OSPF相关实验-优快云博客

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一.OSPF的详细配置

1.观察OSPF报文交互过程

（1）实验目的

配置基本的OSPF，观察其建立邻居关系时的报文交互过程。

（2）IP地址规划

互联地址采用 10.1.XY.X/24位，比如 AR1与 AR2 的互联接口地址分别为 10.1.12.1/24和 10.1.12.2/24，以此类推。
每台设备都有一个测试用的loopback0口,地址为10.1.X.X/32,比如 AR1的loopback0口地址为 10.1.1.1/32，以此类推。

（3）实验拓扑

（4）实验步骤

【1】基本的IP地址配置（本步骤省略）

【2】在AR1和AR2上配置OSPF，配置之前先在链路上开启抓包

这里先复习一下OSPF报文类型及作用：

hello 报文:type 类型为1。作用是自动发现邻居路由器，协商参数并维护邻居关系
Database(DD 报文):type类型为2。作用是交互链路状态数据库摘要信息，并完成 Master Slave 的选举。
Link State Request(LSR 报文):type 类型为 3。作用是请求特定的链路状态信息
Link State Update(LSU 报文):type 类型为 4。作用是发送详细的链路状态信息
Link State Ack(LSA 报文):type 类型为 5。作用是对 LSU 报文的确认。

打开Wireshark查看OSPF邻居建立过程中的报文交互过程，如图所示

从上图可以看出，在OPSF邻居建立过程中，涉及到了所有OSPF报文的交互，接下来分析整体的OSPF邻居关系的建立过程及报文内容。

a.先打开AR1与AR2发出的OSPF hello报文，报文如下：

在AR1的初始hello包中，可以得到以下信息：

发送源地址为 AR1 的接口地址 10.1.12.1，目的IP 为组播 IP 地址 224.0.0.5
OSPF 协议版本为 V2，信息类型为1 hello packet。
源 OSPF 的 router id 为 1.1.1.1。属于区域 0。
掩码信息为 255.255.255.0，hello 间隔为 10S。
Options Ebit置位，表示本区域可以支持外部路由的泛洪。
DR BDR 尚未选举。

b.打开AR2发给AR1的hello报文：

与AR1发出的初始报文类似，目的就是探测邻居路由器。当两台设备互相收到邻居的hello包后，就可以进行协商参数了。协商通过后开始发送DD报文。

c.打开AR1发给AR2的DD报文：

从 AR1 发出的 DD 报文得到以下信息

DD 报文在 MA 网络中通过单播发送。
初始的 DD 报文中三个 bit 全部置1。(I:表示是初始化的 firstDD报文，M:表示 AR1后面还有更多的 DD报文，MS:表示要竞选 Master。)
DD序列号:729

d.打开AR2发送给AR1的DD报文：

从 AR2 的初始化 DD 报文中可以得到以下信息：

依旧使用单播发送。
DD 报文中的3个bit 位全部置1,表示此 DD为 first DD,同时后面有更多的 DD 报文，同时 AR2 也要竞选 Master角色。
DD 序列号:729

通过上面两个初始化的 DD 报文，可以看出，此 DD 报文只有一个头部信息，没有具体的数据库摘要信息，作用就是为了选举 Master和 Slave。选举 Master和 Slave 的目的是为了控制序列号的顺序，以此保证后期 DD 报文的可靠性。

Master和 Slave 的选举采用 routerid,routerid 大的获胜。所以在本实验中 AR2 会作为Master，AR1 会作为 Slave。当角色选定后，由slave 先发送真正的 DD 报文，同时使用Master 初始 DD 报文的序列号作为初始序列号。

e.如下图所示：

此时AR1为Slave设备，同时DD报文序列号使用了Master的初始序列号，并且携带了LSA的摘要信息。

f.继续查看下一个AR2发出的DD报文，内容如下图所示：

AR2发送的DD报文，角色为Master，序列号加1为730。并且携带了摘要信息。

当DD报文交互完毕后，设备相互了解到了各自设备所具有的LSA，此时设备会互相发送LSR报文进行LSA请求。

g.AR2向AR1发送1类LSA请求报文如下：

h.当AR1收到AR2的LSA请求后，立即发送LSU报文，LSU报文内容如下：

i.当AR2收到LSU后，AR2回复LSACK进行确认，LSACK报文内容如下所示：

同理，AR1也会向着AR2发送LSR请求，AR2回复LSU，以此同步数据库。

2.观察OSPF状态机变迁

（1）实验目的

配置基本的OSPF，观察其建立邻居关系时的状态变化。

（2）IP地址规划

互联地址采用 10.1.XY.X/24位，比如 AR1与 AR2 的互联接口地址分别为 10.1.12.1/24和 10.1.12.2/24，以此类推。
每台设备都有一个测试用的loopback0口,地址为10.1.X.X/32,比如 AR1的loopback0口地址为 10.1.1.1/32，以此类推。

