CCNP 4 OSPF

其他 2019-02-24 01:01:03 阅读次数: 0

OSPF:开放式最短路径优先协议

  • 无类别链路状态协议：跨层封装，协议号89；组播更新：224.0.0.5（all ospf）224.0.0.6（DR/DBR）存在触发更新和周期更新（30min）；使用SPF算法；存在区域概念；

  • 工作过程

    • 激活协议后向所有的邻居发送hello包，建立邻居关系，生成邻居表之后和条件满足的邻居间建立邻接关系，交互LSA（链路状态通告）；生成LSDB（链路状态数据库）；之后基于数据库使用SPF算法计算达到所有未知目标的最短路径加到路由表中；注：ospf收敛的过程被称为LSA洪范或LSDB同步；

  • OSPF的状态机

    • 邻居关系
      — Down：一旦发出hello包将进入下一个状态
      — Init：收到hello包中存在本地RID进入下一状态
      — 2-way：邻居关系建立
    • 匹配条件
      — 点到点网络直接进入下一个阶段
      — MA网络先选DR/BDR；非DR/BDR间不能进入下一状态
    • 邻接关系
      — Exstart：使用hello的DBD包进行主从关系选举，主可以先行进入exchange状态
      — EXchange：使用DBD包进行拓扑目录的交互，需要ACK确认
      — Loading：使用LSR/LSU/LSACK获取未知拓扑信息；
      — Full：转发状态，邻接关系建立完成

  • OSPF的数据包

    • 数据包结构
      在这里插入图片描述
    • 数据包类型
      在这里插入图片描述
    • Hello ：用于邻居的发现，邻居关系的建立：邻居和邻接关系的保活 Hello time 10s或30s dead time 40s或120s
      在这里插入图片描述
      邻居间hello包中必须完全一致的参数：hello和dead时间，区域ID，认证字段，末梢区域标示
    • DBD 数据库描述表：1，类hello包，不携带拓扑信息 2，拓扑目录在exstart状态时，两端MTU值不一致，将卡在该状态；
      在这里插入图片描述
      — I:为1表示本DBD包为本地第一个DBD
      — M：为0表示本地为最后一个DBD
      — MS：为1表示本地为主
      在exstart状态时，使用隐形确认：使用主的序列号来确认
    • LSR 链路状态请求
    • LSU（LSA）链路状态更新
    • LSACK 链路状态确认

  • 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 建议RID；手工—环回最大地址—接口最大地址
    宣告：1、激活 2、路由 3、区域划分
    r2(config-router)#network 2.2.2.2 0.0.0.0 a 0
    r2(config-router)#network 23.1.1.1 0.0.0.0 a 1

  • 区域划分的规则：

    • 星型结构
      ABR–区域边界路由器

  • 当启动完成后，邻居间发生hello包建立邻居关系，生成==邻居表==

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/  -        00:00:30    23.1.1.2        Serial1/1
  • 邻居关系建立后，若条件匹配将使用DBD/LSR/LSU/LSack来交互学习整个网络的拓扑和路由信息；生成LSDB（数据库表）–所有LSA的集合

r2#show ip ospf database

  • 当数据库表同步完成后，路由器将使用数据库基于SPF算法计算到达所有未知目标的最短路径，然后将其加载到路由表中：
    O - OSPF, IA - OSPF inter area
    N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2
    E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2
    O 通过本区域内的拓扑本地计算生成
    O IA 其他区域的路由，通过ABR导入
    O E1/2 其他非ospf协议或不同的进程产生的路由，然后通过ASBR重发布进入
    O N1/2其他非ospf协议或不同的进程产生的路由，然后通过ASBR重发布进入；但本地所在区域为NSSA区域；

  • 管理距离为110；度量为cost值；
    Cost值=开销值=参考带宽/接口的实际带宽
    默认的参看带宽为100M；
    OSPF的选路规则：整段路径所有链路cost值之和最小为最佳路径；支持等开销负载均衡，默认4条，最大6条，IOS版本12.4以上16条；

