
  

LSA类型2：Network LSA

• 传播范围： 在该区域内泛洪，不穿越ABR
  
• 通告者： DR
  
• 包含内容： 纯拓扑信息，该MA网段所连接的Router的RID、该MA网段的掩码
  
• Link-ID： DR接口的IP地址
  
• ADV Router： DR的RID
  

LSA类型3：Summary LSA
用来传递域间路由的这里的Summary只是一个名字，默认是不做汇总的

• 传递范围： 除了本区域外的所有区域
  
• 通告者： ABR
  
• 包含内容： 纯路由信息，一条域间路由对应一条Summary LSA
  
• Link-ID： 3类LSA路由的前缀
  
• ADV Router： ABR的RID，每跨域一个ABR都会自动改写为该ABR的RID
  

LSA类型4：Summary ASB LSA

• 传递范围： 除了ASBR所在区域的所有区域
  
• 通告者： ABR
  
• 包含内容： 拓扑信息，
  
• Link-ID： ASBR RID
  
• ADV Router： ABR RID，每跨域一个ABR都会自动改写为该ABR的RID
  

LSA类型5：External LSA

• 传递范围： 整个AS
  
• 通告者： ASBR
  
• 包含内容： 纯路由信息，一条域外路由对应一条External LSA
  
• Link-ID： 5类LSA路由的前缀
  
• ADV Router： ASBR的RID，不会改变
  

小特性
O E1和O E2

• 当外部路由引入是，需强制添加Seed Metric（种子度量值）。
  
• 对于OSOF而言，如果将BGP路由重分发进入，默认为1；所有其他外部路由缺省Seed Metric为20。
  
• 当我们更加关心内网路径好坏的时候，可以手动指定类型1，逐跳累加cost。
  
• （config-router）#redistributed eigrp 90 subnets metric-type 1
  

汇总
域间汇总：需要在该区域的所有ABR上实施对3类LSA汇总ospf的汇总是在进程内设置的，不是链路的。
(config-router)#area 0 range 202.10.8.0 255.255.252.0该命令之后可以加cost，调整度量值，也可以加not-advertise，不通告该汇总，这样明细和汇总路由都不会有，相当于路由过滤。但是，这种路由过滤的方法并不推荐。正常做法是：(config)#ip prefix-list 10 seq 10 deny 202.10.8.0/23 ge 24 le 24(config)#ip prefix-list 10 permit 0.0.0.0/0 le 32(config-router)#area 1 filter-list prefix 10 in域外汇总：需要再ASBR上对5类LSA汇总(config-router)#summary-address 192.168.8.0 255.255.252.0

OSPF LSDB过载保护
(config-router)#max-lsa maximum-number改变cost
(config-if)#ip ospf cost <1-65535>或者(config-router)#auto-cost reference-bandwidth ref-bw改变cost计算公式中的分子，ref-bw单位是Mbits，默认是100，也就是10^8bps。
OSPF建邻接的条件

• 相同的hello时间和dead时间
  
• 直连接口属于相同的区域
  
• 使用相同的认证类型和密钥
  
• 相同的末节区域标识
  
• 相同的MTU
  
• 相同的网络类型
  

OSPF特殊区域
Stub区域
目的
　　过滤4/5类LSA
部署条件

• 建议只有一个ABR，否则每个ABR都会发送缺省路由，可能导致内网路由器根据自己的情况选择它认为更近的缺省路由，从而产生次优路径。
  
• 同区域内的所有路由器全部配置为stub路由器
  
• 没有ASBR
  
• 不能是区域0
  
• 没有虚链路
  

部署
(config-router)#area 1 stub
在该区域的所有路由器上部署STUB特性，ABR将入区域方向的4/5类LSA同时过来，同时该ABR会主动向区域内部下放一条O IA的0.0.0.0/0的3类缺省路由，Seed Metric为1。
Area 1成为Stub Area，R2将过滤4/5类LSA，同时将发送缺省路由。部署之前
部署之后

假设Area 1还有一个ABR R6，那么R6也下放缺省路由，可能产生次优路由。防止次优路由的方法：在R6上，使用area 1 default-cost修改默认cost，改高一些。Totally Stub区域
目的
过滤3/4/5类LSA部署
在ABR上部署，内网路由器上并不需要加no-summary参数(config-router)#area 1 stub no-summary部署之后