（3）实验拓扑

（4）实验步骤

【1】配置基本的IP地址及基本的OSPF配置。（本步骤省略）

【2】在AR1上开启以下命令来查看OSFP的状态变迁：

【3】在AR2上查看OSPF 信息，如下：

从邻居那收到了hello包，邻居状态由down进入init

再次收到邻居发来的hello包，同时在hello包中包含自己的router-id，此时状态由init进入到2way

发送DD报文进入Exstart状态

交互DD报文并发送LSR请求LSU，并进入Exchange状态

交互完毕进入Loading状态

最后邻居状态为Full

3.观察OSPF各类LSA

（1）实验目的

通过基础实验，观察各类LSA的内容，并理解每种LSA的作用。

（2）IP地址规划

互联地址采用 10.1.XY.X/24位，比如 AR1与 AR2 的互联接口地址分别为 10.1.12.1/24和 10.1.12.2/24，以此类推。
每台设备都有一个测试用的loopback0口,地址为10.1.X.X/32,比如 AR1的loopback0口地址为 10.1.1.1/32，以此类推。

（3）实验拓扑

（4）实验步骤

【1】根据以下需求独立完成基础配置

在 AR5与 AR1 之间配置 RIPv2,关闭自动汇总,将AR5 的所有接口及 AR1 的 G0/0/1口宣告进入 RIP。
将AR1的 G0/0/0口、loopback0口、AR2的 G0/0/0 口宣告进入 OSPF 的区域1。
将AR2的G0/0/1口、loopback0口、AR3的G0/0/1 口、AR3 的 loopback0口宣告进入区域0。
将 AR3 的 G0/0/0 口及 AR4 的所有接口宣告进入 OSPF 区域 2。

【2】完成基础配置后，在AR1上通过以下命令检查路由学习情况。

在AR1上查看从RIP学习到的路由

在AR1上查看从OSPF学习到的路由

【3】在AR1上执行RIP与OSPF的双向引入

【4】在AR2上查看引入的外部路由是否存在

【5】接下来观察各类LSA。首先在AR1上观察1类LSA（Router LSA）。

通过命令可以看到在区域1中只有两个1类LSA，分别由AR1和 AR2产生。作业就是为了描述本区域的拓扑数据库及传递路由信息，只能在所属区域内泛红。在该区域1中，AR1的 loopback0 口在 LSA 中携带了其掩码信息，但是两台路由器互联网段没有包含掩码信息。此时需要在此处查看2类LSA。

【6】对于2类LSA是由 DR产生的，通过以下命令查看实际内容。

通过以上信息得知，2类LSA只能在所属区域泛洪，通告者为 DR，传递的内容为 transit网络掩码及拓扑信息。
实际1类和 2类结合起来就是用来传递区域内的网络拓扑及域内路由信息。

【7】接下来查看 3类 LSA，在 AR4 上输入以下命令查看 3类 LSA;

在 AR4 上看到大量的3类LSA,3类 LSA 全部属于区域 2,表示这些 3类 LSA 传递范围为区域 2。通过 3类LSA的内容可以得知,3类 LSA 就是传递的其他区域的路由信息(域间路由)，由本区域的 ABR AR3 进行了通告。
在 OSPF 区域中引入了外部路由，就会产生5类LSA，同时也会伴随 4类LSA 的产生在本实验中区域1中的 AR1上引入了外部路由，此时AR1为 ASBR路由器。

【8】所以在 AR1上输入以下命令可以查看自身是否产生了5类LSA。

从5类LSA 中可以看到,5类 LSA主要用来传递外部路由，并且它不像1类、2 类、3 类有区域所属，它不属于任何一个区域，所有5类 LSA 的泛洪范围为整个 OSPF 区域，并且在整个 OSPF 区域中进行泛洪时所有信息保持不变，那么此时其他区域就无法知道通告者是谁，无法知道通告者也就无法进行路由计算。(本区域有本区域的完整的数据库，很清楚的知道通告者 1.1.1.1 是谁，但是其他区域，比如区域0、区域2不知道谁是1.1.1.1，此时就需要使用 4类 LSA。)

【9】所以在本实验拓扑中在区域0或者区域2中可以观察看到4类LSA，区域1中是没有四类LSA。

此 4类 LSA 表达的意思为可以通过 AR2 设备,到达目标设备 ASBR 1.1.1.1,且开销为此时其他区域有了4类LSA的指引，就知道了5类LSA的方向，就可以计算外部路由。接下来将区域1 配置为 NSSA 区域。(本基本配置省略)

【10】配置完毕后在AR2上查看7类LSA如下：

其实 7 类 LSA 和 5 类 LSA 基本保持一致，只不过7类 LSA 只能在 ASBR 所在区域泛洪当需要泛洪到其他区域的时候，由ASBR所在区域的ABR进行7转5的操作。

