ospf学习笔记1
ospf学习笔记1
＜OSPF（Open Shortest Path First）＞
开放最短路径优先协议
OSPF的基本特性：
·OSPF属于IGP，是Link-State协议，基于IP Pro 89。
·采用SPF算法（Dijkstra算法）计算最佳路径。
·快速响应网络变化。
·以较低频率（每隔30分钟）发送定期更新，被称为链路状态刷新。
·网络变化时是触发更新。
·支持等价的负载均衡。
OSPF维护的3张表：
1）Neighbor Table：
确保直接邻居之间能够双向通信。
2）Topology Table：
LSDB(Link-State DataBase），同一区域的所有路由器LSDB相同。
3）Routing Table：
对LSDB应用SPF算法，选择到达目标地址的最佳路由放入路由表。
OSPF的区域划分：
·OSPF采用层次设计，用Area来分隔路由器。
区域中的路由器保存该区域中所有链路和路由器的详细信息，
但只保存其他区域路由器和链路的摘要信息。
·Transit area (backbone or area 0)
主要功能：为快速、高效地传输数据包。通常不接用户。
·Regular areas (nonbackbone areas)k
主要是连接用户。而且所有数据都必须经过area 0中转。
包括：Stub / Totally Stubby / NSSA
采用分区域设计的好处：
1、可以在区域边界做汇总，减少了路由表的条目
2、只有一个区域内的路由器才会同步LSDB，LSA的flood在网络边界停止，减少了LSA的flood,加速会聚
3、缩小网络的不稳定性，一个区域的路由问题不会影响其它区域。
OSPF的邻居与邻接关系：
OSPF中路由器之间的关系分两种：
1、邻居
2、邻接
·OSPF路由器可与它直连的邻居建立邻居关系。
·P2P链路上，邻居可以到达FULL状态，形成邻接关系
·MA网络，所有路由器只和DR/BDR(Backup Designated Router)到达FULL状态。形成邻接
·路由器只和建立了邻接关系的邻居才可以到达FULL状态。
·路由更新只在形成FULL状态的路由器间传递。
·OSPF路由器只会与建立了邻接关系的路由器互传LSA。同步LSDB
Route-ID：
一个号码而已，用来唯一标识OSPF域中路由器。
设置Route-ID的优先顺序：
1）手工指定Route-ID x.x.x.x（可任意，但区域内不能重复）
2）自动选择最大的Loopback IP作route-id
3）自动选择最大的物理接口IP（接口必须是激活状态）
推荐手工指定的router-id
DR/BDR的选举：
DR--指定路由器
BDR--备份的指定路由器
选举规则：
1）比较优先级，越大越优（默认为1,如设为0表示不参与选举）
2）比较Route-ID，越大越优。
·DRother发送LSA给DR/BDR用224.0.0.6
·DR发送LSA给DRother用224.0.0.5
·非MA网络（没有DR/BDR），路由器都用224.0.0.5
＜DR/BDR＞特点
1）不抢占,DR正常时，即使有新的Pri比DR高的路由器也不能抢占成为DR。
2）DR正常时
，BDR只接收所有信息，转发LSA和同步LSDB的任务由DR完成，当DR故障时，BDR自动成为DR，完成原DR的工作，并选举新的BDR。
3）DR是个接口概念。每个网段都会选举DR。
4) 不同网段分别选DR/BDR
SPF算法：
1、在一个区域内的所有路由器有同样的LSDB
2、每一个路由器在计算时都将自已做为树根
3、具有去往目标的最低cost值的路由是最好的路径
4、最好的路由被放入转发表
计时器：
·Hello Intervals：10S/30S
·Dead Interval：4＊Hello ＝40S 不同于其它协议的三倍于Hello时间
hello包发向224.0.0.5
下面这三种网络类型的hello时间是30S
NON_BROADCAST
POINT_TO_MULTIPOINT
POINT_TO_MULTIPOINT NON_BROADCAST
OSPF开销值计算：
·OSPF Cost = 108/BW (bps)
几种常用接口的COST值：
1、环回口的COST值是1
2、serial口的COST值是64
3、标准以太接口是10
4、快速以太接口是1
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·OSPF的5种报文：
