OSPF：开放式最短路径优先协议

最新推荐文章于 2024-08-22 15:04:28 发布

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分类专栏：网络（路由交换）

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OSPF：开放式最短路径优先协议

标准的链路状态型路由协议----拓扑状态。
无类别协议，更新时携带子网掩码；组播更新224.0.0.5/6。
需要结构化部署的协议-----区域划分（区域之间传路由）、地址规划。
触发更新、周期更新（30min）。
链路状态型路由协议的距离矢量特征--------区域之内传拓扑，区域之间传路由；

【1】OSPF的数据包：
1、hello包用于发现、建立、周期保活邻居关系，存在router ID----RID （全网唯一的编号，使用ip地址）。
2、DBD包数据库描述包所有LSA目录信息，对比lsa
3、LSR 链路状态请求
4、LSU 链路状态更新 —用于携带各种LSA（12种）
5、LSack 链路状态确认

【2】OSPF的状态机：

Down：一旦本地发出hello包就进入下一个状态
Init初始化：如果收到的hello包中携带自己的RID，则和邻居一起进入下一状态
2way双向通信：邻居关系建立的标志条件匹配：若成功，进入下一状态，若失败，保持邻居关系，仅hello包10s周期保活即可；
点到点网络直接进入下一状态；MA网络中将进行DR/BDR选举（40s），DR非抢占性，只有DRother与DRother之间为邻居关系，其余均为邻接关系，DRother即非DR/BDR间不得进入下一状态，因为为邻居关系。
Exstart预启动：类hello的DBD（只含有RID），进行主从关系选举，（先比较优先级，大优，默认为1，再比较RID），RID数字大者为主即DR，优先进入下一状态，选举的目的是为了减少重复更新量，不同网段内选举不同的DR与BDR。
Exchange准交换：使用真正的DBD包，进行数据库目录的共享，需要ACK确认；
Loading 加载：使用LSR/LSU/LSack来获取未知的LSA信息；
Full转发：邻接关系建立的标志----收敛完成，实际的邻接关系在条件匹配完成后建立

【3】OSPF的工作过程：

启动配置完成后，本地使用组播（224.0.0.5）发送hello包到所有邻居处，若收集到其他邻居的hello包中携带自己的RID，那么建立邻居关系，生成邻居表；
之后和所有邻居间进行条件匹配，若失败将停留于邻居关系，仅hello包10s周期保活即可；
若匹配成功，将建立邻接（毗邻）关系；RID大者优先发送DBD报文，交换之后进入加载状态，邻接关系间将使用DBD/LSR/LSU/LSack来获取未知的LSA信息；当收集齐所有的LSA信息（路由与拓扑）后，本地生成LSDB–链路状态数据库—数据库表；
再本地基于LSDB，使用SPF算法计算到达所有未知网段的最佳路径，然后将其加载到路由表中，收敛完成。
收敛完成后，hello包（10秒）周期保活邻居、邻接关系；30min周期DBD比对数据库；

若结构突变：
1、新增、断开网段—直连设备使DBD/LSR/LSU/LSACK获取新增LSA信息或删除断开网段；
2、设备断电或无法沟通—dead time（40秒）到时后断开邻接关系，同时删除所有从邻居出学到的信息；

LSA–链路状态通告–拓扑或路由；
LSDB–链路状态数据库–所有LSA的集合；
Ospf协议的收敛被称为----LSA洪泛、LSDB同步；

【4】OSPF的配置：

r1(config)#router ospf 1           
//启动时需要配置进程号，仅具有本地意义
r1(config-router)#router-id 1.1.1.1   
配置RID，要求为全网唯一；
推荐手工---默认环回接口ip地址最大数字---物理接口IP地址最大数字
宣告：1、激活接口  2、路由或拓扑   3、区域划分
r1(config-router)#network 1.1.1.1 0.0.0.0 area 0
r1(config-router)#network 12.1.1.0 0.0.0.255 area 0
                                    反掩码：精确匹配

OSPF反掩码宣告：
若反掩码为1，代表此为可以变化；
反掩码为0，代表此为固定。

ospf必须结构化部署：
1.区域划分；
2.IP地址规划-------最好的划分为一个区域内可以汇总为一条路由；

OSPF区域划分规则：
1、必须为星型结构----区域0为骨干，中心站点，所有的非骨干区域必须和骨干区域相连接，必须存在骨干区域；
2、ABR–区域边界路由器，传送路由条目；
边界路由器的环回可放在任意一个区域；

