OSPF詳解

OSPF絕對無環的原因：SPT生成一張地圖，將整張拓撲記錄下來

初始化配置

檢查是否配置完成，通過檢查三張表“路由表”、“鄰居表”、”拓撲表”

路由認證

跟前面學習的認證過程有些區別，沒有所謂的key chain等信息

鏈路認證

在接口下開啓認證

在R1-R2之間建立一個基本的認證，其實這個也是沒辦法建立鄰居的原因之一

區域認證

在進程下開啓認證

在同一個區域裏面的密碼是共享的，配置起來跟鏈路認證沒啥區別

完整過程

注意：

不同接口的密鑰可以不同；

一邊開啓認證，另一邊鄰居沒開啓，則認證失敗

OSPF默認路由

跟RIP的默認路由部署非常相似

方法一

效果是在R1和R3都能看到R2下發的默認路由信息

方法二

我們R2的默認路由刪除仍然是可以ping通信息的

其實更多的在工程項目中用得更多的是這個方法，因爲沒必要再多寫個默認路由啊

拓展參數

這個地方先記着OE1要比OE2大就對了

主要應用以下這個場景，增加鏈路儲備場景

路由分組

首先有明確，路由分組可以實現流量優化的目的

重新部署新的拓撲表

回顧一些概念

Full狀態會互相發送hello包，在某些情況下很是消耗帶寬資源，沒必要，因此出現優化的地方

DR/BDR選舉會在hello包中體現，這個後面再說

觀察現象

先將鄰居關係清除

總體觀察

我們僅僅觀察192.168.1.0網段，一共四臺路由器，一共建立起4*3/2=6個鄰居。就是用到很普通的數學公式n*(n-1)/2

DR選舉

DR：Designated Router指定路由器

BDR：Backup DR備用指定路由器

DROther：

1.選擇優先級較大<1-255，默認爲1>;

2.選擇鄰居RID較大

DR/BDR特徵：

1.不支持搶佔；（一般來說角色定下來之後就不會改變了，目的是爲了網絡穩定，因爲選舉的過程需要發送大量的hello包通過碰撞進行選舉，減少會話數。然而ISIS是支持搶佔的，後面在講）

2.DR/BDR是針對接口的概念，

   不同接口角色可能不同.

3.若接口優先級爲0，則表示退出選舉.

 我們可以修改優先級的

就算我們修改優先級了，也不會一步上位，需要將原來的DR取消，此時原來的BDR成爲DR，修改後的DROTHER成爲BDR，依次迭代上位

DR/BDR地址：

DR/BDR對外發送路由條目，以224.0.0.5（表示DRother接收）發送；

DRother對外發送路由條目，以224.0.0.6（表示DR/BDR接收）發送；

一個路由器在不同的局域網的角色不一定一樣的，儘管只有一段（兩臺路由器）但是他們之間仍然會選舉出DR/BDR

通過這些選舉我們可以發現

主從選舉

實現DBD的可靠更新，通過DD Sequence得值來決定。觀察這四個包

實現的機制

主從選舉表面只是一種關係選舉，實際上是一種可靠更新機制，保證DBD數據庫描述信息可靠交互。

M/S角色是否由序號決定？DR/BDR角色決定？還是由RID決定？（確定爲RID）

11種LSA

術語說明

LSDB	Link-state Database	鏈路狀態數據庫	一張地圖
LSU	Link-State Update	鏈路狀態更新	地圖的某條路徑
LSA	Link-State  Advertisement	鏈路狀態通告	某條路徑的具體描述
ABR	AREA BOREDER ROUTER	連接多個區域的路由器	連接多個區域，且其中一個區域是骨幹區AREA 0的路由器

LSU裏面有很多LSA，同理LSDB中有很多LSU

LSA Type	Description
1	Router LSAs	描述路由器所有的直連信息	生成O路由，即所以帶O開頭的路由信息 Show ip route ospf看到的O開頭的，而且他們都是本區域的
2	Network LSAs	描述DR/BDR的直連信息
3 or 4	Summary LSAs	描述區域間相互發送路由的關鍵生成OIA路由	4和5一般是外部信息，所以都會生成一種OE2的路由
5	Autonomous system  external LSAs
6	Multicast OSPF LSA
7	Defined for not-so-stubby areas
8	External attributes LSA for  Border Gateway Protocol (BGP)
9, 10, 11	Opaque LSAs