【11】所以在本实验环境中，在 AR2、AR3、AR4 上看到的会是5类LSA。

在AR3上是看不到nssa的LSA的。

4.配置OSPF汇总

（1）实验目的

理解并掌握OSPF汇总的配置

（2）IP地址规划

互联地址采用 10.1.XY.X/24位，比如 AR1与 AR2 的互联接口地址分别为 10.1.12.1/24和 10.1.12.2/24，以此类推。
每台设备都有一个测试用的loopback0口,地址为10.1.X.X/32,比如 AR1的loopback0口地址为 10.1.1.1/32，以此类推。

（3）实验拓扑

（4）实验步骤

在实验三的基础之上完成OSPF汇总实验。

对于OSPF的汇总，有两种汇总：

在ABR上对域间路由进行汇总。
在ASBR上对外部路由进行汇总。

【1】在AR4上查看AR2的环回口路由，显示如下：

【2】现在需要对AR4收到的这条AR2的路由进行汇总，此时需要再本区域中的ABR设备AR3上进行汇总，命令如下：

继续在AR4上查看AR2的Lookback路由：

【3】在AR4上查看AR5的lookback0的路由：

【4】在AR1上进行外部路由的汇总，在AR1上配置以下命令：

【5】在AR4上继续查看AR5的lookaback0的路由：

5.配置OSPF认证并查看认证报文

（1）实验目的

能够熟练的配置OSPF认证，并掌握OSPF认证报文的封装格式。

（2）IP地址规划

互联地址采用 10.1.XY.X/24位，比如 AR1与 AR2 的互联接口地址分别为 10.1.12.1/24和 10.1.12.2/24，以此类推。
每台设备都有一个测试用的loopback0口,地址为10.1.X.X/32,比如 AR1的loopback0口地址为 10.1.1.1/32，以此类推。

（3）实验拓扑

（4）实验步骤

OSPF认证有以下三种类型：

接口认证，直接配置在接口，通过本接口发出的 OSPF 报文都会携带认证信息。
区域认证,配置在某个区域,在本设备上属于本区域的接口发出的 OSPF 报文都会携带认证信息。
虚链路认证，在虚链路上配置的认证。本质属于接口认证，在虚链路上配置了认证，在虚链路上发出的 OSPF 报文都会携带认证信息。

【1】首先在 AR1与 AR2 互联链路上配置接口认证，配置命令如下:

【2】在AR1的G0/0/0开启抓包，OSPF认证信息如下：

所以 OSPF 的认证信息是封装在 OSPF 报头中,而不是说封装在 OSPF的 hello 包、LSR、LSU 等报文。

Auth Type:认证类型，此处为 MD5。
Auth Crypt Key ID:配置的ID 号
Auth Crypt Data Length:数据长度为 16
Auth Crypt Data:经过 HMAC-MD5 哈希得到的字符串

【3】接下来在Area0中配置区域认证，要求区域0所有设备都必须配置，配置命令如下：

6.OSPF IP FRR实验

（1）实验目的

配置并观察OSPF IP FRR

（2）IP地址规划

互联地址采用 10.1.XY.X/24位，比如 AR1与 AR2 的互联接口地址分别为 10.1.12.1/24和 10.1.12.2/24，以此类推。
每台设备都有一个测试用的loopback0口,地址为10.1.X.X/32,比如 AR1的loopback0口地址为 10.1.1.1/32，以此类推。

（3）实验拓扑

（4）实验步骤

完成拓扑的底层配置，配置接口的IP地址，每台路由器都运行 OSPF，全部宣告到区域1中。R3 新建环回口 10.1.3.3 也宣告到区域1中,修改链路上的 OSPF 开销值为上图中的数值。
这时候我们如果将 R2上的0口 Down 掉，因为是直连的缘故，所以 R1很快能将路线从下一跳 R2 切换到下一跳 R4。我们这中间是重新经历了一次 SPF 计算,在这个拓扑中我们网络规模不大，所以 OSPF 很快就可以完成收敛，没有发生丢包现象，但如果网络规模变大，OSPF链路状态数据库中存在上万条或者数万条链路状态信息，可能就会导致收敛非常缓慢。

所以，在生产中我们可能会运用到一项技术就是 OSPF IP FRR，这项技术的原理是在主链路正常的时候就将备用链路提前计算好，方便如果主链路产生故障的时候在 50 毫秒内切换到备用链路上，保证通信的正常进行，但是配置 FRR后，被选成备用链路是有条件的，必须要满足链路保护公式：就是图中 R4到R3的开销 < R4到R1+R1到R3的。这样可以保证没有环路产生。
打开R2的0口，然后在R1上查看R3的路由，可以看到是没有备份路由的。