次末节区域
Not-So-Stubby Areas（NSSA）
过滤4/5类路由允许区域内部有ASBR
NSSA中的ASBR将外部路由重分发进来的时候，就是以7类LSA发送的，仅在NSSA内存在。NSSA中的ABR把从内到外的7类LSA转换成5类LSA，一个NSSA只能有一个ABR（RID最大）充当转换器。 7类LSA与区域是相关的，在R1上以O N2表示，并转换为O E2的5类LSA发送给Area 0。凡是能发送5类LSA的都是ASBR，因此R1的身份变成了ABR/ASBR，也变成了5类LSA的ADV Router。因此，NSSA内部的ASBR R3并不为外界知道，外界知道的是转换器R1作为ASBR。forward address就是用来告知真正需要转发的是R3而不是R1。NSSA中的ABR默认不会向区域内部下放缺省路由，建议下放。下放方法是：(config-router)#area 2 nssa default-information-roginate O N2 0.0.0.0/0 Seed-Metric = 1

完全次末节区域
过滤3/4/5类LSA主动下放缺省路由 O IA 0.0.0.0/0 Seed-Metric = 1(config-router)#area 2 stub no-summary

加表优先级O > O IA > O E1/E2 == O N1/N2

OSPF不规则区域
网络设计时，不要使用不规则区域。不规则区域的产生，大多是由于项目割接。这里提供的是临时应急方案。远离骨干区域的非骨干区域

单点双向重分发
在没有与Area 0直连的ABR上，使用OSPF双进程，启用单点双向重分发。(config)#router ospf 110(config-router)#redistribute ospf 100 subnets(config)#router ospf 100(config-router)#redistribute ospf 110 subnets
缺点：全部是O E2路由。tunnel
在没有与Area 0直连的ABR上，建立一个Tunnel链路连接到离其最近的Area 0中的ABR路由器上。在这两台ABR上对Tunnel配置IP地址为同一个IP子网段，并且将其宣告进OSPF的Area 0.让tunnel状态为Up的条件有3个：（1）配置了tunnel接口的IP地址；（2）配置了源地址和目的地址；（3）源和目的地址之间要有可达的路由。R1(config)#int tunnel 1R1(config-if)#ip add 31.1.1.1 255.255.255.0R1(config-if)#tunnel source 1.1.1.1R1(config-if)#tunnel destination 3.3.3.3R3(config)#int tunnel 3R3(config-if)#ip add 31.1.1.3 255.255.255.0R3(config-if)#tunnel source 3.3.3.3R3(config-if)#tunnel destination 1.1.1.1这样就建立了逻辑接口tunnel。1.1.1.1和3.3.3.3必须有可达路由，这样tunnel口才能up up。在ospf进程内宣告tunnel接口的IP地址，如果此时源地址和目的地址(分别是1.1.1.1和3.3.3.3)也宣告进了ospf进程，将造成ospf邻接关系翻动现象。因此，只有将1.1.1.1和3.3.3.3做成静态路由，就可以同时解决翻动现象和tunnel up up的问题了。
缺点：配置量大且繁琐。
Virtual-Link在没有与Area 0直连的ABR和离其最近的Area 0中的ABR路由器上部署。不能跨域骨干区域和特殊区域。R1(config-router)#area 2 virtual-link 93.3.3.3
R3(config-router)#area 2 virtual-link 91.1.1.1
Virtual-Link是一根按需链路，DoNotAge LSA，简称DNA，也就是说LSA的老化计数器不会计数。Virtual-Link没有Hello时间和Dead时间被分割的Area 0
OSPF认证
不管是链路级认证还是区域级认证，密钥id和密钥字符串是配置在接口（包括Virtual-Link）上的，因此每个网段内保持一致即可。
链路级认证
明文认证
(config-if)#ip ospf authentication-key cisco(config-if)#ip ospf authentication
密文认证
(config-if)#ip ospf message-digest-key 13 md5 cisco(config-if)#ip ospf authentication message-digest区域级认证
明文认证
(config-if)#ip ospf authentication-key cisco(config-router)#area 0 authentication密文认证
(config-if)#ip ospf message-digest-key 13 md5 cisco(config-router)#area 0 authentication message-digest
针对于虚链路认证如果在R1和R2上做了Area 0的区域级认证，由于虚链路是area 0的一部分，因此虚链路上不做认证，邻接关系是起不来的。因此，还需要在虚链路两端配置密钥，并在R3上开启Area 0的区域级认证

