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标题: 多区域OSPF路由协议 [打印本页]
作者: 种地    时间: 2024-10-9 02:13
标题: 多区域OSPF路由协议
媒介

        之前也有过关于OSPF路由协议的博客，但都不是很满意，不是很完整。现在也是听老师讲解完OSPF路由协议，感触良多，所以这里重新整理一遍。这次应该是会满意的

一些相关概念

   链路状态

          链路指路由器上的一个接口，链路状态用来形貌路由器接口及其与邻人路由器的关系等信息，这些信息包括接口的互联网协议IP所在和子网掩码、网络类型及链路的开销等。而所有的链路状态信息则构成了LSDB
  区域

          以接口为单位分别区域，同一个区域内的路由器具有雷同的LSDB
  AS

          接纳同一种路由协议交换路由信息的路由器及其网络构成的系统
  链路状态公告LSA

          用来形貌路由器和链路的状态，OSPF协议中对于链路状态信息的形貌都是通过LSA发布出去。AS内每台运行OSPF协议的路由器，根据路由器的类型不同，会产生一种或多种LSA，路由器本身产生和收到的LSA的聚集就形成了LSDB
  SPF算法

          OSPF协议的基础，SPF算法将每一台路由器作为根，独立地盘算其到每一个目标网络地最佳路径
  路由器ID

          运行OSPF的路由器的唯一标识，长度为32bit，格式和IP所在雷同。路由器ID也可以手动设置，也可以自动生成。其中，手动设置的路由器ID优先级最高。没有手动设置路由器ID，路由器会从当前接口的IP所在中自动选择一个作为路由器ID，选择序次是优先从LoopBack接口-->接口最大的IP所在。留意路由器ID一旦确定，为了维持LSDB的稳定，除非清除OSPF协议和重新启动路由器，否则路由器ID不会改变
  泛洪

          运行OSPF协议的路由器会把本身产生或者收到的LSA向其它所有邻人或路由器通告，这个过程就是泛洪
  
OSPF路由协议的特点

   （1）收敛速度快，适用于规模较大的网络，尤其是企业网络
  （2）具有五类别特性，支持不连续子网、可变长子网掩码VLSM、无类别域间路由CIDR选择及手动路由聚合
  （3）接纳组播形式（224.0.0.5或224.0.0.6）或单播形式发送报文，支持等价负载均衡
  （4）支持区域分别、构成布局化网络提供路由分级化管理
  （5）支持接口验证方式和区域验证方式
  （6）接纳触发更新，可以使用路由标记（Tag）对外部路由进行跟踪
  （7）默认情况下，OSPF的路由优先级为10，OSPF AS外部区域的路由优先级为150
  （8）为了维持邻人表和LSDB表，会每隔30min进行一次链路状态更新
  
OSPF协议的报文类型

         OSPF是IP报文直接封装协议报文，协议号为89。如果OSPF协议组播所在被封装到以太网帧内，则以太网的MAC所在（01-00-5E-00-00-05或01-00-5E-00-00-06）也是组播所在。


   通用头部字段（OSPF Packet Headers）
  
  
OSPF分为5种报文：Hello报文、DBD报文、LSR报文、LSU报文和LSAck报文。


Hello报文：

        主要用于发现和维持OSPF邻人关系。周期性以组播的形式发送Hello报文，以维护OSPF的邻人关系。使用的组播所在为224.0.0.5（所有OSPF路由器）或224.0.0.6（所有OSPF DR路由器）。报文内容包括一些定时器的数值、DR、BDR以及本身已知的邻人信息。
   Hello报文特有字段
  
  
DD报文：

        形貌当地LSDB择要信息，用于两台设备进行数据库同步。在邻接关系初始化时，路由器会发送DD报文来告知对方本身的LSDB择要信息。报文内容包括LSDB中每一条LSA（链路状态通告）的头部信息，以便对方判断哪些LSA是当地所缺少的或已经失效的。