  • 注：当接口实际带宽大于参考带宽时，cost值为1；故可能导致选路不佳；建议修改参考带宽；

r1(config)#router ospf 1
r1(config-router)#auto-cost reference-bandwidth ?
<1-4294967> The reference bandwidth in terms of Mbits per second 全网一致

成为邻接关系的条件

  • 网络类型：
    1.点到点
    2.BMA
    3.NBMA帧中继 mgre
  • 在点到点网络中直接建立邻接关系，在MA网络进行DR/BDR选举（40s）；DR/BDR和其他设备均为邻接关系，非DR·BDR间为邻居关系；
  • 选举的规则：
  1. 比较接口优先级；点到点网络优先级级默认为0（不参选）：MA网络优先级默认为1；范围0-255， 大优；
  2. 若优先级均相同，对比RID；值最大为DR，此大为BDR；
  3. 非抢占行
  • 干涉选举
  1. 修改DR优先级最大，BDR次大

r1(config)#interface fastEthernet 0/0
r1(config-if)#ip ospf priority 3
注:OSPF的选举是非抢占的，故必须重启所有设备的进程；
Clear ip ospf process

  1. 修改BR优先级最大，BDR次大，其他设备优先级为0：无需重启进程

  • OSPF接口网络类型：OSPF在不同的网络接口下存在不同的工作方式

r1#show ip ospf interface loopback 0
r1#show ip ospf interface s1/1
r1#show ip ospf interface fastEthernet 0/0

接口类型： OSPF的工作方式
Loopback                  LOOPBACK  无hello包，32位主机路由发送
点到点（HDLC/PPP）  POINT_TO_POINT hello 10s、dead 40s；不选DR，自动建邻
BMA（以太网）           BROADCAST hello 10s、dead 40s；选DR，自动建邻
NBMA（帧中继）

  • 真实物理接口：

NON_BROADCAST
Hello 30, Dead 120；非自动建邻（不使用组播广播发送hello
包）；只能使用单播建立邻居关系；

r1(config)#router ospf 1
r1(config-router)#neighbor 123.1.1.2
r1(config-router)#neighbor 123.1.1.3

单播建立邻居关系后，发现自动进行DR/BDR选举，因为是MA网络；注：在非全连网状结构拓扑中，将可能由于DR位置问题，导致无法正常收敛
解决方法：

  1. 修改中心点为DR
  2. 使用子接口
  3. 修改工作方式
r2(config-router)#int s1/2
r2(config-if)#ip ospf network ?  
  broadcast            Specify OSPF broadcast multi-access network
  non-broadcast        Specify OSPF NBMA network
  point-to-multipoint  Specify OSPF point-to-multipoint network
  point-to-point       Specify OSPF point-to-point networ
  r2(config-if)#ip ospf network point-to-point

  • 点到点子接口

    POINT_TO_POINT
    hello 10s、dead 40s；不选DR，自动建邻

  • 多点子接口

NON_BROADCAST
Hello 30, Dead 120；非自动建邻（不使用组播
广播发送hello包）；只能使用单播建立邻居关系；

总结

  • 在非NBMA网络中，不建议修改工作方式；
  • 在NBMA网络中，若拓扑结构为全连网络，那么可以单播见邻即可；
  • 若非全连网状，那么可以将no-broadcast修改为 point-to-point 或者point-to-multipoint
  • point-to-point 工作方式：默认存在于帧中继的点到点子接口；可以修改本地工作方式，但若对端仅存在一条PVC，那么建议对端修改；若对端非一条PVC，那么修改本地和对端均为 point-to-multipoint ；
  • point-to-multipoint 工作方式：hello 30s dead 120s；自动建邻，不选DR/BDR；计算路径时已传递过来LSA的邻居为下一跳，自动生成达到该网段所有直连子接口的32位主机路由；

