OSPF 开放最短路径优先链路状态型路由选择协议

OSPF 开放最短路径优先链路型选择

OSPF特点：
非专有型
非常好的扩展能力（体系化设计）

度量值：OSPF使用成本（COST）的值作为其路由度量值。缺省的成本度量值是基于介质带宽
OSPF路由表形成原理：
OSPF路由器通告他们的是链路状态，每个路由器通过获得的链路状态建立一个链路状态数据库，然后运行SPF算法计算出到每个目的地的成本。选择成本最低 的路径放到路由表中。
OSPF的5种数据包类型：
1 HELLO包
2 数据库描述数据包
3 状态请求
4 链路状态更新
5 链路状态确认

 

OSPF接口的7种状态
1 DOWN
2 INIT 初始
OSPF路由器以固定时间间隔（10S）发送HELLO数据包
3 TWO-WAY 双向
4 EXSTART 准启动
EXSTART状态是用类型2的数据库描述（DBD ，也被称为DDP）数据包建立；两个路由器用DBD数据包来协商它们之间主从关系
5 EXCHANGE 交换
邻居路由器使用类型2的数据包来互相发送它们的链路状态信息。
6 LOADING 加载
路由器用类型3的数据包（链路状态请求，LSR）来请求更完整的信息。当路由器接到一个LSR,它会用类型4的链路状态更新（LSU）数据包进行回应。
7 FULL ADJACENCY 全吡邻
加载结束后，路由器变成全吡邻状态，每台路由器都保存一张吡邻路由器列表（既吡邻数据库）

OSPF网络类型
OSPF自动识别的三种类型
1广播型多路访问                      选举DR
2非广播型多路访问NBMA              不选举DR
3点对点型                            选举DR
网管手工配置4 点对多点型网络       不选举DR

DR指定路由器（Designated router）
DR功能：1 与该网络上所有其他路由器建立吡邻关系
2 担任该网络的“发言人”，向其它网络发送列出了所有本地路由器的LSA.
备用指定路由器   BDR
BDR也与网络上其它所有路由器建立吡邻关系，但是它不发送路由更新信息和网络LSA.
在点对点网络种，不需要选举DR或BDR，两台路由器建立全吡邻关系。

HELLO协议
HELLO数据包的寻址地址为多目组播地址 224.0.0.5，该地址代表所有OSPF路由器。
在多路访问和点对点网络上 每隔10秒发送一次。
在NBMA网络，每隔30秒发送一次。

OSPF的运行步骤
1建立路由器吡邻关系
路由器ID,如果没有环回接口地址，则选择路由器上最高的IP地址，如果有环回接口地址，则选择环回接口地址种最高的IP地址
选择路由器ID后，通过多目组播发送HELLO包，进入INIT状态,再进入双向状态。
2选举一个DR和BDR（如果需要的话）
路由器之间选举DR/BDR 通过路由ID和优先级来确认DR/BDR,
OSPF路由器都有相同的缺省优先级值1，我们可以在OSPF接口上设置一个在0－255之间的优先级值，其中0的优先级将阻止该路由器在该接口上被选举 DR/BDR.
一个路由器可是既是DR，也是BDR
3发现路由
EXSTART状态的目的是在两个路由器之间建立主、从关系，在DBD数据包中宣告最高路由器ID的路由器为主路由器
然后路由器进入EXCHANGE状态
4选择合适的路由
OSPF采用成本（COST）度量值来决定到目的地地最佳路径。缺省地成本度量值为介质带宽
一般来说，成本度量值随链路速率地增大而降低。
这里采用最短路径优先（SPF）算法 （DIJKSTRA算法）
SPF算法：将本地路由器到目的地网络之间所有链路成本相加求和
SPF保持计时器的作用（SPF holdtime）：防止链路快速DOWN和UP,从而导致路由器不断运行SPF算法计算新的路由表，而且使链路状态数据库不能收敛。
SPF holdtime 缺省为10秒
5维护路由信息
新链路状态信息的LSU 如何发送
1 在点对点型网络上，不存在DR/BDR，LSU被发送给224.0.0.5
所有OSPF路由器都接收发往该地址的数据包
2 在一个多路访问型网络中，存在DR/BDR;
当DR/BDR需要发送LSU,它会发送给224.0.0.5（所有OSPF路由器）；而非DR/BDR需要发送LSU，它们会发送给 224.0.0.6（所有DR/BDR路由器地址）

