这篇文章把OSPF讲的明明白白

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OSPF

• OSPF属于IGP，是Link-State协议，基于IP Pro89。
• 采用SPF算法(Dijkstra算法)计算最佳路径。
• 快速响应网络变化。
• 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。
• 网络变化时是触发更新。
• 支持等价的负载均衡。

OSPF维护的3张表

• Neighbor Table：确保直接邻居之间能够双向通信。
• Topology Table：LSDB(Link-State DataBase)，同一区域的所有路由器LSDB相同。
• 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

(1) 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。

(2) Transit area (backbone or area 0)区域0--主要作用是防环，也提高了扩展性!

主要功能：为快速、高效地传输数据包。通常不接用户。

(3) 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

• 减少了路由表的条目
• LSA的泛洪在网络边界停止，加速会聚
• 局限拓扑变更的影响 缩小网络的不稳定性，一个区域的问题不会影响其它区域。

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到达FULL状态。

(Backup Designated Router)

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).

(1) Route-ID：

为唯一标识OSPF域中路由器。

设置Route-ID的优先顺序：

• 手工指定Route-ID x.x.x.x(可任意，但不能重复)
• 最大的Loopback IP
• 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。

(2) DR/BDR的选举：

比较优先级，越大越优(默认为1,如设为0表示不参与选举)

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

• 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。
• DR正常时，BDR只接收所有信息，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。
• DR是个接口概念。每个网段都会选举DR。
• 不同网段分别选DR/BDR

SPF算法

• 在一个区域内的所有路由器有同样的LSDB
• 每一个路由器在计算时都将自已做为树根
• 具有去往目标的最低cost值的路由是最好的路径
• 最好的路由被放入转发表

计时器

• Hello Intervals：10S/30S(广播型网络默认10s，非广播型网络缺省是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(点到多点)　NON_BROADCAST(非广播)

OSPF开销值计算

• OSPF Cost = 10^8/BW (bps)

默认情况下，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。还有选举DR和BDR!!!

(2) DBD：包含路由的摘要信息。

(3) LSR：向另一台路由器请求特定路由的完整信息。

(4) LSU：用于LSA的泛洪和回应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。

确认(ACK):

• 隐式 如Update对Request的隐式确认
• 显式 LSA只对LSU显式确认

DBD包中有一个三位的标志字段(主从关系控制标志)：

Initial（初始位）、More（后继位）、Master/Slave（主从位） 
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route-id的路由器为主路由器，建邻居时第一个DBD是空的,目的为了选主从关系。选主从的目的是为了同步DBD，一开始两台路由器都发送一个空的DBD，序列号随机生成，选出主路由器后从路由器先发送一个DBD，序列号为主路由器的序列号。(这样就隐式确认)

OSPF建邻居的必要条件

Hello/Dead Intervals 
Area ID 
Authentication Password 
Stub Area Flag 
MTU 
subnet mask(必须是同一个网段) 
show ip ospf nei         如皋市exstart 状态 表明他们呢的mtu 不一致，  那么 就 ip ospf mtu-ignore （忽略这个问题zx） 

OSPF状态机

down state 
init state 
two-way state 
exstart state 
exchange state 
loading state 
full state 

OSPF基本操作命令

R1(config)#router ospf 110    注意：进程号是cisco的私有技术 没有必要都设置成一样的 
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   区域号还可用点分十进制表示 
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 
R4(config-if)#ip ospf hello-interval 9 
                     (dead自动*4） 
R4(config-if)#ip os dead-interval 80 
R4(config-if)#ip ospf priority 10   修改优先级 
R1#show ip os database 
注意：在OSPF中，环回接口的路由掩码会变为32位   可用命令IP OSPF NETWORK POINT-TO-POINT 