解决OSPF不规则区域问题

  1. 远离骨干的非骨干区域
  2. 不连续骨干区域

  • 解决方法

  • tunnel ：在两台ABR上创建tunnel，然后将其宣告到OSPF协议中；缺点：1.选路不佳 2. 周期hello和更新均对中间区域进行影响

隧道tunnel
R3(config)#interface tunnel 0 创建tunnel
R3(config-if)#ip address 172.16.1.2 255.255.255.0 给tunnel配置地址
R3(config-if)#tunnel source e0/1 隧道源
R3(config-if)#tunnel destination 12.1.1.1 隧道目标 （接口地址是真实地址，不是tunnel地址）
R3(config-if)#ip ospf 100 aear 0 宣告

  • 虚链路—OSPF自带 在两台ABR上配置，使未连接骨干的ABR得知骨干的存在，之后将域间路由进行交互；
    取消周期的更新和邻居保活；
    优点：选路佳、占用中间区域资源少；
    缺点：不可靠

r2(config)#router ospf 1
r2(config-router)#area 1 virtual-link 4.4.4.4
穿越区域 对端ABR的RID

  • 多进程双向重发布
    不同的进程拥有不同的RID和数据库，不同进程间的数据库是不共享的；且计算所得路径同时放置于路由表中；若多个进程同时工作于一个接口，那么仅最先工作进程生效；

r4(config)#router ospf 1
r4(config-router)#redistribute ospf 2 subnets
r4(config-router)#exit
r4(config)#router ospf 2
r4(config-router)#redistribute ospf 1 subnets

OSPF的数据库表

  • OSPF使用LSA进行更新； LSA（LSU）—链路状态通告
    数据库表就是所有LSA的集合—LSDB–链路状态数据库
    OSPF协议存在12种不同类别的LSA，每种LSA所携带的信息是不一样的；
查看LSA的明细：
            r1#show ip ospf database router 1.1.1.1
                     类别名  link-ld
  无论何种LSA，均携带以下参数
  LS age: 183  老化时间，正常1800周期归0，触发马上归0；最大老化3609；
  Options: (No TOS-capability, DC)
  LS Type: Router Links  类别，此处为1类；
  Link State ID: 1.1.1.1     在目录中的番号
  Advertising Router: 1.1.1.1  通告者的RID
  LS Seq Number: 80000003   序列号，棒棒糖序列号
  Checksum: 0x67F8
  Length: 60
  Number of Links: 3

类别               传播范围           通告者              携带信息
LSA1 router          本区域      本区域内所有路由器       本地直连拓扑
LSA2 network        本区域             DR               MA部分的拓扑        
LSA3 Summary      整个OSPF域        ABR              O IA域间路由
LSA4 asbr-summary  除ASBR所在区域    ABR              ASBR的位置
    ASBR所在区域，通过1类告知
LSA5 External       整个OSPF域        ASBR             OE 域外路由
LSA7 nssa-external     NSSA区域        ASBR             ON 域外路由

类别              link id（番号）                     通告者
LSA1 router        通告者的RID                  本区域内所有路由器      
LSA2 network      DR的接口ip地址                   DR
LSA3 Summary     O IA路由目标地址       ABR，在经过下一个ABR时修改
LSA4 asbr-summary  ASBR的RID           ABR，在经过下一个ABR时修改
LSA5 External      OE 路由目标地址                  ASBR
LSA7 nssa-external   ON路由目标地址                  ASBR

OSPF的优化

目的：减少LSA的更新

  1. 特殊区域–优化非骨干区域
    条件：不能为骨干区域，不能存在虚链路
  • 不能存在ASBR
  1. 末梢区域–拒绝4.5类LSA；产生一条3类缺省

r3(config)#router ospf 1
r3(config-router)#area 1 stub 该区域内所有设备均需配置

  1. 完全末梢区域–在末梢区域的基础上进一步拒绝3类的LSA，仅保留一条3类的缺省先将该区域配置为末梢区域，然后仅需要在ABR上定义为完全末梢即可

r3(config)#router ospf 1
r3(config-router)#area 1 stub no-summary

  • 存在ASBR
  1. NSSA–拒绝4.5类的LSA，不自动产生3类缺省；5类在NSSA区域内被转换为7类转发；离开该区域后还原为5类

r1(config)#router ospf 1
r1(config-router)#area 2 nssa

  1. 完全的NSSA----在NSSA的基础上，进一步拒绝3/4/5类LSA，5类转7类；自动产生缺省指向ABR；先将该区域配置为NSSA，然后仅需要在ABR上定义为完全即可