LSA Type 1: Router LSA

• One router LSA (type 1) for every routerin an area

• Includes list of directlyattached links

• Each link identified by IPprefix assigned to link and link type

• 所有直連鏈路的IP網段、開銷

• Identified by the router ID of the originating router即只能發送向本區域的路由器

我們增加一條以太網鏈路增加實驗覆蓋面

• Floods within its area only; does not cross ABR 

R1和R2都要寫的，我就貼一個就行啦，省點力氣~~

• Type1: 描述點對點廣域網環境下的直連拓撲

• Type2:描述以太網廣播環境下DR的信息

• Type3:所有直連IP網段

這些地圖信息都是統一的，我們在其他的路由器仍然可以看到

LSA Type 2: Network LSA

這個其實是對type1信息的補充，因爲帶多了掩碼信息，內容相對簡單一些，跟type1形成互補關係

• One network (type 2) LSA for each transit broadcast or NBMA network in
  an area

• Includes list of attached routers on the transit link

• Includes subnet mask of link

• 直連路由器，廣播網段

• Advertised by the DR of the broadcastnetwork 只能DR發送

• Floods within its area only; does notcross ABR 本區域

LSA Type 3: Summary LSA

• Type 3 LSAs are used to flood network information to areas outside the originating area (interarea)

• Describes network number and mask of link.

• OSPF所有路由

• Advertised by the ABR of originatingarea. 由ABR發送

• Regenerated by subsequent ABRs to flood throughout the autonomoussystem.

• By default, routes are not summarized,and type 3 LSA is advertised for every subnet. 區域間路由

把type1，type2中的簡單信息，發送到其他區域中去

爲了驗證效果，需要相應修改一下拓撲圖，並在箭頭位置抓包

【3.4  5類LSA】External  LSA

• 一般情況下，只會出現123類

• 事實上是先有Type5 LSA再有Type 4

LSA Type 5: External LSA

• External (type 5) LSAs are used to advertise networks from other autonomous systems.

• Type 5 LSAs are advertised and owned by the originating ASBR.

• 外部路由Type5發送的

• Type 5 LSAs flood throughout the entire autonomous system.在自治系統內

• The advertising router ID (ASBR) is unchanged throughout theautonomous system.

• Type 4 LSA is needed to find the ASBR.用於找到ASBR，Type4一般是Type5的附屬

• By default, routes are not summarized.

• 區別於Type3通告的是區域間的路由信息

還是在R3和R4之間抓包

看下圖

對於E1來說，更優先於E2，認爲需要繼承，需要cost累加

對於E2來說，外部路由沒必要增長

LSA Type 4: Summary LSA

涉及到路由遞歸的問題，沒有Type 4，Type5根本跑不起來的

• Summary (type 4) LSAs are used to advertise an ASBR to all other areas in the autonomous system. 用來通告ASBR

• They are generated by the ABR of the originating area.

• They are regenerated by all subsequent ABRs to flood throughout theautonomous system.

• Type 4 LSAs contain the router ID of the ASBR.

OSPF路由類型

1. 默認重分發外部的路由，OSPF都是O E2類型，並且默認cost爲20；

2. E2代表後續外部路由不再累加沿途的cost；

但是同時有多根O E2的情況下，度量值都是20的情況下，還是有路徑優劣對比

1. E1代表後續外部路由累加沿途的cost；

2. 通往統一目的地的OE1 和 OE2路由，O E1要優先於 O E2，即便O E1的cost

劣質於 O E2

 

OSPF選路機制

1. 最長匹配原則

2. 管理距離  AD

3. 路由類型  O > O IA > O E1 > O E2

4. 度量值      Cost

區域設計

常規區域	骨幹區域	常規區域
特殊區域	脫節區域	末節區域 Stub	完全末節區域 Totally Stub	非純末節區域 NSSA	完全非純末節區域 Totally NSSA

• 路由器類型：骨幹路由器（骨幹區域）、常規路由器（常規區域）、ABR（邊界路由器）、ASBR（位於協議之間）

• 路由類型：OOIA  OE1 OE2  ON1 ON2

• 區域類型： 骨幹區域、常規區域、STUB、NSSA 、脫節區域

• LSA類型：LSA1-5、LSA7

實驗拓撲

此時，我們可以觀察到R5可以獲得Area0、Area1、Area2、Area3的路由信息

然而，R6的路由表~~

這個就是所謂的脫節區域的原因

脫節區域

背景：網絡發生遷移時，常規區域無法直接掛接到骨幹區域，此時沒有與骨幹區域相連的區域則爲脫節區域-無法學習到其他區域的路由信息。（場景：部門合併）

ABR：當區域路由器連接到多個區域的時候，至少要有一個接口放入區域0，此路由器才能算ABR。

解決方案1

非常推薦使用這種解決方案

使用虛擬鏈路“昇華”脫節區域與骨幹區域的關係。在進程裏面寫的

Area +承載區域+virtual-link+對方RID

此時的R6出現了路由信息

解決方案2

使用tunnel技術。這個比較麻煩，我們需要在編輯上，寫出隧道的頭和尾，加上隧道本身的地址信息，這個主要是使用在IPv6和IPv4之間的轉換的，用在這裏有些浪費了

