OSPF协助笔记

原创 于 2025-08-03 21:09:20 发布 · 569 阅读 · 5 ·
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#笔记 #智能路由器 #网络

OSPF协议笔记

一、OSPF基础

1. 技术背景（RIP的问题）

  • 最大跳数限制（15跳），不适应大规模组网
  • 周期性发送全部路由信息，占用带宽
  • 路由收敛速度慢
  • 以跳数为度量值，可能导致非最优路径
  • 存在路由环路风险
  • 每30秒更新一次

2. OSPF协议特点

  • 无跳数限制，适合大规模组网
  • 组播更新变化的路由信息，减少带宽占用
  • 收敛快，支持触发更新
  • 以COST为度量值
  • 采用SPF算法避免环路
  • 每30分钟周期性更新（LSA）
  • 应用广泛，传递拓扑信息+路由信息（RIP仅传递路由表）

3. OSPF三张表

表类型作用查看命令示例
邻居表记录邻居状态和关系-
拓扑表链路状态数据库（LSDB），存储全网拓扑[R1]dis ospf 1 lsdb
路由表由SPF算法计算的最优路由dis ip routing-table pro ospf

4. OSPF数据包（封装在IP中，协议号89）

头部字段
  • 版本（OSPFv2为2）、类型（1-5对应Hello/DD/LSR/LSU/LSAck）
  • 报文长度、路由器ID、区域ID、校验和、认证类型及数据
5种报文类型
报文类型作用关键字段/特性
Hello发现、建立、保活邻居关系网络掩码、Hello间隔（默认10s）、Dead间隔（默认40s）、DR/BDR、邻居Router-ID
DBD交换LSDB中LSA的摘要信息接口MTU、I（Init位）、M（More位）、MS（主从位）、DD序列号
LSR请求缺少或更新的LSA详细信息LSA三元组（链路状态类型、ID、通告路由器）
LSU发送LSA详细信息（可包含多个LSA）组播地址：224.0.0.6（DR/BDR监听）、224.0.0.5（所有OSPF路由器监听）
LSAck确认收到LSU包含需确认的LSA头部

5. OSPF工作过程

  1. 建立邻居：通过Hello报文发现并确认邻居（2-way状态），选举DR/BDR（广播网络）
  2. 同步LSDB：邻居间通过DBD交换LSA摘要，用LSR请求缺失LSA，LSU发送详细信息，LSAck确认
  3. 计算路由：LSDB同步后，用SPF算法计算最优路由，形成路由表

6. 关键概念

  • Router ID：路由器唯一标识，手工配置或自动选举（环回口IP>物理口IP，选大的）
  • DR/BDR：广播网络中选举，减少邻接关系数量。规则：优先级（0-255，默认1）高优先，否则Router ID大优先；无抢占性
  • 状态机：从Down→Init→2-way（邻居稳定）→Exstart（协商主从）→Exchange（交换LSA摘要）→Loading（请求LSA）→Full（邻接稳定）

7. LSDB更新

  • 收到LSA时，若本地无则加入；若有则比较序列号（大的更新），序列号相同则比较校验和（大的更新）
  • 广播网络中，拓扑变化时，DROTHER向224.0.0.6发送LSU，DR转发至224.0.0.5

8. 开销（COST）计算

  • 参考带宽：默认100M，建议设为网络中最高链路带宽
  • 公式：链路带宽≥参考带宽时，COST=1；否则COST=参考带宽/链路带宽（Mb）
  • 缺省值：千兆以太网=1，百兆以太网=1，十兆以太网=10

9. 区域划分

  • 目的：减少LSA泛洪范围，提高扩展性
  • 类型：骨干区域（Area 0）、非骨干区域、特殊区域
  • 原则：非骨干区域必须与骨干区域相连，非骨干区域间不能直接相连（防环）

10. 路由器类型

类型定义
区域内路由器（IR）所有接口在同一区域
骨干路由器（BR）至少一个接口在骨干区域（Area 0）
区域边界路由器（ABR）连接骨干区域和非骨干区域
自治系统边界路由器（ASBR）连接外部自治系统，引入外部路由

二、LSA类型

1. LSA头部（20字节）

包含：链路状态老化时间（最大3600s）、可选项、类型、ID、通告路由器、序列号（判断新旧）、校验和、长度

2. 6种主要LSA

类型名称通告者作用范围关键信息
1Router LSA所有路由器本区域内描述路由器直连链路（类型、开销等）
2Network LSADR本区域内描述MA网络中路由器及掩码信息
3Network Summary LSAABR跨区域（区域间）描述其他区域的子网路由
4ASBR Summary LSAABR跨区域描述ASBR的位置（Router ID）
5AS External LSAASBR所有区域（除特殊区域）描述引入的外部路由
7NSSA External LSAASBRNSSA区域内NSSA区域引入的外部路由，由ABR转为5类LSA