   接口MTU：在报文不分段的情况下，路由器接口能发送的最大IP报文的巨细
I：初始位，发送的第一一个 DD包的1位置1,后续DD包的1位置0
M：后继位，最后一个DD包的M位置0；其他DD包的M位置1，表示后面另有其他DD报文
M/S：主从位，用于协商主/从路由器，置1表示Master，置0表示Slave，路由器ID大的一方会成为Master
DD序列号：在数据库同步过程中，用来确保路由器收到完整的DD报文。由Master规定起始序列号，每发送一个 DD报文，序列号就加1, Slave使用Master的序列号进行确认。因此，主从路由器利用序列号来保证DD报文传输的可靠性和完整性
  LSA头部：LSA头部包含的信息可以唯一地标识一条LSA，内容包括以下几点
  
  
LSR报文：

        LSR报文用于向对方哀求所需要的LSA完整拷贝。当路由器发现当地LSDB中缺少某些LSA时，会发送LSR报文来哀求这些LSA。LSR报文中包含所需LSA的择要信息，以便对方可以或许识别并返回相应的LSA。

LSU报文：

        LSU报文用于向对方发送其所需要的LSA或者泛洪本身更新的LSA。当路由器收到LSR报文或本身的LSDB发生更新时，会发送LSU报文来通知邻人路由器。LSU报文中包含多条LSA的完整内容，以便邻人路由器可以或许更新本身的LSDB。

LSack报文：

        LSAck报文用于对收到的LSA进行确认。当邻人路由器收到LSU报文后，会发送LSAck报文作为确认。如许，源路由器可以确认链路状态已被通知到邻人，从而实现Flooding的可靠性传输。

OSPF协议的网络类型

        为了可以或许顺应二层网络环境，根据路由器所连接物理网络的不同，OSPF协议通常将网络分别
为4种类型：广播多路访问（BMA）、非广播多路访问（NBMA）、点到点（P2P ）、点到多点（P2MP）。在每种网络类型中，OSPF协议的运行方式都不同，包括是否需要推举DR和Hello报文的发送周期为多少等
   
  OSPF协议的网络类型  网络类型推举DRHello报文发送周期/s失效时间/s邻人BMA是1040自动发现NBMA是30120管理员设置P2P否1040自动发现P2MP否30120自动发现

OSPF的3个步骤，生成3个表

步骤一、发现并建立邻人关系

        路由器要先发现邻接的路由器，才气建立邻人关系。通过周期性发送Hello包并接收来自其他路由器的Hello包，进行建立并维护邻人关系。报文内容包括一些定时器的数值、DR、BDR以及本身已知的邻人信息。

查看邻人表信息
  1. [huawei]display ospf peer
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步骤二、形貌当地LSDB信息，并形成邻接关系

        一旦建立了邻人关系，路由器会开始交换链路状态信息（LSI），将本身所知道的网络拓扑信息（如连接的网络、链路的状态、链路的成本等）发送给邻人。这个过程通过发送DBD报文、LSR报文和LSU报文来实现，终极所有路由器都会拥有一个同步的链路状态数据库LSDB

哀求缺少的LSDB信息


查看链路状态数据库LSDB
  1. [huawei]display opsf lsdb
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步骤三、盘算路由，并形成OSPF路由表

        每个路由器都会根据LSDB中的信息，使用Dijkstra算法盘算最短路径树（SPT），以找到到达网络中每个目标地的最短路径。盘算出的最短路径信息会保存到OPSF路由表上。
  1. [huawei]display ospf routing
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OSPF DR和BDR

DR

        DR是在OSPF网络中被推举出来的一个路由器，它负责收集和维护当地域域内的链路状态信息，并将这些信息传播给其他路由器。
        DR充当了整个多点链路网络中的“代表”，负责收集来自其他路由器的链路状态更新（LSU）消息，并将其汇总为一条链路状态数据库（Link State Database）。然后，DR将这个数据库发送给其他路由器，以减少链路状态更新的频率。
   推举过程
  在推举过程中，每个路由器都会发送Hello消息，其中包含本身的优先级值。优先级越高，被推举为DR的可能性就越大。
  如果没有路由器明确声明其优先级，则路由器会基于其Router ID（通常是一个IP所在）来选择DR，Router ID最小的路由器将成为DR。
    主要作用
  减少链路状态更新的频率，帮助优化网络性能。
  维护链路状态数据库并将其分发给其他路由器，确保所有路由器都拥有最新的网络拓扑信息。
  根据链路状态数据库及时更新路由表，确保数据正确地转发到目标所在。
  

