OSPF基础

OSPF

3.1 OSPF基础

       OSPFv2 RFC 2328   OSPFv3  RFC 2740 OSPF用IP报文直接封装协议报文，协议号为89。

   3.1.1 OSPF的几个重要概念

            AS、区域、路由器类型和路由类型，Router-ID

         1、AS            

运行相同的路由协议，且必须彼此相互连接，分配相同的AS号。

            同一AS的路由器才会交换链路状态信息，且所有路由器都维护同一个相同AS结构描述（AS中个遇见的连接关系）的数据库。

         2、区域

            路由器单元，每个OSPF路由器只能在所属区域内学习到完整的链路状态信息（减小数据库量、优化存储空间、提高路由查找）。

            只有OSPF和IS-IS协议中的AS可以划分多个区域。

            区域：接口概念，不通区域间仅向外通告其聚合路由；可以最小化由于网络拓扑变化带来的影响。

 

         3、路由器类型

            区域内路由器（Internal Router，IR）：所有接口都属于同一个区域内。

            区域边界路由器（Area Border Routers，ABR）：用来连接骨干区和非骨干区（可以是物理连接和逻辑连接）

            自治系统边界路由器（AS Boundary Routers，ASBR）：与其他AS交换路由信息的设备。通常位于AS边界，但也可以位于AS内，也可以同时是ABR。

         4、路由类型

            域内路由：域间IR路由之间的路由。用于IR设备间的互联，不向域外通告。

            域间路由：区域间ABR之间的路由用于骨干区与非骨干区相互通告路由信息。

            第一类外部路由：经由ASBR引入的外部路由，常为IGP类型（RIP、直连、静态、IS-IS、其它进程的OSPF路由）。开销值计算方法与OSPF的开销值计算方法具有可比性，可信度较高。到第一类外部路由的开销值=本设备到相应的ASBR的开销值+ASBR到该路由目的地址的开销值

            第二类外部路由：经由ASBR引入的外部路由，常为EGP类型（如BGP），开销值与OSPF开销值计算方法不具有可比性，可信度较低。OSPF认为，从ASBR到AS之外的开销远远大于AS之内达到ASBR的开销。到第二类路由的开销值=ASBR到该路由目的地址的开销

               注：第一类外部路由和第二类外部路由系统无法自动识别，由管理员手动设定。默认是第二类外部路由。

 

   3.1.2 OSPF网络的设计考虑

         1、OSPF网络的设计规划

            （1）确定需运行OSPF协议的路由器

            （2）合理地划分OSPF区域   

                 网络拓扑变化会导致域内路由器重新计算路由；一个域内路由器最好不超过50台，当网络中的路由器数量少于20台时，可以只划分一个区域。

            （3）注意ABR和ASBR的性能需求

                 ABR：建议最多连接3个区域

                 ASBR：建议不要连接太多的自治系统

         2、OSPF区域划分原则

            （1）按照地理区域划分或行政管理单位来划分

            （2）按照网络中的路由器性能来划分

            （3）按照IP网段来划分

            （4）区域中路由器数的考虑

   3.1.3 OSPF LSA类型        

            （1）Type1 LSA:路由器LSA（Router LSA）

                 每个OSPF路由器都会产生路由LSA，描述对应设备物理接口所链接的链路或接口，且指明了各种链路的状态、开销等参数。

            （2）Type2 LSA：网络LSA（Network LSA）

                 DR或BDR产生，描述了DR或BDR所在网段的链路转台，区域内传播。因为DR和BDR仅存在于广播类型网络中，所以Type2 LSA仅存在广播网络中。

            （3）Type3 LSA：网络聚合LSA（Network summary LSA）

                 ABR产生，描述区域内某个网段的聚合路由（包括缺省路由），并通告Totally Stub或NSSA区域（包括原网段所在区域，到达其他区域必须经过骨干区域转发该LSA）LSA到达ABR后，采用聚合路由进行传播，可大大减少区域内路由器的路由信息。

            （4）Type4 LSA：ASBR聚合LSA（ASBR summary LSA）

                 由ABR产生，描述ABR到达OSPF路由域中各个ASBR的路由，通告给整个路由域。但仅可向普通区域中泛洪，不能进入Stub、Totally Stub、NSSA和Totally NSSA区域。