1）Hello：发现并建立邻接关系。
2）DBD：包含路由的摘要信息。
3）LSR：向另一台路由器请求特定路由的完整信息。
4）LSU：用于LSA的泛洪和回应LSR该条路由的完整信息。在OSPF中，只有LSU需要显示确认
5）LSAck：对LSU做确认。
影响OSPF邻居或者邻接关系的因素有：
1、ROUTER ID不能相同；
2、HELLO时间必须一致；
3、DEAD时间必须一致；
4、区域ID必须相同；
5、认证必须相同；
6、STUB标志位必须相同；
7、MTU不匹配无法形成邻接关系（一边是EXSTART,一边是EXCHANGE）；
8、OSPF版本号不同（目前版本为2）；
9、当OSPF网络类型是MA(多路访问)时，要求掩码一定一致（两个邻居）。因为会出现DR和LSA-2，无法描述网段。
OSPF邻接关系状态机：
1、down state
2、init state
3、two-way state
4、exstart state
5、exchange state
6、loading state
7、full state
OSPF的同步过程：
DBD包中有一个三位的标志字段（主从关系控制标志）：I、M、master/slaver
I（是否第一个包） M(是否还有后续包) M/S
1 1 1
0 1 0
0 1 1
分别是0x7,0x2,0x3 具有最高route-id的路由器为主，建邻居时第一个DBD是空的。
1. 在Down状态下路由器发出第一个hello包。当R2收到一个Hello包，并且在这个hello包中看不到自已的ID，则将自已和邻居的关系转到Init状态。Init是一个one way 状态，当R1和R2都认识对方后就会进入Two Way状态。
2. 在Two Way时，将选举DB/BDR（MA网络）。进入Two way状态后（即从Exstart开始），表示这两个路由器已经建立了邻居关系了。但最终能不能邻接关系要看最后是不是FULL。
3. Exstart：Exstart是firstDBD, 确认主从关系。
4. Exchange： Exchange是通过DBD交换LSA的头部信息
。
DBD分为firstDBD和DBD。
firstDBD不携带Lsa头部信息。通过firstDBD确认主从关系。主的作用只是为了控制序列号的同步。RID高的将成为主。
DBD只携带LAS的头部信息，没有携带LAS的具体信息。承载完整LAS是LASUpdate包。
DBD报文信息：
I（1为firstDBD）为1；MS(为主从位，1为主，0为从)；M（1为没有结束，0为已经结束）
FirstDBB三个位都为1。
5.Loading：等待M位为0时，才进入loading。
LSRrequest：是不携带LAS头部的，只通过（公告ID，LSA L类型，linkID）来请求具体的条目。
LSRUpdate：含有真正LSA完整信息的，用来回应LSRrequest。
6.FULL：完成了邻接关系的完整建立。
LSRAck：用来确认的。并且携带LSA头部信息。确认DBD，Request，Update
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＜OSPF＞
R1(config)#router ospf 110 注意：进程号是cisco的私有技术
R1(config-router)#network 1.1.1.0 0.0.0.255 area 0 (正/反掩码皆可）
R1(config-router)#network 12.1.1.0 255.255.255.0 area 0 区域号还可用点分十进制表示
R1#show ip protocols
R1#show ip ospf 可查看router-id,进程号,域的数量
R1#show ip ospf interface
R1#show ip ospf interface brief
R1#show ip ospf neighbor 查看邻居信息
R4(config-if)#ip ospf hello-interval 9
(dead自动*4）
R4(config-if)#ip ospf dead-interval 80
R4(config-if)#ip ospf priority 10 修改优先级
R1#show ip os database
注意：在OSPF中，环回接口的路由掩码会变为32位
