OSPF路由協(xié)議基本知識(shí)點(diǎn)

概述
開放式最短路徑優(yōu)先（Open Shortest Path First，OSPF）是目前廣泛使用的一種動(dòng)態(tài)路由協(xié)議，它屬于鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，具有路由變化收斂速度快、無路由環(huán)路、支持變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼（VLSM）和匯總、層次區(qū)域劃分等優(yōu)點(diǎn)。在網(wǎng)絡(luò)中使用OSPF協(xié)議后，大部分路由將由OSPF協(xié)議自行計(jì)算和生成，無須網(wǎng)絡(luò)管理員人工配置，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)，協(xié)議可以自動(dòng)計(jì)算、更正路由，極大地方便了網(wǎng)絡(luò)管理。但如果使用時(shí)不結(jié)合具體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境，不做好細(xì)致的規(guī)劃，OSPF協(xié)議的使用效果會(huì)大打折扣，甚至引發(fā)故障。?

OSPF協(xié)議是一種鏈路狀態(tài)協(xié)議。每個(gè)路由器負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)、維護(hù)與鄰居的關(guān)系，并將已知的鄰居列表和鏈路費(fèi)用LSU(Link State Update)報(bào)文描述，通過可靠的泛洪與自治系統(tǒng)AS(Autonomous System)內(nèi)的其他路由器周期性的交互，學(xué)習(xí)到整個(gè)自治系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);并通過自治系統(tǒng)邊界的路由器注入其他AS的路由信息，從而得到整個(gè)Internet的路由信息。每隔一個(gè)特定時(shí)間或當(dāng)鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，重新生成LSA，路由器通過泛洪機(jī)制將新LSA通告出去，以便實(shí)現(xiàn)路由的實(shí)時(shí)更新

一、四種路由類型?
???

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DR?指定理由器

當(dāng)多路訪問網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化時(shí)，DR負(fù)責(zé)更新其他所有路由器。
BDR備份指定路由器

BDR會(huì)監(jiān)控DR 的狀態(tài)，并在當(dāng)前DR發(fā)生故障時(shí)接替其角色。
ABR區(qū)域邊界路由器
ABR用來連接骨干區(qū)域和非骨干區(qū)域，它與骨干區(qū)域之間既可以是物理連接，也可以是邏輯上的連接。
ASBR自治系統(tǒng)邊界路由器

ASBR路由器是用來把其他路由選擇協(xié)議學(xué)習(xí)到的路由通過路由選擇重分配的方式注入到OSPF域的路由器。
二、五大區(qū)域
1.骨干區(qū)域（Area0）

2.非骨干區(qū)域——根據(jù)能夠?qū)W習(xí)的路有種類來區(qū)分

（1）標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域

（2）末梢區(qū)域（stub）

（3）完全末梢（Totally stubbby）

（4）非純末梢區(qū)域（NSSA）

三、五大數(shù)據(jù)包類型
?
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hello包
是周期發(fā)送（直連網(wǎng)段），該包有router ID，保持時(shí)間40s，router優(yōu)先級(jí)，鄰居信息，area ID，DR、BDR、password，stub area標(biāo)記；（就是發(fā)送看對(duì)方掛了沒有）
數(shù)據(jù)庫描述包（DBD）
該包其實(shí)是對(duì)LSA的摘要，是用來進(jìn)行比較的（就像一本書的目錄）
鏈路狀態(tài)請(qǐng)求包（LSR）
進(jìn)行DBD比較后發(fā)現(xiàn)自己DBD中少lsa，會(huì)發(fā)送該包（兩本書的目錄不一樣，少的向多的要）
鏈路狀態(tài)更新包（LSU）
收到LSR后把自己lsa發(fā)送給少的路由器，（把自己多的目錄給他，讓他和我的一樣，少的向多的要）
鏈路狀態(tài)確認(rèn)包（LSAck）
收到LSA后發(fā)送確認(rèn)，（我收到了！謝了?。?br/>四、OSPF鏈路狀態(tài)
1.鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的組成
（1）每個(gè)路由器都創(chuàng)建了由每個(gè)接口、對(duì)應(yīng)的相鄰節(jié)點(diǎn)和接口速度組成的數(shù)據(jù)庫

（2）鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中的每個(gè)條目稱為L(zhǎng)SA（鏈路狀態(tài)通告），常見的有六種LSA類型

