OSPF 网络类型
原理概述
OSPF协议定义了4种不同的网络类型，分别为广播网络（也称为Broadcast网络）、NBMA（Non-Broadcast Multi-Access）网络、点到点网络
（也称为Point-to-Point网络，或P2P网络）和点到多点网络（也称为Point-to-Multipoint网络，或P2MP网络）。不同类型的网络上OSPF
协议的工作机制会存在一些差别。例如，前两种类型的网络都要进行DR和BDR的选举，而后两种类型的网络不进行DR和BDR的选举，也不存
在DR和BDR。
默认情况下，OSPF协议会根据接口的链路层封装协议去自动设定接口的网络类型，以太网接口的默认网络类型为Broadcast，串行接口如果
链路层封装协议是PPP协议（Point-to-PointProtocol）或HDLC（High-level Data Link Control Protocol）协议，则默认网络类型为点到点
类型，ATM或帧中继（Frame-Relay）接口的默认网络类型为NBMA。需要强调的是，接口的网络类型是可以根据需要而进行人为修改的，这
一特点使得OSPF协议具备了更多的灵活性和更强的适应能力，可以满足复杂网络中的各种不同需求。
实验目的：
- 理解OSPF不同网络类型的主要差别
- 掌握OSPF不同网络类型的配置方法
网络图：
基本配置：R1、R2和R3的基本配置相同，下面以R3为例的接口基本配置：
接下来进行路由器的配置。注意，为了在帧中继网络中支持组播及广播报文，必须在配置帧中继映射时添加关键字Broadcast。如果不添加关键字Broadcast，则帧中继接口无法
封装组播及广播报文。
配置完后，在R1上使用ping命令检测R1和R2之间的连通性：
2、配置OSPF点到点网络类型：
在R1和R2上配置OSPF网络协议：
配置完后，在R1的串行接口s4/0/0在OSPF协议中的默认网络类型：
可以看到，帧中继接口在OSPF协议中的默认网络类型为NBMA，并且需要选择DR和BDR，默认的Hello报文间隔30s，Dead Time的时间是Hello报文间隔的4倍。
由于企业总部目前只需与一个分支机构通信 ，所以决定在R1和R2上将s4/0/0接口的网络类型修改为点到点类型：
配置完后，在R1上查看OSPF邻居状态和路由表：
可以看到，R1与R2已经自动建立了OSPF邻接关系，并且R1的路由表中也拥有了去往R2的Loopback接口所在网段的路由信息。
在R1上使用命令 dis ospf int s4/0/0查看 s4/0/0接口上的OSPF信息：
可以看到，R1的s4/0/0接口的网络类型现在已经变成修改后的点到点类型，Hello报文间隔为10s，Dead Time的时间也是Hello报文间隔的4倍。
在R1上使用命令 terminal debugging ，然后再使用命令 debugging ospf packet hello对OSPF Hello报文的情况进行调试：
不停滚动.......