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假如在一个大型网络中，OSPF如果没有分层，会有以下的问题产生：
1、每一个路由器会接收到太多的LSA
2、会经常进行路由的计算
3、路由表太大，而路由器的内存是有限的。
OSPF路由器的类型：
1、内部路由器--在一个普通区域内的路由器
2、核心路由器--在area 0区域内的路由器
3、ABR区域边界路由器--连接两个不同区域的路由器
4、ASBR自治系统边界路由器--连接OSPF域到另一个自治系统的路由器
LSA序列号：
1、LSDB中每一个LSA都有一个序列号
2、序列号范围从0x80000001-0x7FFFFFFF（符号，线性，循环，ospf v1版本重新开始是从0开始，v2版本从80000001开始）
3、OSPF每30分钟flood一次LSA来维持LSDB同步，（始发路由器）每flood一次，序列号加1
4、当一个路由器遇到同一个LSA的两个实例时，它必须能够确定哪一个是最新的LSA。（LSA相同则比较老化时间，发现已经3600秒，10秒后重新循环，最大老化LSA清对方LSA，紧接着出始路由器再发送序列号80000001的LSA）（根据序列号来识别）
5、LS
A条目的老化时间默认是一小时（0-3600S）
当一条LSA的序列号到达最大序列号时，始发路由器会发送一个生存时间为最大值的相同的LSA，让其它的路由器从LSDB中清除这条LSA，当其它路由器确认后，再发送一个初始序列号的LSA。
注意：只有始发路由器才可以提前使这条LSA老化
＜LSA（Link-State Advertisement）＞
链路状态类型、链路状态ID、通告路由器用来唯一地标识一条LSA
序列号、校验和、老化时间标识一条LSA的具体实例
老化时间 可选项 类型
链路状态ID（Link-ID）
通告路由器(ADV Router)
序列号
校验和 长度
·类型 指明是哪种类型的LSA
·Link-ID 每一条LSA都有一个Link-ID，区分不同路由器发出的LSA
·ADV Router 指通告路由器的Router-id
学习时的注意点：
1、每种LSA的传播范围
2、每种LSA由谁产生，也就是说由谁通告的
3、每种LSA所包含内容
LSA1（Router Link States）
R1#show ip ospf database router 查看LSDB中的1类LSA的详细信息
特点：
1、域内路由，仅在本区域传递,不会穿越ABR。
2、每台路由器都会产生。
3、包含本路由器的直连的邻居，以及直连接口的信息
Link ID: router ID
ADV router: router ID
三种信息：1、Another neighbor
2、stub network（串口链路网段描述信息）
3、transit network (Ma网络的一些信息)
LSA2（Net Link States）
R1#show ip ospf database network
特点：
1、仅在本区域传递
2、只有MA网络才会产生LSA2，由DR发出。
3、标识出本MA网中有哪些路由器以及本网的掩码信息。
Link ID: DR的接口IP
ADV router: DR的router ID
1类和2类结合可以还原出ma网络区域内的网络拓扑，1类和2类也是链路状态LSA
LSA3（Summary Net Link States）
R1#show ip ospf database summary
特点：
1、域间路由，能泛洪到整个AS。
2、由ABR发出，每穿越一个ABR，其ADV Router就会变成此ABR的Router-id.
3、包含本区域中的路由信息，包括网络号和掩码。
Link ID: 路由route（网络号）
ADV router: ABR的router ID（经过一个ABR，就会改为这个ABR的router ID）
三类LAS会被一个区域的边界ABR路由器重新产生并泛洪进下一个区域，所以每穿越一个ABR，其通告路由器就会发生改变。
LSA4（Summary ASB Link States）
R1#show ip os database asbr-summary
特点：
1、把ASBR的Router-id传播到其他区域，让其他区域的路由器得知ASBR的位置。
2、由ABR产生并发出，穿越一个ABR，其ADV Router就会变成此ABR的Router-id.
