OSPF基礎(chǔ)概念

1、WORD格式OSPF 根底概念OSPF特點(diǎn)：? 支持無(wú)類域間路由 CIDR ? 無(wú)路由自環(huán) 區(qū)域內(nèi)無(wú)環(huán)，域間和外部路由還可能存在環(huán)路? 收斂速度快? 使用 IP組播收發(fā)協(xié)議數(shù)據(jù)? 支持多條等值路由 ECMP? 支持協(xié)議報(bào)文的認(rèn)證 同時(shí)支持明文和密文認(rèn)證OSPF最顯著的特點(diǎn)是使用鏈路狀態(tài)算法， 區(qū)別于早先的路由協(xié)議使用的距離矢量算法， 因此，本文首先介紹鏈路狀態(tài)算法的路由計(jì)算根本過(guò)程。每個(gè)路由器通過(guò)泛洪鏈路狀態(tài)通告 LSA向外發(fā)布本地鏈路狀態(tài)信息例如使能 OSPF的端口，可到達(dá)的鄰居以及相鄰的網(wǎng)段等等。每一個(gè)路由器通過(guò)收集其它路由器發(fā)布的鏈路狀態(tài)通告以及自身生成的本地鏈路狀態(tài)通告，形成一個(gè)鏈路狀

2、態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù) LSDB。 LSDB描述了路由域內(nèi)詳細(xì)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造。所有路由器上的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)是一樣的。通過(guò) LSDB，每臺(tái)路由器計(jì)算一個(gè)以自己為根，以網(wǎng)絡(luò)中其它節(jié)點(diǎn)為葉的最短路徑樹(shù)。通過(guò)每臺(tái)路由器計(jì)算的最短路徑樹(shù)得出了到網(wǎng)絡(luò)中其它節(jié)點(diǎn)的路由表。Router-id(路由器標(biāo)識(shí) ) ：用一個(gè) 32 位地址表示，在 OSPF中router-id 用于唯一標(biāo)識(shí)一臺(tái)設(shè)備。OSPF中router-id 指定有兩種方式：手動(dòng)指定、自動(dòng)選舉1、手動(dòng)指定：為每一個(gè)進(jìn)程手工指定一個(gè)ROUTER-ID。手工指定優(yōu)先于自動(dòng)選舉。2、自動(dòng)選舉：（ 1優(yōu)先選舉本地邏輯接口 IP地址大的一個(gè)（ 2如果沒(méi)有邏輯接口，會(huì)選擇本

3、地活動(dòng)的物理接口 IP地址大的一個(gè)。OSPF的區(qū)域劃分1、骨干區(qū)域 : 區(qū)域 0為骨干區(qū)域0.0.0.02、非骨干區(qū)域：普通區(qū)域和特殊區(qū)域stub 、totally stub、 nssa、 totally nssaOSPF的多區(qū)域場(chǎng)景下， 所有的非骨干區(qū)域都必須和骨干區(qū)域相連， 非骨干區(qū)域之間不能互聯(lián)。 主要目的是為了防止 OSPF環(huán)路。專業(yè)資料整理WORD格式ABR：區(qū)域邊界路由器什么設(shè)備會(huì)成為 ABR？1、設(shè)備連接多個(gè)區(qū)域2、有一個(gè)接口被宣告進(jìn)了區(qū)域03、在區(qū)域 0骨干區(qū)域內(nèi)有一個(gè)活動(dòng)的鄰接關(guān)系如果只滿足前 2個(gè)條件只能說(shuō)明是一個(gè)假ABR功能缺陷，同時(shí)滿足三個(gè)條件是真的ABRASBR：自治

4、系統(tǒng)邊界路由器，連接 OSPF的同時(shí)也連接了其它的協(xié)議，需要在該設(shè)備上配置雙向重分發(fā)實(shí)現(xiàn)互通。內(nèi)部路由器 Internal Router：內(nèi)部路由器是指所有所連接的網(wǎng)段都在一個(gè)區(qū)域的路由器。屬于同一個(gè)區(qū)域的IR維護(hù)一樣的 LSDB 。區(qū)域邊界路由器 Area Border Router：區(qū)域邊界路由器是指連接到多個(gè)區(qū)域的路由器。ABR 為每一個(gè)所連接的區(qū)域維護(hù)一個(gè)LSDB 。骨干路由器 Backbone Router：骨干路由器是指至少有一個(gè)端口或者虛連接連接到骨干區(qū)域的路由器。包括所有的ABR 和所有端口都在骨干區(qū)域的路由器。AS邊界路由器 AS Boundary Router：AS邊界路由