OSPF网络类型

• Loopback 只有环回口是Loopback的，其他类型接口都不能改为Loopback无论接口掩码多少，都以/32主机路由通告
  
• Point-To-Point Serial/ISDN BRI/FR point2point SubIf支持组播，没有DR HELLO时间10s
  
• Broadcast Ethernet支持组播，有DR HELLO时间10s
  
• NBMA FR主接口/FR多点子接口不支持组播，有DR HELLO时间30s
  
• Point-To-Multipoint 默认情况不会是这种支持组播，没有DR HELLO时间30s
  
• Point-To-Multipoint Non-Broadcast 默认情况不会是这种 不支持组播，没有DR HELLO时间30s
  

这些网络类型是高层的概念，与物理接口的类型没有一一对应的关系，也就是说，串口可以是点到点的，也可以是广播的。
修改网络类型(config-if)#ip ospf network &#43; TYPE
NBMA
(config-if)#ip ospf network non-broadcast
(config-router)#neighbor &#43; IP地址这里指neighbor只需要单向指就可以了，不需要双向。应用场景：
在帧中继环境中，由于Hub接单和Spoke节点物理相聚很远，一般在Hub上单向指S1/S2/S3就可以了。NUMA中，Hello时间为30s
Point-To-Multipoint
(config-if)#ip ospf network point-to-multipoint
支持组播，有DR自动生成关于直连邻居接口的/32主机路由
Point-To-Multipoint Non-broadcast
(config-if)#ip ospf network point-to-multipoint non-broadcast
不支持组播，无DR自动生成关于直连邻居接口的/32主机路由
在sh ip ospf interface中看不到non-broadcast，只有在sh run中可以看到

OSPF在帧中继中的部署

在帧中继环境中，应用OSPF会比其他环境复杂很多。帧中继概念回顾
星型拓扑PVCDLCI 相当于MAC地址LMI 本地管理接口有三类：ANSI/CISCO/Q933a帧中继映射 本地DLCI与对端IP地址有两种方式：自动映射 Inverse-ARP(目的IP地址为0.0.0.0，本地DLCI )自动开启关闭命令：(config-if)#no frame-relay inverse-arp(config-if)#no arp frame-ralay手工映射只能发送单播，不能发送组播和广播，但是可以发送伪广播伪广播在DLCI自动映射中是自动开启的，在DLCI手工映射中是手工开启的
帧中继拓扑

R1作为HUB节点，R2和R3作为SPOKE节点，分别从R1建立两条PVC通往R2和R3。配置步骤：1.将R1~R6的serial口上，设置封装类型frame-relay，并打上时钟率（模拟器不需要）(conig-if)#encapsulation frame-relay ietf2.在R4~R6上，配置以太网接口IP地址，运行某个IGP（如EIGRP）3.将R4~R6模拟为帧中继交换机(config)#frame-relay switching4.将R4~R6上的serial口上，在数据链路层上，配置为DCE。不能打时钟率（物理层概念）(config-if)#frame-relay intf-type dce5.定义lmi类型(config-if)#frame-relay lmi-type ansi6.在真实环境中，R1、R2、R3之间距离很远，为了使其在逻辑上在同一网段，因此必须在R4~R6上创建tunnel接口如：R4(config)#interface tunnel 45R4(config-if)#tunnel source 45.1.1.4R4(config-if)#tunnel destination 45.1.1.5
R4(config-if)#frame-relay route 102 interface tunnel 45 500(任意一个DLCI号)
目前，通过帧中继自动映射，R1可以ping通R2和R3。但是，R2和R3之间并不能ping通。原因是：当R2 ping R3时，目的IP地址是123.1.1.3，查路由表发现从serial 1/1发出；serial 1/1是帧中继封装的，因此，必须将DLCI号封装进二层。但是，R2上并没有123.1.1.3和DLCI的映射关系。此时，必须手动指定该映射，命令是：R2(config-if)#frame-relay map ip 123.1.1.3 201 broadcast ietfR3(config-if)#frame-relay map ip 123.1.1.2 301 broadcast ietf
这时，R2和R3可以相互ping通，R2的ping先发给R1，再发给R3。
但是，此时，R1并不能ping通自己。即R1#ping 123.1.1.1是不通的。解决方法是：在R1上手动指定123.1.1.1的映射R1(config-if)#frame-relay map ip 123.1.1.1 102 broadcast ietfping包先从R1发给R2，再从R2发回R1。不仅在帧中继环境中，在PPP或HDLC中，也是这样的。只有在以太网环境中，是在接口上打了个环，就通了。
帧中继环境中的OSPF
假设帧中继环境中，只有自动映射，将所有的手工映射先删除掉。
NBMA网路类型
1.为了建立邻居，需要在Hub节点手工指Neighbor，SPOKE节点不需要回指。R1(config-router)#neighbor 123.1.1.2R1(config-router)#neighbor 123.1.1.3