BDR

        BDR是DR的备份，当DR发生故障或失效时，BDR会立即接替DR的角色，并继承执行雷同的使命，确保在DR失效时可以或许无缝接替其工作

不同网络类型中DR和BDR的推举操纵


选DR是需要时间的，大概是40秒耽误
        另有一个要留意的就是（实际也会经常遇到）：在以太网中有两台设备进行连接，他们会推举出DR和BDR，但是只有两台设备就跟PPP点对点一样，这时候我们就不需要推举出DR和BDR了（不浪费那40秒的耽误）
  1. [Huawei-GigabitEthernet0/0/1]ospf network-type p2p
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在接口上增加上面的那条命令之后，就不会选取DR和BDR了（留意：两边设备都需要设置这条命令）

OSPF区域及路由器

区域

        一个区域所设置的特性控制着其所能接收到的链路状态信息的类型。区分不同的OSPF区域类型的关键就是它们对区域外部路由的处理方式。OSPF区域包括标准区域和骨干区域
   
  
        在OSPF协议中，路由器根据其功能和在网络中的位置被分别为多种类型，如：IR、BR、ABR、ASBR。
内部路由器（Internal Router, IR）

   定义：IR是仅连接到单个OSPF区域（Area）的路由器
  功能：IR主要负责在同一区域内转发数据包，并通过链路状态通告（LSA）与其他内部路由器交换拓扑信息，以构建和维护整个区域的拓扑数据库。它们只处理来自本区域内的路由信息，不与其他区域的路由器直接通讯
  区域界限路由器（Area Border Router, ABR）

   定义：ABR是连接两个或多个不同OSPF区域的路由器
  功能：ABR在OSPF网络中饰演着桥梁的角色，负责将数据包从一个区域传输到另一个区域，并在区域之间传播路由信息。它们通过LSA将来自一个区域的路由信息汇总后，再传递给其他区域，确保不同区域之间的路由可达性
  自治系统界限路由器（Autonomous System Boundary Router, ASBR）

   定义：ASBR是连接OSPF域与其他自治系统（AS）的路由器
  功能：ASBR负责将来自其他路由协议（如BGP）的路由信息导入OSPF域中，同时也将OSPF域内的路由信息导出到其他路由协议中。它在不同自治系统之间传递路由信息，实现跨自治系统的路由通讯
  假造链路路由器（Virtual Link Router）：

   定义：假造链路路由器是一种特别的路由器类型，用于在特定情况下连接分布在不同OSPF区域中的两个OSPF区域
  功能：假造链路路由器答应在OSPF区域之间建立逻辑连接，绕过非OSPF区域的物理连接限制，从而确保数据包可以或许正确路由到目标地。这在复杂的网络拓扑布局中尤为重要，特别是在物理连接不可行或成本过高时
  
OSPF协议的LSA类型

LSA概述

   
  

   重要字段剖析
  
  注：链路状态类型、链路状态ID、通告路由器三元组唯一标识一个LSA。老化时间、序列号、校验和用于判断LSA的新旧
  

  
  链路状态类型 
  

   其中类型2、网络LSA是由DR生成，形貌网络上所有路由器的连接状态
          一台路由器中所有的LSA都被存放在其LSDB中，正确的LSA可以形貌一个OSPF区域的网络拓扑布局。OSPF中常见的LSA有6种

Router LSA（类型1）

        所有OSPF路由器都会产生这种LSA，用于形貌路由器上连接到某一个区域的链路或某一接口的状态信息。该LSA只会在区域内扩散，不会扩散至其他区域。链路ID为此路由器ID

   
  

网络LSA（类型2）

        由DR产生，用来形貌一个多路访问网络和与之相连的所有路由器，只会在包含DR所属的多路访问 网络的区域中扩散，并不会扩散至其他的OSPF区域中。链路状态ID为DR接口的IP所在

   
  
网络汇总LSA（类型3）

        由ABR产生，他将一个区域内的网络通告给OSPF AS中的其他区域【除完全末节区域】。这些条目通过骨干区域被扩散到其它的ABR中。在区域间传递路由信息时遵照水中分割原则，即从一个区域发出的类型3 LSA不会传回到本区域。链路状态ID为目标网络的所在。