5、器是指和其他 AS中的路由器交換路由信息的路由器，這種路由器向整個(gè)AS通告 AS外部路由信息。AS邊界路由器可以是內(nèi)部路由器IR，或者是 ABR ，可以屬于骨干區(qū)域也可以不屬于骨干區(qū)域。華為路由協(xié)議優(yōu)先級(jí)列表： (華為支持修改路由協(xié)議的外部?jī)?yōu)先級(jí)，但是內(nèi)部?jī)?yōu)先級(jí)為系統(tǒng)默認(rèn)無(wú)法修改，優(yōu)先級(jí)越小越優(yōu) )專業(yè)資料整理WORD格式OSPF根本配置：ospf 1area 0.0.0.0network 12.1.1.0 0.0.0.255AR1dis curr se ospfV200R003C00#ospf 1area 0.0.0.0network 12.1.1.0 0.0.0.255AR1dis osp

6、f 1 interOSPF Process 1 with Router ID 11.1.1.1InterfacesArea: 0.0.0.0(MPLS TE not enabled)IP AddressTypeStateCostPriDRBDR12.1.1.1BroadcastWaiting 110.0.0.00.0.0.0OSPF的接口下宣告：interface GigabitEthernet0/0/0ip address 12.1.1.2 255.255.255.0ospf enable 1 area 0.0.0.0OSPF查看鄰居狀態(tài)：AR2dis ospf peer briefOSPF

7、 Process 1 with Router ID 2.2.2.2Peer Statistic Information-Area IdInterfaceNeighbor idState0.0.0.0GigabitEthernet0/0/011.1.1.1Full-注：?jiǎn)螀^(qū)域的 OSPF不需要配置區(qū)域 0 ，多區(qū)域需要配置區(qū)域 0，并且所有的非骨干區(qū)域都必須和骨干區(qū)域相連。專業(yè)資料整理WORD格式OSPF協(xié)議報(bào)文通過(guò) IP承載，協(xié)議 ID=89.專業(yè)資料整理WORD格式OSPF頭部構(gòu)造：Version #TypePacket LengthRouter IDArea IDChecksumAuTyp

8、eAuthenticationAuthenticationVersion: (2=ospfv2 3=ospfv3)Type: 攜帶的報(bào)文類型packet length:報(bào)文長(zhǎng)度Router ID:攜帶報(bào)文通告者的Router-idArea ID:攜帶報(bào)文發(fā)送接口所在的area idchecksum: 效驗(yàn) OSPF報(bào)文完整性專業(yè)資料整理WORD格式Auth Type: 0=不認(rèn)證1= 明文認(rèn)證2= 密文認(rèn)證專業(yè)資料整理WORD格式Auth Data：認(rèn)證數(shù)據(jù)專業(yè)資料整理WORD格式OSPF報(bào)文類型：OSPF報(bào)文可以通過(guò)組播和單播的方式發(fā)送，如果用組播發(fā)送，會(huì)用到兩個(gè)組播地址 224.0.0.5

9、 ALLSPFRouters 224.0.0.6 ALLDRouters HELLO ：發(fā)現(xiàn)、建立和維護(hù)鄰居關(guān)系。DBD ：數(shù)據(jù)庫(kù)描述報(bào)文，通告本地LSDB(鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù) )中所有 LSA鏈路狀態(tài)通告，就是所謂的鏈路信息的摘要信息 LSA的頭部?jī)?nèi)容進(jìn)展通告LSR：收到 DBD 報(bào)文后需要將 DBD 報(bào)文中的 LSA 的摘要信息和本地的 LSDB做比照，將本地不存在的 LSA存放到“鏈路狀態(tài)請(qǐng)求列表 中，通過(guò) LSR報(bào)文請(qǐng)求這些不存在的LSA.LSU: 收到 LSR后，通過(guò) LSU回復(fù)具體的 LSA。LSACK： 收到 LSU后通過(guò) LSACK確認(rèn)接收到的 LSA 。OSPF支持的網(wǎng)絡(luò)類型：1