2.鏈路狀態(tài)通告（LSA）類型
?
Type1 路由器LSA 由區(qū)域內(nèi)的路由器發(fā)出的（所有路由）
Type2 網(wǎng)絡(luò)LSA 由區(qū)域內(nèi)的DR發(fā)出的（宣告網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息）
Type3 網(wǎng)絡(luò)匯總LSA ABR發(fā)出的，其他區(qū)域的匯總鏈路通告（匯總交換）
Type4 ASBR匯總LSA ABR發(fā)出的，用于通告ASBR信息（告知ASBR位置）
Type5 AS外部LSA ABR發(fā)出的，用于通告外部路由（外交官）
Type6 NSSA外部LSA NSSA區(qū)域內(nèi)的ASBR發(fā)出的，用于本區(qū)域連接的外部路由
五、OSPF鄰接關(guān)系的建立（七種狀態(tài)）
1.OSPF啟動(dòng)的第一個(gè)階段是使用hello報(bào)文建立雙向通信的過程

2.OSPF啟動(dòng)的第二個(gè)階段是建立完全鄰接關(guān)系

Down
在Down狀態(tài)下，OSPF進(jìn)程還沒有與任何鄰居交換信息。OSPF在等待進(jìn)入Init狀態(tài)。
Init OSPF路由器以固定的時(shí)間間隔（缺省10s）發(fā)送類型1（Hello）的分組，以便與鄰居路由器建立特殊的關(guān)系。
2-Way
每臺(tái)OSPF路由器都使用分組試圖與同一個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)中的所有鄰居路由器建立雙向狀態(tài)或雙向通信。Hello分組中含有發(fā)送者已知的OSPF鄰居列表。當(dāng)路由器看到它自己出現(xiàn)在一個(gè)鄰居路由器的Hello分組中時(shí)，它就進(jìn)入了雙向狀態(tài)。
ExStart
每臺(tái)OSPF路由器都使用分組試圖與同一個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)中的所有鄰居路由器建立雙向狀態(tài)或雙向通信。Hello分組中含有發(fā)送者已知的OSPF鄰居列表。當(dāng)路由器看到它自己出現(xiàn)在一個(gè)鄰居路由器的Hello分組中時(shí)，它就進(jìn)入了雙向狀態(tài)。
Exchange
在交換狀態(tài)下，鄰居路由器使用類型2的DBD分組來互相發(fā)送它們的鏈路狀態(tài)信息，也就是說路由器相互描述它們的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。路由器將它們所學(xué)到的信息與其現(xiàn)存的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較，并且單獨(dú)確認(rèn)每個(gè)DBD分組，如果任何一臺(tái)路由器接收到不在其數(shù)據(jù)庫中的鏈路信息，該路由器就向其鄰居請(qǐng)求有關(guān)該鏈路的完整更新信息。完整的路由信息在“Loading（加載）”狀態(tài)下被交換。
Loading?
在交換狀態(tài)下，鄰居路由器使用類型2的DBD分組來互相發(fā)送它們的鏈路狀態(tài)信息，也就是說路由器相互描述它們的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。路由器將它們所學(xué)到的信息與其現(xiàn)存的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較，并且單獨(dú)確認(rèn)每個(gè)DBD分組，如果任何一臺(tái)路由器接收到不在其數(shù)據(jù)庫中的鏈路信息，該路由器就向其鄰居請(qǐng)求有關(guān)該鏈路的完整更新信息。完整的路由信息在“Loading（加載）”狀態(tài)下被交換。
Full
加載狀態(tài)結(jié)束之后，路由器就進(jìn)入全毗鄰狀態(tài)。每臺(tái)路由器都保存著一張毗鄰路由器列表，它就是稱為毗鄰數(shù)據(jù)庫。

六、OSPF工作過程

七、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議和外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議
（1）自治系統(tǒng)（AS）

（2）內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（IGP），例如：RIP、OSPF、ISIS等

（3）外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（EGP），例如：BGP等

八、OSPF的基本概念
1.OSPF區(qū)域
（1）為了適應(yīng)大型的網(wǎng)絡(luò)，OSPF在AS內(nèi)劃分多個(gè)區(qū)域

（2）每個(gè)OSPF路由器只維護(hù)所在區(qū)域的完整鏈路狀態(tài)信息

2.區(qū)域ID
（1）區(qū)域ID可以是表示成一個(gè)十進(jìn)制的數(shù)字

（2）也可以表示成一個(gè)IP

3.骨干區(qū)域Area 0
（1）負(fù)責(zé)區(qū)域間路由信息傳播

4.Router ID
（1）OSPF區(qū)域內(nèi)唯一標(biāo)識(shí)路由器的IP地址

5.Router ID選取規(guī)則
（1）選取路由器loopback接口上數(shù)值最高的IP地址（推薦）

（2）如果沒有l(wèi)oopback接口，在屋里端口中選取IP地址最高的（不推薦）

（3）也可以使用router-id命令指定Router ID

6.DR和BDR的選舉方法
自動(dòng)選舉：

網(wǎng)段上Router ID最大的路由器將被選舉為DR，第二大的將被選舉為BDR

手動(dòng)選舉：

（1）優(yōu)先級(jí)范圍0-255，數(shù)值越大，優(yōu)先級(jí)越高，默認(rèn)1

（2）如果優(yōu)先級(jí)相同，則需要比較Router ID

（3）如果路由器優(yōu)先級(jí)被設(shè)置為0，它將不參與DR和BDR的選舉方式

7.DR 和BDR的選舉過程
（1）路由器的優(yōu)先級(jí)可以影響一個(gè)選舉過程，但是它不能強(qiáng)制更換已經(jīng)存在的DR或BDR路由器