ASBR汇总LSA（类型4）

        由ABR产生，形貌ASBR的路由，通告给除ASBR所在区域的其他相关区域。链路状态ID为ASBR的ID

AS外部LSA（类型５）

        由ASBR产生，含有关于AS外的路由信息，通告给所有的区域【除末节区域和次末节区域】。链路状态ID为外部网络的所在

   
  
次末节区域外部LSA（类型7）

        由次末节区域内的ASBR产生，且只能在次末节区域内传播。ABR可以将类型7的LSA转换为类型5的LSA，当次末节区域内有多个ABR时，系统会根据规则自动选择一个ABR作为转换器。默认情况下，次末节区域选择路由器ID最大的设备作为转换器。链路状态ID为外部网络的所在，格式与类型5 LSA雷同

OSPF的特别区域

末节区域

        末节区域的ABR不发布它们担当的AS外部路由，只发布区域内路由和区域间路由。为保证到AS外的路由可达，该区域的ABR将生成一条默认路由，以类型3 LSA发布给末节区域中的其他非ABR。
        注：在OSPF视图下执行【stub】命令，就可以将当前区域设置为末节区域
   设置末节区域留意的细节
  
  
完全末节区域

        完全末节区域的ABR不答应发布AS外部路由和区域间路由，只发布区域内路由。同样的，该区域的ABR会生成一条默认路由，以类型3 LSA发布给末节区域中的其他非ABR
        注：在OSPF区域视下，只需要在ABR上执行【stub no-summary】命令，就可以将当前区域设置成完全末节区域。在末节区域视图下执行【stub】命令，则可以将当前末节区域设置成完全末节区域。

次末节区域（NSSA）

        次末节区域答应引入AS外部路由，由ASBR发布类型7 LSA给本区域，这些类型7 LSA在ABR上转换成类型5 LSA，并且泛洪到整个OSPF区域中，NSSA保存了保存了AS内的未节区域的特性。NSSA的ABR发布类型7默认路由传播到区域内，所有区域间路由都必须通过ABR才气发布
        注：在OSPF区域视图下执行【nssa】命令,可将当前区域设置为NSSA
 
OSPF路由盘算、路由类型、路由聚合

        OSPF协议接纳SPF算法，盘算过程如下
       OSPF路由盘算详细方法
  
  
        OSPF协议将路由分为4类，按照优先级从高到低的序次为区域内路由、区域间路由、第一类外部路由和第二类外部路由。其中，AS区域内路由和区域间路由形貌的是AS内部的网络布局，AS外部路由则形貌了应该怎样选择到AS以外目标所在的路由；第一类外部路由的可信度较高，并且和OSPF自身路由的开销具有可比性，所以到第一类外部路由的开销等于本路由器到相应的ASBR的开销与ASBR到该路由目标所在的开销之和；第二类外部路由的可信度比较低，所以OSPF协议以为从ASBR到AS之外的开销远宏大于从AS之内到达ASBR的开销。

        路由聚合是指ABR或ASBR将具有雷同前缀的路由信息聚合起来，只发布一条路由到其他区域。AS被分别成不同的区域后，可以通过路由聚合来减少路由信息的通告，减小路由表的规模，进步路由器的运算速度，降低系统的消耗。需要留意的是，至少存在一条明细路由，路由器才会通告聚合路由，而且聚合路由范围内的明细路由发生厘革，不影响通告的聚合路由。路由聚合只能在ABR和ASBR上设置，因此OSPF路由聚合包括ABR路由聚合和ASBR路由聚合两类
   
  
OSPFv2和OSPFv3的区别

比较OSPFv2OSPFv3
网络IPv4网络IPv6网络
运行基于网络基于链路
源所在接口IPv4所在接口IPv6链路当地所在
目标所在 1、邻人接口单播IPv4所在
2、组播所在224.0.0.5或224.0.0.6
 1、邻人IPv6链路当地所在
2、组播所在FF02::5或FF02::6
IP单播路由IPv4单播路由，路由器默认启动IPv6单播路由，执行【ipv6】命令启用
同一链路上运行多个实例不支持支持
验证简朴口令或MD5IPv6提供安全机制
LSA有选项字段无选项字段，增加LSA（类型８）和区域内前缀LSA（类型９）