可以看到，Hello报文的目的IP地址是组播地址224.0.0.5，并且无需进行DR和BDR的选举。至此，R1和R2已成为了一个典型的OSPF点到点
网络，路由器通过组播Hello报文自动发现邻居并建立邻接关系，且不需要DR和BDR。
现在，公司有了一个新增的分支机构，增加的路由器是R3。为了使R3也能够加入原来的OSPF网络，可在R1和R3之间再建立一条帧中继PVC，并将
其OSPF网络类型配置为点到点类型：
配置完后，在R1上查看OSPF邻居信息：
观察发现，虽然R1和R2建立起了邻接关系，但R1和R3却不能建立邻接关系。原来，点到点网络的两端只能允许一个专门的接口：现在R1、R2、R3的s4/0/0接口
都配置成了点到点网络类型，这就意味着R1的s4/0/0接口即工对应R1到R2这个点到点网络，又要对应R1到R3这个点到点网络，而这种情况是无法实现的。解决这
一问题的方法之一是在R1上增加一个物理接口，其中一个接口对应R1到R2这个点到点网络，另一个接口对应R1到R3这个点到点网络；还有一个方法就是在R1的
s4/0/0接口下配置两个子接口，两个子接口使用不同网段的IP地址，并分别用来与R2和R3建立点到点网络。第一种方法显然会明显增加设备的成本，第二种方法
会涉及到诸如重新编址等问题。其实，除了这些方法之外，采用NBMA网络类型应该更能有效地解决问题。
3、配置OSPF的NBMA及Broadcast网络类型
配置R1、R2、R3的s4/0/0接口为NBMA类型：
NBMA类型是帧中继串行接口运行OSPF时的默认网络类型。NB表示非广播，其含义是指NBMA接口不支持广播或组播报文；MA表示多路访问，在多路
访问的网络中，OSPF是需要进行DR和BDR的选举的。
为了验证NBMA网络的特点，可在R1、R2、R3的s4/0/0接口配置帧中继映射时不添加关键字Broadcast，这样一来，即使OSPF希望通过组播形式发
送Hello报文，链路层也无法对组播Hello报文进行封装，从而导致无法建立邻接关系。
配置完后，在R1上查看OSPF邻居信息：
可以看到，R1与R2、R1与R3都无法建立邻接关系，原因是此时每个接口都无法发送组播OSPF Hello报文。NBMA网络类型不支持通过组播方式
自动发现邻居，而需要通过手动配置来指定邻居，并通过单播OSPF Hello报文来建立邻接关系。
在R1、R2、R3上使用peer命令指定OSPF邻居：
配置完后，查看R1的OSPF邻居信息：
可以看到，R1与R2、R1与R3现在已经成功建立起了邻接关系。
查看R1、R2、R3的路由表：
观察发现，R1和R3相互都接收到了对方Loopback 0的路由，但是R1的路由表中没有去往R2的Loopback 0的路由，R2的路由表中没有去往R1和R3的Loopback 0的路由，
R3的路由表中没有去往R2的Loopback 0的路由。
查看R1的OSPF邻居的详细信息：
可以看到，R1在s4/0/0接口上存在两个邻居，但是同时也有两个不同的DR。在多路访问的网络中，DR只能有一个，这说明网络存在故障。
目前，R1、R2、R3的s4/0/0接口都工作在NBMA模式下，需要选举DR和BDR，而R1、R2、R3的s4/0/0接口的DR优先级值都是1，因此Router-ID最大的路由器将
被选举为DR。但是，由于R2与R3之间缺少了PVC，导致R2和R3都认为各自的OSPF网络中只存在邻居R1，所以R2和R3都认为自己是DR，而R1为BDR。
在R1上使用命令 display ospf int s4/0/0查看s4/0/0接口的OSPF详细信息：
可以看到，R1认为R3是OSPF网络的DR，自己是BDR。尽管在R1的邻居表中显示R2也是DR，但是在R1的s4/0/0接口的详细信息中显示的DR却是R3，导致的结果是，
R1和R3之间路由信息可以正常传递，但R1和R2之间的路由信息传递却出现了问题。
要解决这个问题，就必须要确保DR有且只有一个。对于目前这个具有Hub-Spoke结构的网络，应该保证Hub成为DR路由器，Spoke端R2和R3成为DRother路由器。
配置完后，在R1上使用命令dis ospf int s4/0/0查看 s4/0/0接口的OSPF详细情况：