8.OSPF的組播地址
（1）224.0.0.5

（2）224.0.0.6

9.OSPF的度量值COST
（1）COST=10^8/BW? ? ? ?代價(jià)（數(shù)值越小越好）

（2）最短路徑是基于接口指定的代價(jià)（cost）計(jì)算的

? ? ?
10.OSPF數(shù)據(jù)包

（1）承載在IP數(shù)據(jù)包內(nèi)，使用協(xié)議號(hào)89

11.OSPF的網(wǎng)絡(luò)類型
（1）點(diǎn)到點(diǎn)

（2）廣播多路訪問網(wǎng)絡(luò)

（3）非廣播多路訪問網(wǎng)絡(luò)

（4）點(diǎn)到多點(diǎn)

九、OSPF的配置命令
? ? ? ? ? ? ? ? ?
啟動(dòng)OSPF路由進(jìn)程 rout ospf process-id
指定OSPF協(xié)議運(yùn)行的接口和所在的區(qū)域 network addresss invers-mask area area-ad
查看路由表信息（直連/學(xué)習(xí)） show ip route
只查看OSPF學(xué)習(xí)到的路由 show ip route ospf
查看OSPF協(xié)議配置信息 show ip protocol
查看OSPF是如何配置的以及ABR信息 show ip ospf
查看LSDB內(nèi)的所以LSA數(shù)據(jù)信息 show ip ospf database
查看接口上OSPF配置信息

show ip ospf interface
查看OSPF鄰居和鄰接的狀態(tài) show ip ospf neighbor
查看OSPF鄰居的詳細(xì)信息（包括DR/BDR） show ip ospf neighbor detail
查看路由器“鄰接”的整個(gè)過程 debug ip ospf adj
查看每個(gè)OSPF數(shù)據(jù)包的信息 debug ip ospf packet
清空路由表 clear ip route
反掩碼例子：

十、OSPF的三種通信量
（1）域內(nèi)通信量

單個(gè)區(qū)域內(nèi)的路由器之間交換數(shù)據(jù)包構(gòu)成的通信量

（2）域間通信量（ABR）

不同區(qū)域的路由器之間交換數(shù)據(jù)包構(gòu)成的通信量

（3）外部通信量（ASBR）

OSPFR域內(nèi)的路由器與DSPF區(qū)域外部或另一個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)的路由器之間交換數(shù)據(jù)包構(gòu)成的通信量

十一、OSPF的應(yīng)用環(huán)境
1.從以下幾方面考慮OSPF的使用
（1）網(wǎng)絡(luò)規(guī)模

（2）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

（3）其他特殊要求

（4）路由器自身要求

2.OSPF的特點(diǎn)
（1）可適應(yīng)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)

（2）路由變化收斂速度快

（3）無路由環(huán)

（4）支持變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼VLSM

（5）支持區(qū)域劃分

（6）支持以組播地址發(fā)送協(xié)議報(bào)

十二、生成OSPF多區(qū)域的原因

（1）改善網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性

（2）快速收斂

十三、OSPF的路由器類型
OSPF路由器根據(jù)在AS 中的不同位置，可以分為以下四類：

1. 區(qū)域內(nèi)路由器（Internal Routers）
   該類路由器的所有接口都屬于同一個(gè)OSPF 區(qū)域。

2. 區(qū)域邊界路由器ABR（Area Border Routers）
   該類路由器可以同時(shí)屬于兩個(gè)以上的區(qū)域，但其中一個(gè)必須是骨干區(qū)域。ABR 用來連接骨干區(qū)域和非骨干區(qū)域，它與骨干區(qū)域之間既可以是物理連接，也可以是邏輯上的連接。

3. 骨干路由器（Backbone Routers)
   該類路由器至少有一個(gè)接口屬于骨干區(qū)域。因此，所有的ABR 和位于Area0 的內(nèi)部路由器都是骨干路由器。

4. 自治系統(tǒng)邊界路由器ASBR（AS Boundary Routers）
   與其他AS 交換路由信息的路由器稱為ASBR。ASBR 并不一定位于AS 的邊界，它可能是區(qū)域內(nèi)路由器，也可能是ABR。只要一臺(tái)OSPF 路由器引入了外部路由的信息，它就成為ASBR。