OSPF的常用命令

设置OSPF的基本功能

  1. # 启动OSPF进程，配置Router ID
  2. [Huawei]ospf process-id router-id router-id
  3. [Huawei]ospf 1 router-id 1.1.1.1   # 举例
  5. # 设置开销的带宽参考值
  6. [Huawei-ospf-1]bandwidth-reference value   # value=1--214783648
  7. [Huawei-ospf-1]bandwidth-reference 1   # 举例
  10. # 禁止接口收发OSPF报文
  11. [Huawei-ospf-1]silent-interface  all | interface-type interface-number
  12. [Huawei-ospf-1]silent-interface  GigabitEthernet 0/0/0   # 举例
  14. # 创建并进入OSPF视图
  15. [Huawei-ospf-1]area area-id   # area-id=0 ~ 4294967295
  16. [Huawei-ospf-1]area 1  # 举例
  18. # 配置使能OSPF的接口范围
  19. [Huawei-ospf-1-area-1.1.1.1]network ip-addreaa wildcard-mask
  20. [Huawei-ospf-1-area-1.1.1.1]network 2.2.2.2 0.0.0.255  # 举例
  22. # 在接口上使能OSPF
  23. [Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ospf enable [process-id] area area-id
  24. [Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ospf enable 1 area 1.1.1.1  # 举例
  26. # 配置接口运行OSPF的开销
  27. [Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ospf cost cost   # cost=1~65535
  28. [Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ospf cost 1  # 举例
  30. # 设置OSPF接口的网络类型
  31. [Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ospf network-type {broadcast | noma | p2mp | p2p}
  32. [Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ospf network p2p  # 举例
  34. # 设置接口在选举DR时的优先级
  35. [Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ospf dr-priority proiority
  36. [Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ospf dr-priority 10   # 举例
  38. # 设置接口发送Hello报文的时间间隔
  39. [Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ospf timer hello interval    # 单位为秒
  40. [Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ospf timer hello 60   # 举例
  42. # 设置OSPF的邻居失效时间
  43. [Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ospf timer dead interval   # 单位为秒
  44. [Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ospf timer dead 10000   # 举例
复制代码

设置OSPF的安全性

  1. # OSPF的接口验证
  2. # 简单验证方式
  3. [Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ospf authentication-mode simple plain
  4. # MD5、HMAC-MD5或HMAC－SHA256验证方式
  5. [Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ospf authentication-mode {md5 | hmac-md5 | hmac-sha256} [key-id [cipher] cipher-text]
  6. [Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ospf authentication-mode md5 1 cipher 123456    # 举例
  8. # 配置OSPF区域验证
  9. # 与接口验证命令大致相同，一个是在接口上配置，一个是在OSPF区域视图下配置
  10. # 所以这个就不用加上前面[ospf]，其它一样的命令
复制代码
 
设置OSPF默认路由注入

  1. [Huawei-ospf-1-area-0.0.0.1]default-route-advertise
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设置OSPF的路由聚合

  1. # 配置ABR的路由聚合
  2. [Huawei-ospf-1-area-0.0.0.1]abr-summary ip-address mask   # 还有一些参数啥的就懒得写详细了
  3. [Huawei-ospf-1-area-0.0.0.1]abr-summary 10.1.1.1 255.255.255.0  # 举例
  5. # 配置ASBR的路由聚合
  6. [Huawei-ospf-1]asbr-summary ip-address mask    #同上，还有参数没写全
  7. [Huawei-ospf-1]asbr-summary 10.1.1.1 255.255.255.0   # 举例
复制代码

设置OSPF的特别区域

  1. # 配置末节区域
  2. # 在ABR中配置命令
  3. [Huawei-ospf-1-area-0.0.0.1]stub
  5. # 配置完全末节区域
  6. [Huawei-ospf-1-area-0.0.0.1]stub no-summary
  8. # 配置NSSA区域
  9. [Huawei-ospf-1-area-0.0.0.1]nssa [default-route-advertise | no-summary | no-import-route]
复制代码
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