重点注意：即使链路状态没有发送变化，OSPF路由信息也会被周期性刷新，每个LSA条目都有它自己的生存计时器，缺 省为30分钟

OSPF配置特性：
1 OSPF 进程ID
ROUTER(CONFIG)#ROUTER OSPF PROCESS-ID(1-65535)

ROUTER(CONFIG-ROUTER)#NETWORK ADDRESS WILDCARD-MASK AREA AREA-ID
2 为提高稳定性而配置一个环回地址
作用：使路由器ID固定为环回地址，而不会随端口地址变化而变化
ROUTER(CONFIG)#interface loopback0
ROUTER(CONFIG-INT)#ip address

3 修改OSPF路由器优先级（0-255）
ROUTER(CONFIG-INT)#ip ospf priority number

4修改链路成本
CISCO IOS 链路成本公式 100000000/带宽
ROUTER(CONFIG-INT)#ip ospf cost number

5配置认证

6配置OSPF计时器
ROUTER(CONFIG-INT)#ip ospf hello-interval seconds
ROUTER(CONFIG-INT)#ip ospf dead-interval seconds

NBMA(非广播型网络中的OSPF)
全互联帧中继
一个OSPF网络不支持广播，我们可以手工为其指定邻居。
部分互联帧中继
点对点 点对多点

多区域OSPF
OSPF准许将大型OSPF网络分隔为很多小的，教容易管理的区域。
一个OSPF区域最好不要超过50台路由器
体系化路由：将一个大型化网络分解为多个小区域的能力
OSPF体系化路由的优点：
1 SPF计算频率降低
2 路由表变小
3 链路状态更新（LSU）额外开销降低

OSPF路由器类型 区域0＝主干区域
1内部路由器 所有接口都在同一个区域内地路由器
2主干路由器 连接到OSPF网络主干区域地路由器（它们至少由一个接口连接到区域0）
3区域边界路由器(ABR) 连接到多个区域接口的路由器
4自治系统边界路由器（ASBR）至少有一个到外部网络的接口和另一个在OSPF内的接口的路由器。
ASBR可以将两种外部路由发送OSPF中，类型1 （E1）和类型2（E2）。
E1由随着在系统中的传播会增加其度量值
E2路由在整个区域中保持不变
一台路由器连接区域0和区域1，以及一个非OSPF网络，可以被看做是一台ABR,一台ASBR和一台主干路由器

OSPF区域类型
标准区域 一个标准区域能够接受链路更新和路由归纳
主干区域 主干区域总被标注为区域0
末节区域 这个区域不接受那些关于本自治系统以外的路由信息，比如来自非OSPF源的路由，如果路由器需要去自治系统以外的网络，使用缺省路由
完全末节区域 这种区域不接受外部自治系统AS路由或来自本自治系统内其它区域的归纳路由。如果路由器需要去自治系统以外的网络，使用缺省路由（CISCO专有特性）
次末节区域（NSSA）与末节区域类似，但是它能接受有限数量的外部路由，（类型7 LAS）

链路状态通告（LSA）类型
lsa 类型1 路由器链路条目（O-OSPF）
由各个路由器为它所属的各区域而生成，描述路由器到该区域链路的状态。只在特定区域内扩散

lsa 类型2 网络链路条目（O-OSPF）
由指定路由器(DR)在多路访问型网络中所生成。类型2LSA描述连接到某个网络的一组路由器。这些条目只在包含该网络的区域内进行扩散

lsa 类型3 汇总链路条目（IA-OSPF区域间）
由ABR产生，描述ABR和其某各本地区域各内部路由器之间的链路。这些条目通过主干区域被扩散到其它路由器。

lsa 类型4 汇总链路条目（IA-OSPF区域间）
由ABR产生，LSA被通过主干区域扩散到其他的ABR.描述到ASBR的可达性。 这些条路将不被扩散到完全末节区域。

lsa 类型5 自治系统外部链路条目（E1-OSPF外部类型1）
                               （E2-OSPF外部类型2）
由ASBR产生，描述到自治系统外部目的地地路由。它们被扩散到OSPF自治系统内除了末节，完全末节和次末节以外地区域。

lsa 类型6 多目组播OSPF
它不被CISCO所实施

lsa 类型7 自治系统外部链路条目 （N1-OSPF NSSA 外部类型1）
                                （N2-OSPF 外部类型2）
由一个连接到NSSA地ASBR产生。可以在NSSA内进行扩散。并可以被ABR转换为类型5地LSA消息。