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：

• 每一个路由器会接收到太多的LSA
• 会经常进行路由的计算
• 路由表太大，而路由器的内存是有限的。

OSPF路由器的类型：

• 内部路由器--在一个普通区域内的路由器
• 核心路由器--在area 0区域内的路由器
• ABR区域边界路由器--连接两个不同区域的路由器
• 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

链路状态类型、链路状态ID、通告路由器用来唯一地标识一条LSA序列号、校验和、老化时间标识一条LSA的具体实例

32位 
16b----------|----8------------|------8－－－－－| 
老化时间            可选项            类型        
            链路状态ID（Link-ID）名字        
            通告路由器(ADV  Router)Router-id        
                 序列号 .seq        
  校验和 .CRC                   长度 .len        

学习时的注意点：

• 传播范围
• 由谁产生
• 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   指通告路由器的Router-id 
 
 
            1     2　　　 3　　　　4　　　 5　　　　7 
Link ID    RID   DR IP　Route　ASBR RID　Route　　Route 
 
 
show ip ospf database router 1.1.1.1 
LSA1（Router Link States） 
R1#show ip ospf database router   查看LSDB中的1类LSA的详细信息 

• 域内路由，仅在本区域传递,不会穿越ABR。
• 每台路由器都会产生。
• 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，说明是否连接到ma网络！) 

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产生。 
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辅助作用，用来告知其他路由器ASBR的位置 
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。将外部路由通告进入ospf区域！ 
2、ASBR产生，泛洪到整个AS。不会改变ADV Router。因为不改变所以其他路由器不知道ASBR怎么走，这就要用到类型4LSA! 
3、包含域外的路由       Type 4 LSA is needed to find the ASBR 
Link ID:        路由（网络号） 
ADV router:     ASBR的router ID （unchange） 
R1#sh ip os database external 
            OSPF Router with ID (172.16.1.1) (Process ID 1) 
                Type-5 AS External Link States 
  LS age: 135 
  Options: (No TOS-capability, DC) 
  LS Type: AS External Link 
  Link State ID: 172.16.1.0 (External Network Number ) 
  Advertising Router: 172.16.1.1 
  LS Seq Number: 80000001 
  Checksum: 0xB76C 
  Length: 36 
  Network Mask: /24 
        Metric Type: 2 (Larger than any link state path) 
        TOS: 0 
        Metric: 20 
        Forward Address: 0.0.0.0 转发地址为0.0.0.0表示要向外部路由发数据包就发向通告路由器.....什么情况下不是0.0.0.0呢？这时会出问题。 
        External Route Tag: 0     

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 

OSPF的四种路径类型

• 域内路由 O...1、2
• 域间路由 O IA....3、4
• E1的外部路由 O E1...5 (当有2个出口的时候可以优化)
• E2的外部路由 O E2...5 (只有一个出口的时候最佳)

外部路由重分布进OSPF有两种类型：

• 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

如果有去往同一目标的多条路由重分布进OSPF，OSPF在选择外部路由的时候，遵循的原则是：

• O E1优于O E2
• 在同样的情况下，Cost越小越优先
• 在cost相同的情况下，选择到达ASBR最优的路径

新命令

Router(config-router)#max-lsa maximum-number [threshold-percentage] [warning-only] [ignore-time] [ignore-count] [reset-time]...限制lsa的条数 
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]  maximum-number的百分比，超过这个值就会发出警告，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 

ABR有多条路由时如何发出三类LSA：

ABR路由器即使知道它有多条路由可以到达同一个目的地，它只会为这个目的地始发单条网络汇总LSA通告。不论是从核心区域到非核心，还是从非核心到核心区域。而且一定是代价最低的一条LSA。

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 

要修改路由的COST值有两种方法：

第一种：

• R1(config)#int e0
• R1(config-if)#ip ospf cost 10 直接修改COST值1-65535

第二种：

• R1(config)#router ospf 110
• 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

汇总的好处：

• 减少路由条目数
• 使拓扑变化的影响局限在一个小范围内
• 减少了LSA3和LSA5的flood