首先將原來虛鏈路刪除

觀察到R6的地址開銷非常大

使用show ip ospf intface tunnel x專門用來查看OSPF下的接口信息

由於有這個GRE的封裝才能實現跨越多個路由器的目的，相當於打了一個馬甲，是啊”建立”隧道不過如此啊，穿越高山大海~~

末節區域Stub Areas

• External LSAs are stopped.

• Default route is advertised into stub area by the ABR.

• All routers in area 50 must be configured as stub.

有些區域認爲，在小區域的中沒必要存儲全網的路由，完全可以把外部的信息屏蔽，取而代之的是一條默認路由。末節區域、完全末節區域、非純末節區域、完全非純末節區域，其實就是爲了節省內存，盡最大可能的節省路由表空間

1. 末節區域不接受O E1 E2路由<LSA5>；不接受外部信息

2. 末節區域不能是骨幹區域；區域不能有虛鏈路

3. ABR會向末節區域下發O IA*的默認路由

 

實現這個效果，先把原來的tunnel刪除，此時的R6就先當作花瓶好了

此時Area2就多了兩個角色

而且此時我們還可以ping通

完全末節區域Totally Stubby Areas

這個是思科的首先提出來的，然而由於效果感人，其他廠商紛紛效仿

• External LSAs are stopped.

• Summary LSAs are stopped.

• Routing table is reduced to a minimum.

• All routers must be configured as stub.

• ABR must be configured as totally stubby.

• This is a Cisco proprietary feature.

思科覺得，在末節的基礎上不再彙總路由不是更好嗎？所以可以在ABR上實現這個效果

Not-So-Stubby Areas非純末節區域！？

相對於末節區域的外部情況是不能進來的，現在這種特別的情況

• NSSA breaks stub area rules.

• ASBR (R1) is allowed in NSSA.

• Special LSA type 7 defined, sent by ASBR.

• ABR (R2) converts LSA type 7 to LSA type 5.

• ABR sends default route into NSSA instead of external routes fromother ASBRs.

• NSSA is an RFC addendum.

整體思路還是換馬甲

外部的OE2進不來，然而外部OE2的還是想要進來，所以就用ON2進來<Type7>進來之後，如果需要出去再把ON2轉換成OE2

跟Type5一模一樣的

特徵：

1. NSSA不接受外部路由OE1/2<LSA5>，但是會生成O N1/2<LSA 7>；

2. NSSA默認不下發默認路由，可以手工通過default-information xxx下發；

生成O * N2的默認路由  area 1 nssadefault-information-originate （可選）

完全非純末節區域

特徵：在NSSA的基礎上，不接受 O IA路由

總結

• 末節：不要5類 OE1/E2

• 完全：不要3類 O IA

• 非純：要7類  ON1 / N2

1、  末節區域：不接收外部路由O E2 area 24 stub；

2、  完全末節區域：不接收外部和區域間路由 O IA O E2 area 24stub no-summary(工程環境中最常用的)

3、  非純末節區域：不接收OE2,能夠接收O N2路由 area 24 nssa

4、  完全非純末節區域：不接收O E2 O IA,能夠接收O N2路由,area 24 nssa no-summary

網絡類型

這個其實也是一個網絡環境的優化點

修改網絡拓撲：改成幀中繼實驗

在OSPF有5種網絡模式，廣播（全互連）、非廣播、點對點（自動建立沒有DR/BDR）、點對多點、點對多點非廣播。OSPF會自適應的調整相應的網絡類型，一般情況下，這些模式也可以是人爲控制的，當你需要的話

點對點模式

把R3配置完全

空的！！！！！

由於在點對點環境下，需要手工指定鄰居

廣播模式

其實這種廣播是一種僞廣播，在幀中繼環境下，其實也是單播，抓包可知R2和R3是不會互相聯繫的

觀察到主備角色相當的混亂

因此相應的需要修改角色優先級

結果

點對多點模式

不選擇DR/BDR的話~~修改爲點對多點模式

會發現，有鄰居，但沒有角色信息，驗證完畢

後記

• 認爲OSPF實現可靠傳輸的原因:會回覆反饋信息

• 有沒有負載均衡可以通過看cost值啊

• OSPF的內容真的好多~~~寫了好久，也理解了好久~~