            （5）Type5 LSA：自治系统外部LSA（Autonomous system external LSA）

                 ASBR参数，描述到达AS外部的路由，仅可向普通区域中泛洪，不能进入Stub、Totally Stub、NSSA和Totally NSSA区域。

            （6）Type7 LSA：NSSA外部LSA（NSSA External LSA）

                 由ASBR产生，内容几乎和Type5 LSA相同，但专用于NSSA和Totally NSSA区域连接的ASBR向NSSA区域内泛洪外部AS的路由，然后经过NSSA区域ABR上传转换成Type5 LSA向OSPF路由域内其他区域中传播

            （7）Type9/Type10/Type11 LSA:Opaque LSA

                 是一个被提议的LSA类别，在标砖的LSA头部后面加上特殊应用的信息组成，可以直接由OSPF协议使用，或者由其他应用分发信息到整个OSPF域间接使用。

                 Type9 LSA:仅在接口所在网段范围内传播。

                 Type10 LSA：在区域内传播

                 Type11 LSA：在自治系统内传播

 

   3.1.4 几种特殊的OSPF区域

         1、骨干区域

         2、Stub区域

            只有一个ABR，没有ASBR。没有虚连接穿越的非骨干区域。

            禁止Type4 LSA和Type5 LSA通过ABR向内泛洪来实现，仅允许同一AS中的其它Type3 LSA通过ABR进入区域泛洪。仅有LSA1、LSA2（广播网络中才有）、LSA3存在。由ABR向本区域泛洪一条指向自己的默认路由。

         3、Totally Stub区域

            与Stub区域相似，但LSA的限制更加的严格。

            阻止同一AS内的其它LSA3经过ABR向区域内泛洪。只有LSA1、LSA2（广播网络）。ABR向区域内泛洪一条指向自己的默认路由。

         4、NSSA区域（Not-So-Stubby Area 非纯末梢区域）

            Stub的延伸或修订版，允许位于非边缘区域，可以有多个ABR，可以有一个或多个ASBR。

            LSA限制：

                   允许从其直接连接的ASBR上引入AS外部路由以LSA7进入NSSA区域中泛洪，然后在ABR上转换成LSA5后，以自己的身份发布到区域之外。

                   允许域间的LSA3进入区域内部泛洪，拒绝其他区域中的ASBR连接的AS外部理由相关的LSA4和LSA5向内泛洪。在其中一个ASBR上向内泛洪一条指向自己的默认路由。

         5、Totally NSSA区域

            与NSSA一样，可以位于非边缘区域，可以有多个ABR和ASBR

            与NSSA一样，允许区域中ASBR引入的AS外部路由以LSA7进入区域内部泛洪，然后由ABR转换成LSA5向OSPF区域中其他区域进行发布，拒绝其他区域中的ASBR引入的路由（LSA4、LSA5）进入区域内部泛洪。

            与Totally Stub区域一样，拒绝LSA3进入内部泛洪（NSSA区域允许）。

            在区域中选择一个ABR和ASBR，在其中配置一条指向自己的默认路由，然后在Totally NSSA区域内泛洪，使该ABR或ASBR作为区域内部路由器与其他区域或其他区域中连接的外部AS进行同行的唯一出口。

 

   3.1.5 OSPF的网络类型

         1、广播类型

            链路层协议是Ethernet、FDDI时。默认是广播类型。

            以组播形式（224.0.0.5）发送hello报文及源自DR的选举报文。

            以组播形式（224.0.0.6）向DR发送LSU报文，然后DR将该LSU发送到224.0.0.5

            以单播形式发送DBD报文、LSR报文和所有重传报文

            正常情况下，以组播形式（224.0.0.5）发送LSAck报文，当设备收到重复的LSA或达到最大生存时间的LSA被删除时，LSAck以单播形式发送。

         2、NBMA类型

            链路层协议是帧中继、X。25时，OSPF默认网络类型是NBMA。所有报文都以单播形式发送。

         3、点到多点类型

            因为链路层协议中没有Point-to-Multipoint的概念，所以P2MP必须是由其他网络类型强制更改的。以组播形式（224.0.0.5）发送hello报文，单播形式发送其余报文。

         4、点到点P2P（Ponit-to-Point）类型

            链路层协议是PPP、HDLC和LAPB时，OSPF默认类型是P2P，以组播（224.0.0.5）形式发送所有报文。

 

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