Link ID: ASBR的RID
ADV router: ABR的router ID（经过一个ABR
，就会改为这个ABR的router ID）（cisco显示是ip地址，这是cisco编写软件错误造成的，在卷一上有说明）
在ASBR直连的区域内，不会产生4类的LSA，因为ASBR会发出一类的LSA，其中会指明自已是ASBR
LSA5（Type-5 AS External Link States）
R1#show ip os database external
特点：
1、域外路由，不属于某个区域。
2、ASBR产生，泛洪到整个AS。不会改变ADV Router。
3、包含域外的路由
Link ID: 路由（网络号）
ADV router: ASBR的router ID （unchange）
LSA7（Type-7 AS External Link States）
R2#show ip os database nssa-external
特点：
特殊的域外路由，只存在于NSSA区域中。
Link ID: 路由（网络号）
ADV router: ASBR的router ID （只在NSSA区域中）
OSPF的四种路径类型：
1、域内路由
2、域间路由
3、E1的外部路由
4、E2的外部路由
外部路由重分布进OSPF有两种类型
·重分布进OSPF的路由默认为E2，Cost=20,且传递过程中不改变COST。
·如果改为E1类型，则在传输过程中会累加每个入接口的cost值
如果有去往同一目标的多条路由重分布进OSPF，OSPF在选择外部路由的时候，遵循的原则是：
[1]O E1优于O E2
[2]在同样的情况下，Cost越小越优先
[3]在cost相同的情况下，选择到达ASBR最优的路径
每个oe2路由都有一个forward metric，代表路由从AS进入后经过链路开销之和。 show ip route xxxx查看。
0》OIA》OE1》OE2
从区域0和非0区域收到O路由，默认用O的路由
新命令：
Router(config-router)#max-lsa maximum-number [threshold-percentage] [warning-only] [ignore-time] [ignore-count] [reset-time]
定义一个百分比值，当收到LSA的条数超过我指定的值，进行相应的操作,用于限定路由器所能收到的LSA条数
maximum-number 所允许收到LSA的最大条数
[threshold-percentage] maximum-number的百分比，超过这个值就会发出警告，默认75%
[warning-only] 只发送警告，不做其它动作，默认是关闭的
[ignore-time] 超过最大值后进入ignore状态的时间，默认5分钟,5分钟后恢复
[ignore-count] 超过多少次后，一直进入ignore状态
[reset-time] 一直进入ignore状态后多长时间重置所有邻居
ABR有多条路由时如何发出三类LSA：
ABR路由器即使知道它有多条路由可以到达同一个目的地，它只会为这个目的地始发单条网络汇总LSA通告。不论是从核心区域到非核心，还是从非核心到核心区域。而且一定是代价最低的一条LSA。
＜修改Cost参考值＞
·OSPF Cost = 108/BW (bps) 环回口的COST值是1,serial口的COST值是64，以太口是10
修改COST有两个方法：
1、通过一条命令直接改动接口的COST值
R1(config)#router os 110
R1(config-if)#ip ospf cost 10 直接修改COST值1-65535
2、修改OSPF中COST值计算公式的分子
注意：这里改动的值是以10的六次方为单位的。
例如：在COST公式中修改分子，本例修改分子为10的九次方
R1(config-router)#auto-cost reference-bandwidth 1000 （Mbps10的六次方）
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汇总的好处：
1、减少路由条目数
2、使拓扑变化的影响局限在一个小范围内
3、减少了LSA3和LSA5的flood
＜域间汇总＞
只能在ABR上做，用来将一个区域的路由传递到另一个区域时进行汇总。域间汇总只能对打O的路由做汇总。
R2(config)#router ospf 110
R2(config-router)#area 0 range 172.16.32.0 255.255.224.0
（汇总哪个区域的路由）
在R2本地会产生一条特殊的路由，用来防环
O 172.16.32.0/19 is a summary, 00:00:06, Null0
本命令还可用来做路由的过滤：
R2(config)#router ospf 110
R2(config-router)#area 0 range 172.16.0.0 255.255.0.0 not-advertise 过滤掉172.16.0.0的网络及其所包含的子网