10、、點(diǎn)到點(diǎn)2、播送網(wǎng)3、非播送網(wǎng)專業(yè)資料整理WORD格式4、點(diǎn)到多點(diǎn)5、虛鏈路OSPF如何判斷一個(gè)接口所屬的網(wǎng)絡(luò)類型？通過(guò)接口的二層封裝協(xié)議判斷，如下表所示：專業(yè)資料整理WORD格式接口封裝協(xié)議網(wǎng)絡(luò)類型專業(yè)資料整理WORD格式IEEE802.3EthernetIIATMFream relayBroadcastNon BroadcastPoint-to-MultiPoint手專業(yè)資料整理WORD格式動(dòng)專業(yè)資料整理WORD格式P2PHDLCVirtual-LinkPoint-to-PointVirtual-link專業(yè)資料整理WORD格式不同網(wǎng)絡(luò)類型中報(bào)文的發(fā)送方式網(wǎng)絡(luò)類型HELLODBDLSRLS

11、ULSACK播送網(wǎng)組播單播單播單播/組播單播/ 組播非播送網(wǎng)單播單播單播單播單播點(diǎn)到點(diǎn)組播組播組播組播組播點(diǎn)到多點(diǎn)組播單播單播單播單播虛鏈路單播單播單播單播單播不同網(wǎng)絡(luò)類型中報(bào)文通告間隔網(wǎng)絡(luò)類型HELLO IntervalDead IntervalPoll IntervalRetransmitTimer播送網(wǎng)10秒40秒無(wú)5秒非播送網(wǎng)30秒120秒120秒5秒點(diǎn)到點(diǎn)10秒40秒無(wú)5秒點(diǎn)到多點(diǎn)30秒120秒無(wú)5秒虛鏈路10秒友商40秒無(wú)5秒None專業(yè)資料整理WORD格式HELLO報(bào)文構(gòu)造：重要字段解釋：Network Mask：發(fā)送 Hello 報(bào)文的接口的網(wǎng)絡(luò)掩碼。HelloInterval

12、 ：發(fā)送 Hello 報(bào)文的時(shí)間間隔。單位為秒。Options：標(biāo)識(shí)發(fā)送此報(bào)文的 OSPF路由器所支持的可選功能。具體的可選功能不在本課程的討論X圍之列。DC: 如果置 1標(biāo)識(shí)按需電路DN DownBit ：如果置 1，用于 LSA的防環(huán)。E: 如果置 1，表示可以接收外部路由，如果為 0，不能接收外部路由。N/P ：如果在 HELLO或者 DBD 報(bào)文中置位，說(shuō)明該報(bào)文來(lái)自于 NSSA區(qū)域。如果在 LSA中置 1，說(shuō)明 LSA需要進(jìn)展 7轉(zhuǎn)5.Rtr Pri：發(fā)送 Hello 報(bào)文的接口的 Router Priority ，用于選舉 DR和BDR 。RouterDeadInterval：宣告

13、鄰居路由器不繼續(xù)在該網(wǎng)段上運(yùn)行OSPF的時(shí)間間隔，單位為秒，通常為四倍HelloInterval 。Designated Router：發(fā)送 Hello 報(bào)文的路由器所選舉出的 DR的 IP地址。如果設(shè)置為 0.0.0.0，表示未選舉 DR 路由器。Backup Designated Router：發(fā)送 Hello 報(bào)文的路由器所選舉出的 BDR 的IP地址。如果設(shè)置為 0.0.0.0，表示未選舉 BDR路由器。Neighbor：鄰居路由器的 Router ID列表。表示本路由器已經(jīng)從該鄰居收到合法的Hello 報(bào)文。OSPF鄰居和鄰接的關(guān)系鄰居：普通朋友鄰接：好閨蜜專業(yè)資料整理WORD格式O

14、SPF中鄰居狀態(tài)機(jī)有 8種：1、Down2、Attempt (只存在于 NBMA非播送網(wǎng))3、Init4、2way上面的 4個(gè)狀態(tài)主要用于鄰居建立5、Exstart6、Exchange7、loading8、FULL上面的 4個(gè)狀態(tài)主要用于鄰接的建立注：在 OSPF中所有路由器之間都可以建立鄰居關(guān)系，但是只有滿足條件的設(shè)備才能建立鄰接關(guān)系。 Down這是第一個(gè)OSPF鄰居狀態(tài)，在這個(gè)狀態(tài)下路由器沒(méi)有從鄰居那收到任何信息包括hello包，不過(guò)在這個(gè)狀態(tài)下，路由器可以主動(dòng)發(fā)出hello包給自己的鄰居。當(dāng)路由器之間是Full狀態(tài)的時(shí)候，如果在RouterDeadInterval時(shí)間段內(nèi)4 倍的默認(rèn)He