2.由于轴幅型拓扑，只有HUB节点连接了所有其他节点。默认情况下，选举DR/BDR，可能造成某些节点缺乏某些路由信息。为了保证路由传递没问题，需要手工修改接口的OSPF优先级，保证HUB为DR，spoke节点为DRother。R1(config-if)#ip ospf priority 255R2(config-if)#ip ospf priority 0
R3(config-if)#ip ospf priority 0
此时，R1#ping 2.2.2.2 source 1.1.1.1R1#ping 3.3.3.3 source 1.1.1.1
都是通的，但是R2#ping 3.3.3.3 source 2.2.2.2不通。原因是缺少映射。
3.为了保证spoke节点所连接的下游网段内的PC可以互访，需要在spoke节点彼此指手工FR映射。R2(config-if)#frame-relay map ip 123.1.1.3 201 broadcast ietfR3(config-if)#frame-relay map ip 123.1.1.2 301 broadcast ietf此时，R2#ping 3.3.3.3 source 2.2.2.2就通了。

broadcast网路类型
在R1~R3上，指定广播类型。由于支持组播发送，不需要手工指neighbor（FR Map开启伪广播功能）(config-if)#ip ospf network broadcast
同样，需要手动指定优先级R1(config-if)#ip ospf priority 255R2(config-if)#ip ospf priority 0
R3(config-if)#ip ospf priority 0彼此指手工FR映射。R2(config-if)#frame-relay map ip 123.1.1.3 201 broadcast ietfR3(config-if)#frame-relay map ip 123.1.1.2 301 broadcast ietf
P2MP Non-broadcast网络类型
(config-if)#ip ospf network point-to-multipoint non-broadcast
为了建立邻居，需要在Hub节点手工指Neighbor，SPOKE节点不需要回指。R1(config-router)#neighbor 123.1.1.2R1(config-router)#neighbor 123.1.1.3在这种情况下，因为不选DR/BDR，不需要手工修改接口OSPF优先级不需要手工帧中继映射，因为/32的主机路由
P2MP网络类型
(config-if)#ip ospf network point-to-multipoint
不需要指Neighbor不需要修改OSPF优先级不需要手工映射在帧中继网络环境中，使用P2MP是最理想的。但是，在考试中，一般会考“hub节点为P2MP，spoke节点为P2P”。更改网络类型，然后修改Hello时间，使其一致。此时，R2和R3之间ping不通，但是下游主机是可以ping通的。即：R2#ping 3.3.3.3 不通
R2#ping 3.3.3.3 source 2.2.2.2 通

OSPF高级特性
注入缺省路由
1.R1(config-router)#default-information originateR1(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 INTERFACE
2.R1(config-router)#default-information originate always不管有没有0.0.0.0 0.0.0.0缺省路由，R1都会主动下放缺省路由
被动接口
OSPF的被动接口不能发送、接收任何报文。(config-router)#passive-interfac loopback 0
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