步骤：
启动配置完成后，所有设备间使用hello包，发现并建立邻居关系，生成邻居表；
Hello time 为10s，dead time 为 hello time 的4倍；

r2#show ip ospf neighbor 
Neighbor ID    Pri   State           Dead Time   Address         Interface
1.1.1.1          0   FULL/  -        00:00:34    12.1.1.1        Serial1/0
3.3.3.3          0   FULL/  -        00:00:39    23.1.1.2        Serial1/1
邻居的RID                             不小于30秒    邻居的          本地的入接口
                                      倒计时

邻居关系建立后，邻居间进行条件匹配，匹配成功者间进入邻接关系；基于DBD/LSR/LSU/LSack获取未知LSA信息，生成LSDB–数据库表；

r2#show ip ospf database
在这里插入图片描述
LSDB同步完成后，本地使用SPF最短路径选路规则，将到达未知网段的路由加载路由表：
使用字母O标识通过OSPF学习的路由；
O 本地区域内的路由，是本地通过拓扑计算所得；
O IA 域间路由，其他区域的路由，通过ABR共享进入的；

cost值为源到目的所有出接口的累加开销值
管理距离为110；
度量为cost值=开销值=参考带宽/接口带宽
默认参考带宽为100M；查看接口带宽（show interfaces f0/0）, 默认带宽（百兆接口)，串口带宽为1.544兆；
整段路径cost值之和最小为最佳路径；
注：当接口带宽大于参考带宽时，cost值为1；将可能导致选路不佳，建议修改参考带宽；

修改参考带宽
r1(config)#router ospf 1 
r1(config-router)#auto-cost reference-bandwidth ?    
  <1-4294967>  The reference bandwidth in terms of Mbits per second
r1(config-router)#auto-cost reference-bandwidth 1000
切记：整个网络所有设备均需要修改一致；

【5】OSPF建立成为邻接关系的条件----关注网络类型
点到点–在一个网段内只能存在两个节点
MA网络—在一个网段内节点数量不限制

在点到点网络ospf只能直接建立邻接关系；
在MA网络中为避免重复的更新，将进行DR/BDR选举，所有的非DR/BDR间仅建立邻居关系；DR/BDR与其他非DR/BDR建立邻接关系，基于224.0.0.6沟通；

选举规则：
1、比较接口优先级，0-255 大优，默认为1；
2、接口优先级若相同，比较RID；大者为DR，次大为BDR；
r1(config)#interface fastEthernet 0/0
r1(config-if)#ip ospf priority 3 // 修改接口优先级
注：ospf选择非抢占的，因此在人为修改了优先级后，必须重启所有设备的OSPF进程；
r1#clear ip ospf process
Reset ALL OSPF processes? [no]: yes

可以将设备的参选接口优先级修改为0,----不参选，直接为Drother；但至少留一台设备参选，否则将无DR,网络无法通行；

【6】OSPF的扩展配置
1）认证–直接在连接邻居的接口上配置

r1(config)#interface s1/1
r1(config-if)#ip ospf authentication message-digest   
 //先开启认证服务
r1(config-if)#ip ospf message-digest-key 1 md5 cisco123  
//再配置认证的秘钥和模式、编号 

明文认证
r1 (config-if)#ip ospf authentication-key 1 cisco

区域认证：
区域的明文认证
Router(config)#router ospf 100
Router(config-router)#area 0 authentication
区域的密文认证
Router(config)#router ospf 100
Router(config-router)#area 0 authentication message-digest

2）加快收敛 hello time10s、 dead time 40s
在直连邻居的接口上修改，且邻居间time 必须完全一致，否则无法保持邻居关系；

r1(config)#interface s1/1
r1(config-if)#ip ospf hello-interval 5   
//修改本端的hello time，本端的dead time自动4倍关系匹配；

3）被动接口----仅接收不发送路由协议信息，用于连接用户的接口，不得用于连接邻居的接口；

r2(config)#router ospf 1 
r2(config-router)#passive-interface loopback 0

4）缺省路由–在边界路由器上配置缺省信息后，向内网发送缺省路由

r4(config)#router ospf 1 
r4(config-router)#default-information originate always
// 强制下放缺省