配置OSPF在多个区域上运行

1扩散LSU到多个区域
2更新路由表

使用和配置OSPF的多区域组件
配置ABR和ASBR

配置OSPF路由归纳
1区域间路由归纳 在ABR上完成，被应用来自各区域内的路由。
router(config-router)#area area-id range address mask
2外部路由归纳 是针对通过再发布被注入到OSPF网络中的外部路由；通常只有ASBR才能归纳外部路由
router(config-router)#summary-address address mask

使用末节和完全末节区域
末节和完全末节区域的标准
1该区域只有一个出口，或者该区域有多个出口（ABR），但到外部区域的路由不惜采用最佳路径
2该区域不需要作为虚拟链路的一个转接区域
3该末节区域内没有ASBR
4该区域不是主干区域
配置
router(config-router)#area area-id stub[no -summary]

虚拟链路
使用虚拟链路的两个条件
1 它必须被建立在连接着一个共同区域的两台ABR之间
2 这两台ABR其中的一台必须连接着主干区域

虚拟链路目的
1链接一个没有到主干区域直接物理连接的区域
2在区域0发生不连续时对主干区域进行弥补。
3在因路由器失效而导致主干区域被分成两个部分时能提供冗余
router(config-router)#area area-id virtual-link router-id

配置使用NSSA

检验多区域OSPF运行命令
show ip ospf border-routers
show ip ospf virtual-links
show ip ospf process-id
show ip ospf database

虚链路配置和汇总路由都
必须在
config t
router ospf 1
下面配置
area 1 virtual-link 2.2.2.2 这里的2.2.2.2是对端 路由器的ID
area 0 range 30.1.0.0 255.255.252.0 (汇总路由 而且在同一个区域都要做)

重新发布到OSPF中时记住subnet这个词必须加上。

实施配置过程：
注意虚链路的配置，在router ospf 1下面配置 area 1 virtual-link 2.2.2.2
                                          area 1 virtual-link 1.1.1.1
在OSPF配置中OSPF的进程号可以配置为不同，但是CISCO建议配置一样
配置路由汇总注意:
在router ospf 1下面配置
R1(config)#router ospf 1
R1(config-router)#area 0 range 30.1.0.0 255.255.252.0

R2(config)#router ospf 1
R2(config-router)#area 0 range 30.1.0.0 255.255.252.0 由于上面使用了虚链接，所有AREA 0已经延伸到R2上，所以R2也需要做汇总。

在OSPF 下的认证
必须在端口下做这个认证，线路的两端端口上都必须做。
命令如下：
R3(config-if)#ip ospf authentication message-digest
R3(config-if)#ip ospf message-digest-key 1 md5 test

 

O E2 192.168.1.0/24 [110/20] via 20.1.1.2, 00:03:42, Serial0 ?

0 E2 表示 ospf外部路由条目类型2
O E2 192.168.2.0/24 [110/20] via 20.1.1.2, 00:03:42, Serial0

O IA    10.1.1.0 [110/128] via 20.1.1.2, 00:07:07, Serial1/0
     30.0.0.0/32 is subnetted, 3 subnets
0 IA 表示 从OSPF其他区域学好的路由

 

router ospf 1
router-id 1.1.1.1
log-adjacency-changes
area 1 virtual-link 2.2.2.2   虚链路配置
network 10.1.1.0 0.0.0.255 area 1
network 30.1.1.0 0.0.0.255 area 0
network 30.1.2.0 0.0.0.255 area 0
network 30.1.3.0 0.0.0.255 area 0

R1#show ip route
Codes: C - connected, S - static, R - RIP, M - mobile, B - BGP
       D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area
       N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2
       E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2
       i - IS-IS, su - IS-IS summary, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2
       ia - IS-IS inter area, * - candidate default, U - per-user static route
       o - ODR, P - periodic downloaded static route

Gateway of last resort is not set

     20.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnets
O IA    20.1.1.0 [110/128] via 10.1.1.2, 00:03:23, Serial1/1
     40.0.0.0/32 is subnetted, 1 subnets
O IA    40.1.1.1 [110/129] via 10.1.1.2, 00:03:23, Serial1/1
     10.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnets
C       10.1.1.0 is directly connected, Serial1/1
     30.0.0.0/24 is subnetted, 3 subnets
C       30.1.3.0 is directly connected, Loopback2
C       30.1.2.0 is directly connected, Loopback1
C       30.1.1.0 is directly connected, Loopback0