＜域外汇总＞
用于将外部路由重分布进OSPF时进行汇总，只能在ASBR上做。
R2(config)#router ospf 110
R2(config-router)#summary-address 172.16.0.0 255.255.0.0（在ASBR上做）
本地也会产生特殊路由来防环 O 172.16.0.0/16 is a summary, 00:00:04, Null0
＜向OSPF区域注入默认路由＞
第一种做法：
需要先写一条静态的默认路由，再用命令下发。
R1(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 Serial 0
R1(config-router)#default-information originate
O*E2 0.0.0.0/0 [110/1] 以外部路由的形式下发默认路由，metric值默认为1
第二种做法：
不需要写一条静态的默认路由，直接下发。
R1(config-router)#default-information originate always
还可在下发默认路由时指定metric的类型和metric值
R1(config-router)#default-information originate always metric-type 1 metric 3
＜OSPF特殊区域＞
在OSPF中共有四类特殊区域，都是用来对OSPF做优化的。可以减少一个区域中的LSA3和LSA5。
1、Stub
2、Totally Stub
3、NSSA
4、Totally NSSA
＜Stub＞
·将某区域设为Stub可阻止LSA4/5进入Stub区域，缩小了区域内路由器的LSDB，降低内存消耗。
·Stub区域中，ABR会发出一条LSA3默认路由给Stub区域的其他路由器。
默认的Seed Cost＝1
·配置Stub区域的注意点：
1、必须将Stub区域的所有路由器都配成Stub。
2、Stub区域不能用作虚链路的中转区域。
3、Stub区域中不能出现ASBR。
4、Area 0不能配成Stub。
·hello报文中有一个stub area flag，也叫E位，所有的stub路由器会将这一位置为0，路由器建邻居的时候，将比较这一位，要求必须匹配。
配置命
令：
R2(config-router)#area 2 stub
R2(config-router)#area 2 default-cost 6 （在ABR上做，改Seed Cost=6）在同时有两个ABR的情况下，可通过修改这个COST值来实现选路
＜Totally Stubby ＞ Cisco 私有
·更加缩小区域内路由器的LSDB，在Stub基础上，又阻止LSA3。（阻止LSA3/4/5 ）
·也会由ABR发出一条LSA3默认路由给Stub区域内的其他路由器。
配置步骤：
先配置出一个STUB区域，然后在ABR上打上以下命令：
R2(config-router)#area 2 stub no-summary （只需在ABR上做）
＜NSSA（Not-So-Stubby Areas）＞
·NSSA区域和Stub区域一样会阻止LSA4/5。
·NSSA区域打破了Stub区域的规则，可以存在ASBR。
·ASBR会引入外部路由，是以LSA7引入的，只有NSSA区域中才会现LSA7。
·NSSA区域的边界ABR会将LSA7转成LSA5，传播到其他区域。这时，ABR也成为了ASBR，因为它也引入了LSA5。其它区域路由器看到LSA5的通告路由器是ABR。
配置命令：
R2(config-router)#area 2 nssa
注意：NSSA区域不会自动产生默认路由，要手动下发一条
R2(config-router)#area 2 nssa default-information-originate
（在ABR上做，由ABR产生一条LSA7默认路由传播到NSSA其他路由器，默认Seed Cost=1，并且不会发生变化）
还可改动默认路由的metric类型，metric值
R2(config-router)#area 2 default-cost 6 （在ABR上做，改Seed Cost=6）
R2(config-router)#area 2 nssa default-information-originate metric 6 metric-type 1
R2(config-router)#area 2 nssa no-redistribution 在ABR上做
（对ABR上有外部路由进入NSSA区域时，将其阻止，因为在ABR向nssa区域下发默认路由后，不需要它再将它直连的一些外部区域路由传进NSSA区域）以上两个命令可以打在一起。
totally NSSA area
也是CISCO私有特性--
Totally NSSA，能阻止LSA3/4/5，并且由ABR产生LSA3默认路由传播到NSSA其他路由器