r1(config)#router ospf 1
r1(config-router)#area 2 nssa no-summary

  • 汇总 --优化骨干区域
  1. 域间路由汇总–在ABR上操作

r3(config)#router ospf 1
r3(config-router)#area 1 range 4.4.4.0 255.255.254.0
通过该区域内的1/2类LSA计算所得路由才可以汇总

  1. 域外路由汇总—在ASBR上操作

r5(config)#router ospf 1
r5(config-router)#summary-address 99.1.0.0 255.255.252.0 域外路由可以为5、7类

OSPF的扩展配置

  1. 认证
  • 接口认证–在邻居间相连的接口上配置
    （1）接口明文

r1(config)#int s1/1
r1(config-if)#ip ospf authentication
先开启明文认证需求，开启后本地hello包中认证类型字段已经变化，邻居间必须一致
r1(config-if)#ip ospf authentication-key cisco 配置明文密码

（2）接口密文

r2(config)#int s1/1
r2(config-if)#ip ospf authentication message-digest
r2(config-if)#ip ospf message-digest-key 1 md5 cisco
邻居间必须完全一致

  • 区域认证
    例：在R1上开启关于0区域的明文或密文认证；之后实际是将R1上工作于区域0的接口修改认证类型字段为明文或密文；之后的密码还需要到各个接口上逐一配置；

r3(config)#router ospf 1
r3(config-router)#area 0 authentication
r3(config-router)#area 0 authentication message-digest

【3】虚链路认证

r3(config)#router ospf 1
r3(config-router)#area 1 virtual-link 4.4.4.4 authentication 明文
r3(config-router)#area 1 virtual-link 4.4.4.4 authentication-key cisco

r3(config-router)#area 1 virtual-link 4.4.4.4 authentication message-digest 密文
r3(config-router)#area 1 virtual-link 4.4.4.4 message-digest-key 1 md5 cisco

  1. 加快协议收敛速度 10s 40s 30s 120s 邻居间必须一致

r1(config)#int s1/1
r1(config-if)#ip ospf hello-interval 5
修改本端的hello time，本端dead time 自动4倍关系匹配
r1(config-if)#ip ospf dead-interval 20 修改本端的dead time，本端hello time不变化的；

  1. 被动接口—用于同用户相连的接口，只接收不发送路由协议信息

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

  1. 缺省路由
  • 3类的缺省—由特殊区域自动产生 末梢、完全末梢、完全NSSA
    5类的缺省----在一台路由器上，必须已经拥有缺省条目的前提下，进行重发布

r2(config)#router ospf 1
r2(config-router)#default-information originate
若一台设备上不存在缺省路由，那么也可以强制向网内重发布缺省
r2(config)#router ospf 1
r2(config-router)#default-information originate always

  • 注：进入的条目为类型2；
    类型1，在内网传递时携带内部的度量值
    类型2，在内网传递时不携带内部的度量值

r2(config)#router ospf 1
r2(config-router)#default-information originate metric-type 1
r2(config-router)#default-information originate always metric-type 1

  • 7类的缺省—边界路由器所在位置处于NSSA区域内，且该路由器上已经拥有缺省路由；

r5(config)#router ospf 1
r5(config-router)#area 2 nssa default-information-originate 默认进入为类型2；
r5(config-router)#area 2 nssa default-information-originate metric-type 1 修改为类型1

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转载自blog.csdn.net/heibaikong6/article/details/86760076
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