可以看到，现在R1已经是DR了。
查看R1、R2、R3的路由表：
可以看到，现在每台路由器都获得了其他路由器的Loopback 0的路由，R2去往10.0.3.3的下一跳是R3的10.0.123.3，R3去往R2的下一跳是R2的10.0.123.2。
测试R2和R3的Loopback 0接口之间的连通性：
可以看到，R2与R3的连通性存在问题。虽然路由表中彼此有了去往对方的路由，但网络仍然无法进行正常通信。
在R2上测试去往R3的Loopback 0接口的下一跳10.0.123.3是否可达：
可以看到，10.0.123.3对于R2是不可达的。
在R2上查看是否存在去往10.0.123.3的映射，在R3上查看是否在了在去往10.0.123.2的映射：
可以看到，R2的帧中继映射表中缺少了去往10.0.123.3的映射 ， R3的帧中继映射表中缺少了去往10.0.123.2的映射。
为了解决R2和R3之间的互通性问题，可以在R2与R3之间增加一条PVC，使得网络成为全互联的状态。增加一条PVC不仅可以解决R2与R3之间
通信问题，而且还可以避免之前遇到的DR选举问题。需要说明的是，对于小型网络而言，增加PVC的数量使网络保持全互联状态的确是可行的做法，
但是对于规模不断扩大的网络而言，这种方法所需增加的PVC数量会急剧增长，各种成本和工作量也会随之猛增，最终会变得理论上可行而实际上无法
接受。
还有另一种方法可以用来解决R2和R3之间的互通性问题，就是不增加新的PVC，而是在R2和R3上分别配置去往10.0.123.3和10.0.123.2的帧中继
映射条目，即R2利用DLCI 201这行PVC经R1中转去往10.0.123.3，R3利用DLCI 301这条PVC经R1中转去往10.0.123.2。
配置完后，在R2、R3上查看映射信息：
可以看到，R2有了去往10.0.123.3的映射，R3有了去往10.0.123.2的映射。
测试R2和R3的Loopback 0接口之间的连通性：
可以看到，现在R2和R3之间实现了互通，R2和R3的Loopback 0接口之间可以正常通信了。至此，R1、R2、R3构成了一个典型的OSPF NBMA网络，它不支持
通过组播OSPF Hello报文自动发现邻居并建立邻接关系，而需要通过手工指定邻居，同时网络还需要进行DR和BDR的选举。
我们还可以将R1、R2、R3组成的网络修改为OSPF Broadcast类型的网络，但是这有个前提，就是网络中的PVC必须支持广播。不过，先尝试一下在配置帧中
继映射时不添加关键字Broadcast，看看情况会怎么样：
配置完后，在R1上使用dis ospf peer b命令查看OSPF邻居信息：
可以看到，R1没有建立起任何邻居关系。
重新修改接R1、R2、R3的s4/0/0接口的帧中继映射，添加关键字Broadcast：
配置完后，在R1上使用dis ospf peer命令来查看OSPF邻居信息：
可以看到，R1被 选举为了DR，而R2和R3的接口因为DR优先级的值已被设置为0，所以没有参加选举。
测试R2和R3的Loopback 0接口之间的连通性：
可以看到，R2和R3之间可以互通，R2和R3的Loopback 0接口之间可以正常通信。至此，R1、R2、R3已构成了一个OSPF Broadcast网络，它通过组播OSPF Hello报文
自动发现邻居并建立邻接关系，并且需要进行DR和BDR的选举。
4、配置OSPF的点到多点网络类型
接下来，将现在的网络类型修改配置为点到多点网络。点到多点类型与点到点类型非常相似，点到多点网络可以理解为由多个点到点网络组成，它通过组播OSPF Hello报文
自动发现邻居并建立邻接关系，不选举也不存在DR和BDR。
上述配置完后，在R1上查看OSPF邻居信息和路由表：
可以看到，R1自动与R2和R3建立了OSPF邻接关系，不存在DR和BDR，R1的路由表中拥有去往R2和R3的Loopback 0接口的路由。
在R2和R3上查看OSPF邻居信息和路由表：
可以看到，通信正常。至此，R1、R2、R3构成了一个OSPF点到多点网络。最后需要指出的是，与其他OSPF网络类型相比，
在Hub-Spoke的网络结构上应用点到点网络类型是最为合适的，配置工作也最为简便。