十四、 路由器對(duì)路由條目的選擇
1.路由器只把最優(yōu)的路由條目添加到路由表

2.選擇路由條目的依據(jù)

（1）管路距離

（2）度量值

3.負(fù)載均衡的路由條目

十五、末梢區(qū)域和完全末梢區(qū)域
1.滿足以下條件的區(qū)域

（1）只有一個(gè)默認(rèn)路由作為其區(qū)域的出口

（2）區(qū)域不能作為虛鏈路的穿越區(qū)域

（3）Stub區(qū)域無自治系統(tǒng)邊界路由器ASBR

（4）不是骨干區(qū)域Area 0

2.末梢區(qū)域

（1）沒有LSA4、5、7通告

3.完全末梢區(qū)域

（1）除了LSA3的默認(rèn)路由通告外，沒有LSA3、4、5、7通告

十六、路由重分發(fā)
1.理解路由重分發(fā)
（1）一個(gè)單一個(gè)IP路由協(xié)議是管理網(wǎng)絡(luò)中IP路由的首選方案

（2）Cisco IOS能執(zhí)行多個(gè)路由協(xié)議，每一個(gè)路由協(xié)議和該路由協(xié)議所服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)屬于同一個(gè)自制系統(tǒng)

（3）Cisco IOS使用路由重分發(fā)特性以交換由不同協(xié)議創(chuàng)建的路由信息

2.路由重分發(fā)的考慮
（1）度量值

（2）管路距離

3.重分發(fā)到OSPF域中的路徑類型
（1）類型1的外部路徑（Type 1 external path，E1）

（2）類型2的外部路徑（Type 2?external path，E1）

4.路由器A有兩條到達(dá)外部目的網(wǎng)絡(luò)10.1.2.0的路徑
（1）E1類型

路徑A-B-D的代價(jià)是25（20+5）——優(yōu)先

路徑A-C-D的代價(jià)為48（18+30）

（2）E2類型

路徑A-B-D的代價(jià)是20

路徑A-C-D的代價(jià)為18——優(yōu)先

5.路由重分發(fā)配置
（1）語法：

redistribute protocol 【metric metric-value】【metric-type type-value】【subnets】

（2）示例

router rip

? redistribute ospf 1 metric 10

router ospf 1

? redistribute metric 200 subnets

?十七、NSSA區(qū)域
1.NSSA區(qū)域是0OSPF RFC的補(bǔ)遺
（1）定義了特殊的LSA類型7

（2）提供類似stub area和totally stibby area的優(yōu)點(diǎn)

（3）可以包含ASBR

2.OSPF鏈路狀態(tài)通告
（1）LSA7（NSSA External LSA，NSSA外部LSA）

3.NSSA區(qū)域重分發(fā)路由類型
（1）N1、N2

（2）經(jīng)過NSSA區(qū)域ABR后轉(zhuǎn)換為E1、E2

4.配置NSSA區(qū)域命令
（1）語法

area area-id nssa 【no-summmary】

?十八、小結(jié)
1.常見的六種LSA
LSA1、LSA2、LSA3、LSA4、LSA5、LSA7

2.OSPF的路徑類型

區(qū)域內(nèi)路徑、區(qū)域外路徑、類型1的外部路徑和類型2的外部路徑

十九、OSPF地址匯總

1.作用
（1）通過減少泛洪的LSA數(shù)量來節(jié)省資源

（2）可以通過屏蔽一些網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的細(xì)節(jié)來節(jié)省資源

（3）減少路由表中的路由條目

2.區(qū)域間路由匯總配置
（1）語法

area area-id range ip address mask

3.外部路由匯總配置
（1）語法

summary-address ip adress mask

二十、OSPF虛鏈路
1.虛鏈路
（1）指一條通過非骨干區(qū)域連接到骨干區(qū)域的鏈路

2.虛鏈路的目的
（1）通過一個(gè)非骨干區(qū)域連接到一個(gè)區(qū)域到骨干區(qū)域

（2）通過一個(gè)非骨干區(qū)域連接到一個(gè)分段的骨干區(qū)域

3.配置虛鏈路的規(guī)則及特點(diǎn)
（1）虛鏈路必須配置在兩臺(tái)ABR路由器之間

（2）傳送區(qū)域不能是一個(gè)末梢區(qū)域

（3）虛鏈路的穩(wěn)定性取決于其經(jīng)過的區(qū)域的穩(wěn)定性

（4）虛鏈路有助于提供羅技冗余

4.虛鏈路配置命令
（1）語法

area area-id vritual-link router-id