三、OSPF网络类型

网络类型默认链路类型报文发送方式DR/BDR选举Hello间隔Dead间隔
NBMA帧中继单播（需手动指定邻居）是30s120s
P2MP手动配置模拟组播（需手动指定邻居）否30s120s
Broadcast以太网组播是10s40s
P2PPPP组播否10s40s

MGRE实验问题及解决

  • 问题1：Tunnel接口为P2P类型，无法建立邻接→解决：改为广播或P2MP类型（[R2-Tunnel0/0/0]ospf network-type broadcast）
  • 问题2：DR/BDR选举混乱→解决：分支站点DR优先级设为0（确保中心为DR）

四、特殊区域

共性条件

  • 不能是骨干区域（Area 0），不能存在虚链路

1. STUB区域（末梢区域）

  • 特征：不接受4类、5类LSA；无ASBR；ABR自动下发3类缺省路由（0.0.0.0/0）
  • 命令：[r5-ospf-1-area-0.0.0.2]stub

2. Totally STUB区域（完全末梢区域）

  • 特征：不接受3类、4类、5类LSA；无ASBR；ABR自动下发3类缺省路由
  • 命令：[r5-ospf-1-area-0.0.0.2]stub no-summary

3. NSSA区域（非纯末梢区域）

  • 特征：不接受4类、5类LSA；可存在ASBR（引入外部路由以7类LSA存在）；ABR将7类转为5类LSA；华为设备自动下发7类缺省
  • 命令：[r5-ospf-1-area-0.0.0.2]nssa

4. Totally NSSA区域（完全非纯末梢区域）

  • 特征：不接受3类、4类、5类LSA；可存在ASBR；ABR下发3类缺省路由
  • 命令：[r5-ospf-1-area-0.0.0.2]nssa no-summary

五、路由聚合

定义

手动将相同前缀的路由聚合后发布，减少LSA数量，适用于3类、5类、7类LSA

1. ABR聚合（3类LSA）

  • 作用：将一个区域的LSA聚合后发布到相邻区域
  • 命令：[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]abr-summary 192.168.0.0 255.255.252.0
  • 特性：不影响ABR自身路由，下游路由器仅见聚合路由；ABR自动生成黑洞路由防环

2. ASBR聚合（5类、7类LSA）

  • 作用：将引入的外部路由聚合后发布到OSPF内部
  • 命令：[r4-ospf-1]asbr-summary 172.16.0.0 255.255.252.0
  • 特性：不影响ASBR自身路由，OSPF内部仅见聚合路由；ASBR自动生成黑洞路由防环

六、不规则区域解决方案

问题场景

  • 非骨干区域无法与骨干区域连通
  • 骨干区域被分割

解决方案

  1. 虚连接：在两个ABR间建立，穿越中间区域（不能是特殊区域）
    • 命令：[RTB-ospf-1-area-0.0.0.1]vlink-peer 3.3.3.3（对方Router ID）
  2. 路由引入：在ASBR上运行多OSPF进程，互相引入路由
    • 命令：[R4-ospf-1]import-route ospf 2

七、高级特性

1. 安全特性

  • 报文验证：区域验证（[r3-ospf-1-area-0.0.0.0]authentication-mode md5 1 cipher 123456）、接口验证（[r5-GigabitEthernet0/0/0]ospf authentication-mode md5 1 cipher 123456），接口验证优先级更高
  • 静默接口：禁止端口发送OSPF报文（[r5-ospf-1]silent-interface GigabitEthernet 0/0/2）
  • 路由过滤：用ACL+filter-policy（入方向，影响本机及下游）或filter（出方向，仅影响下游）

2. 加快收敛

  • 调整计时器：Hello时间（ospf timer hello 5）、Dead时间（ospf timer dead 20）、重传时间（默认5s）
  • 修改网络类型（需两端一致）

3. 缺省路由

  • 3类缺省：特殊区域ABR自动下发（优先级10）
  • 5类缺省：手工配置（[r2-ospf-1]default-route-advertise，优先级150）
  • 7类缺省：NSSA区域自动/手工下发（优先级150）

4. 路由控制

  • 优先级：修改OSPF路由优先级（[r3-ospf-1]preference 50）或域外路由优先级（[r3-ospf-1]preference ase 100）
  • 开销：修改参考带宽（[r3-ospf-1]bandwidth-reference 1000）或接口开销（[r3-GigabitEthernet0/0/0]ospf cost 1000）

5. 防环与选路

  • 防环：区域内用SPF算法，区域间靠区域划分原则
  • 选路优先级：1.区域内路由（1/2类LSA）→2.区域间路由（3类）→3.一类外部路由（计算内部Cost）→4.二类外部路由（不计算内部Cost）

八、地址划分

基于172.16.0.0/16网段，可按广播域或区域划分：

  • 按广播域：划分为多个/21子网（如172.16.0.0/21、172.16.8.0/21等）
  • 按区域：划分为6个/19子网（如Area 0用172.16.0.0/19，Area 1用172.16.32.0/19等），每个区域再细分/24或/30子网
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