15、lloInterval沒(méi)有從鄰居收到任何hello包，或者手工配置的鄰居信息被移除，那么鄰居狀態(tài)會(huì)從Full變?yōu)?Down.AttemptAttempt狀態(tài)僅僅存在與NBMA(Non-Broadcast Multiple Access非播送多路訪問(wèn)) 網(wǎng)絡(luò)中手工配置鄰居的情況下。在這個(gè)狀態(tài)下， 路由器發(fā)送單播的hello包給鄰居， 而且在 dead interval超時(shí)之前沒(méi)有收到鄰居發(fā)過(guò)來(lái)的hello包。Init專業(yè)資料整理WORD格式Init 狀態(tài)說(shuō)明了路由器已經(jīng)收到了來(lái)自鄰居發(fā)送的從鄰居承受 hello 包時(shí)，封包里面應(yīng)該包含發(fā)送的hello 包，但是 hello 包中沒(méi)有包含發(fā)送者的

16、RID 信息，以確保這是一個(gè)可認(rèn)知的 hello 包。RID。當(dāng)路由器專業(yè)資料整理WORD格式2-Way2-Way 狀態(tài)說(shuō)明了兩臺(tái)路由器之間已經(jīng)建立了雙向的，每一個(gè)路由器都已經(jīng)收到了對(duì)方的hello包。這個(gè)狀態(tài)發(fā)生在路由器收到了一個(gè)包含自己Router ID 的 hello包。在這個(gè)狀態(tài)下， 路由器決定是否要去跟鄰居建立鄰接關(guān)系。在播送和NBMA網(wǎng)絡(luò)類型中，一個(gè)路由器僅與designated router (DR)和 backup designated router (BDR)建立Full狀態(tài)關(guān)系，而和其他路由器最終停留在2-way 狀態(tài)。在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)類型中，路由器和所有相連接的路由

17、器最終都到達(dá)Full狀態(tài)。在 2-Way 狀態(tài)的完畢之前，播送網(wǎng)絡(luò)和NBMA網(wǎng)絡(luò)類型中的DR和 BDR選舉出來(lái)。注意：在init狀態(tài)下承受到鄰居發(fā)來(lái)的Database Descriptor (DBD)包也會(huì)導(dǎo)致路由器轉(zhuǎn)變成2-way 狀態(tài)。Exstart一旦 DR和 BDR選舉出來(lái)，真正的鏈路狀態(tài)信息交換才會(huì)發(fā)生在路由器和DR， BDR之間。在 Exstart狀態(tài)下，路由器和它的DR, BDR建立了一種master-slave的關(guān)系并且選擇一個(gè)初始的sequence number來(lái)形成臨接。擁有更高的Router ID的路由器將會(huì)成為master 并且開(kāi)場(chǎng)交換信息，同時(shí)master 也是唯一一

18、個(gè)可以增加 sequence number 的路由器。需要注意的是， 邏輯上可以認(rèn)為 DR/BDR中擁有更高的 Router ID 的一個(gè)可以成為 master 。但是請(qǐng)記住， DR/BDR的選舉可能會(huì)因?yàn)槭止づ渲昧藀riority而不一樣，不僅僅依賴與Router ID。因此有可能DR會(huì)在這個(gè)狀態(tài)下充當(dāng)slave 狀態(tài)。專業(yè)資料整理WORD格式Exchange在 Exchange 狀態(tài)下， OSPF路由器交換database descriptor (DBD)包。 DBD包含了鏈路狀態(tài)通告(LSA) 頭部文件，并且描述了整個(gè)鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容。每一個(gè) DBD報(bào)文都含有一個(gè)sequence number，并且這個(gè)會(huì)每一次被master增加。在Exchange 狀態(tài)下，路由器同時(shí)會(huì)發(fā)送鏈路狀態(tài)請(qǐng)求報(bào)文LSR和鏈路狀態(tài)更新報(bào)文LSU。接收到的DBD報(bào)文會(huì)和路由器鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)展比較以確保是否有任何新的或者更多的鏈路狀態(tài)信息是可用的。Loading在 Loading 狀態(tài)下，發(fā)生的是真正的鏈路狀態(tài)信息交換?；?DBD報(bào)文所提供的信息，路由器會(huì)發(fā)送鏈路狀態(tài)請(qǐng)求報(bào)文。鄰居會(huì)在鏈路狀態(tài)更新報(bào)文中提供相應(yīng)的鏈路狀態(tài)信息。在臨接關(guān)系下，如果一個(gè)路