R2#show ip route
Codes: C - connected, S - static, R - RIP, M - mobile, B - BGP
       D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area
       N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2
       E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2
       i - IS-IS, su - IS-IS summary, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2
       ia - IS-IS inter area, * - candidate default, U - per-user static route
       o - ODR, P - periodic downloaded static route

Gateway of last resort is not set

     20.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnets
C       20.1.1.0 is directly connected, Serial1/1
     40.0.0.0/32 is subnetted, 1 subnets
O       40.1.1.1 [110/65] via 20.1.1.3, 00:06:41, Serial1/1
     10.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnets
C       10.1.1.0 is directly connected, Serial1/0
     30.0.0.0/32 is subnetted, 3 subnets
O       30.1.2.1 [110/65] via 10.1.1.1, 00:06:31, Serial1/0
O       30.1.3.1 [110/65] via 10.1.1.1, 00:06:31, Serial1/0
O       30.1.1.1 [110/65] via 10.1.1.1, 00:06:31, Serial1/0

R3#show ip route
Codes: C - connected, S - static, R - RIP, M - mobile, B - BGP
       D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area
       N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2
       E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2
       i - IS-IS, su - IS-IS summary, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2
       ia - IS-IS inter area, * - candidate default, U - per-user static route
       o - ODR, P - periodic downloaded static route

Gateway of last resort is not set

     20.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnets
C       20.1.1.0 is directly connected, Serial1/0
     40.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnets
C       40.1.1.0 is directly connected, Loopback0
     10.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnets
O IA    10.1.1.0 [110/128] via 20.1.1.2, 00:07:07, Serial1/0
     30.0.0.0/32 is subnetted, 3 subnets
O IA    30.1.2.1 [110/129] via 20.1.1.2, 00:06:58, Serial1/0
O IA    30.1.3.1 [110/129] via 20.1.1.2, 00:06:58, Serial1/0
O IA    30.1.1.1 [110/129] via 20.1.1.2, 00:06:58, Serial1/0

R3#show ip route
Codes: C - connected, S - static, R - RIP, M - mobile, B - BGP
       D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area
       N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2
       E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2
       i - IS-IS, su - IS-IS summary, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2
       ia - IS-IS inter area, * - candidate default, U - per-user static route
       o - ODR, P - periodic downloaded static route

Gateway of last resort is not set

     20.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnets
C       20.1.1.0 is directly connected, Serial1/0
     172.168.0.0/22 is subnetted, 1 subnets
O E2    172.168.0.0 [110/20] via 20.1.1.2, 00:09:46, Serial1/0
     10.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnets
O E2    10.1.1.0 [110/20] via 20.1.1.2, 00:09:46, Serial1/0
C    192.168.1.0/24 is directly connected, Loopback0
C    192.168.2.0/24 is directly connected, Loopback1
C    192.168.3.0/24 is directly connected, Loopback2

R2的完整配置
R2#show running-config
Building configuration...

Current configuration : 1411 bytes
!
version 12.3
service timestamps debug datetime msec
service timestamps log datetime msec
no service password-encryption
!
hostname R2
!
boot-start-marker
boot-end-marker
!
!
no aaa new-model
ip subnet-zero
!
!
no ip domain lookup
!
ip cef
!
!
!        
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
interface FastEthernet0/0
no ip address
shutdown
duplex half
!
interface Serial1/0
ip address 10.1.1.2 255.255.255.0
serial restart-delay 0
!
interface Serial1/1
ip address 20.1.1.2 255.255.255.0
ip ospf authentication message-digest
ip ospf message-digest-key 1 md5 cisco
serial restart-delay 0
!
interface Serial1/2
no ip address
shutdown
serial restart-delay 0
!
interface Serial1/3
no ip address
shutdown
serial restart-delay 0
!
interface Serial2/0
no ip address
shutdown
serial restart-delay 0
!
interface Serial2/1
no ip address
shutdown
serial restart-delay 0
!
interface Serial2/2
no ip address
shutdown
serial restart-delay 0
!
interface Serial2/3
no ip address
shutdown
serial restart-delay 0
!
router eigrp 100
redistribute ospf 1 metric 10000 100 255 1 1500
network 10.1.1.0 0.0.0.255
no auto-summary
!
router ospf 1
log-adjacency-changes
redistribute eigrp 100 subnets
network 20.1.1.0 0.0.0.255 area 0
!
ip classless
no ip http server
!
!
!
!
!
!
!
!
!
gatekeeper
shutdown
!
!
line con 0
exec-timeout 0 0
logging synchronous
stopbits 1
line aux 0
stopbits 1
line vty 0 4
login
!
!        
end