请简述 OSPF 的三要点简述ospf的特点

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智慧编织者 2024-05-09 12:11:24

文章标签 请简述 OSPF 的三要点 OSPF 链路序列号 文章分类 云原生云计算

一 OSPF概述
＜OSPF（Open Shortest Path First）＞(RFC2328)
·OSPF属于IGP，是链路状态(Link-State)协议，基于IP Pro 89。
·采用SPF算法（Dijkstra算法）计算最佳路径。（特点:1.最短 2.无环）
·快速响应网络变化。
·网络变化时发触发更新。
·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。
·支持等价的负载均衡，我们所学的协议中，只有EIGRP支持不等价负载。(默认4，最大16)

一个路由器产生的LSA会把自己所有接口的信息都包含其中，对端邻居会把LSA放入LSDB中，继续泛洪此LSA，直到网络中的所有路由器都收到此LSA。

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(路由表,转发数据库)

OSPF区域结构(层次设计)
·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。
中转区域 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。
常规区域 Regular areas (nonbackbone areas)
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
OSPF只有在一个区域内是链路状态(100%无环路)的，区域与区域之间是距离矢量关系(这样是不是出现路由环路？那如何解决呢？其实OSPF骨干区域与非骨干区域之间遵循水平分割法则)。
当regular areas(非骨干区域)传递给area 0时的是路由，所以可以在边界路由器上做汇总。
area 0用来防环！
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。
采用层次设计的好处：
1、减少了路由表的条目
2、LSA的flood在网络边界停止，加速会聚
3、缩小网络的不稳定性，一个区域的问题不会影响其它区域。

OSPF 度量值计算
·OSPF Cost = 108/BW (bps)
EIGRP中是KB，OSPF中是Bit

OSPF 5种Packet

VirsionNumber:2 (V3是IPV6)
Type:对应上面5种
Data:见课本

1.Hello
作用:1.建立邻居 2.维护邻居 3.选DR/BDR
R1(config-if)# ip ospf hello-interval 9 //修改了hello时间间隔,deadtime自动改为hellotime的4倍
R1(config-if)# ip os dead-interval 80   //修改deadtime

2.DBD(DDP,数据库描述)

3.LSR(链路状态请求)
4.LSU(链路状态更新)
5.LSAck(确认)

OSPF邻接关系建立(adjacency)

1、down state       (失效状态)
2、init state       (初始状态)
3、two-way state    (双向通信状态)
（只有在neighbor list中看见自己的router－id才置于two－way状态，所以有先后顺序）
①邻居关系建立完成
②DR/BDR选举
4、exstart state    (信息交换初始状态)
(发送第一个DBD包，两台路由器选举主/从关系和检查MTU,根据router ID)
5、exchange state   (信息交换状态)
发送LSR请求LSA
6、loading state    (信息加载状态)
收到真正的LSA(LSU),之后确认LSAck
7、full state        (完全邻接状态)

Route-ID：  为唯一标识OSPF域中路由器的身份。
  设置Route-ID的优先顺序：
1）手工指定Route-ID x.x.x.x（可任意地址除开0.0.0.0和255.255.255.255，但不能重复）
  R1(config-router)# Router-id 1.1.1.1
2）最大的Loopback IP
3）最大的物理接口IP，无须参与OSPF进程（保证接口是激活状态）higher active physical interface ip
RID也具有非抢占性(比如：如果OSPF进程已运行-意思已经选好RID=1.1.1.1，只有重新启动路由器或者手工指定完刷新进程( clear ip ospf process)大的Loopback才会生效成新RID)
推荐使用 环回口和 手工指定的router-id，因为它们的稳定性更高。
DR/BDR的选举:
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）
  R1(config-if)# ip ospf priority 10  2）比较Route-ID，越大越优。
· DRother发送LSA给DR/BDR用224.0.0.6( DRother的链路状态发生变化时发送给DR/BDR的组播地址)
·DR发送LSA给DRother用224.0.0.5
·非MA网络（如:p2p没有DR/BDR），路由器都用224.0.0.5
wait time:
在以太网络中作用，在选举DR/BDR之前，先等待40秒。
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.
今天做实验,修改hello-interval可以抢占DR 先改成非10,再改回来.如果优先级最高(事先改好),即可以抢占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

OSPF三张表
1.邻居表
确保直连邻居之间能够双向通信(ping通)
必要条件:
（1） Hello/Dead Intervals
（2） Area ID
（3） Authentication Type/Password(认证类型和认证密码)
（4） Stub Area Flag
  （5）MTU(不是必要条件，但需要注意(config-if)#ip ospf mtu ignore忽略MTU比较注意：在MTU小的那边敲入)
  （6) subnet mask(必须是同一个网段)//也就是不能ping通也无法建邻居的
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
  Dead time一定要大于hello time，要不然会产生邻接关系的翻动
hello包发向224.0.0.5
P2P和广播网络的hello时间是10S
下面这三种网络类型的hello时间是30S
非广播 NON_BROADCAST
点到多点 POINT_TO_MULTIPOINT
点到多点非广播 POINT_TO_MULTIPOINT NON_BROADCAST
OSPF的邻居与邻接关系：
·OSPF路由器与它直连的邻居建立邻居关系。
·OSPF路由器只会与建立了邻接关系的路由器互传LSA。
·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。
·P2P链路可以到达FULL状态。
·MA网络，所有路由器只和DR/BDR(Backup Designated Router)到达FULL状态。
邻居及邻接的区别.
  邻居---必须有直连的链路
  邻接--- 1. 必须是邻居, 2. 链路两边同一区域的数据库必须同步(状态为:FULL).
2.拓扑表,链路状态数据库 Topology Table：
LSDB(Link-State DataBase），同一区域的所有路由器LSDB相同。
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R4#sh ip os database
            OSPF Router with ID (4.4.4.4) (Process ID 1)
                Router Link States (Area 0)
Link ID         ADV Router      Age         Seq#       Checksum Link count
2.2.2.2         2.2.2.2         1969        0x80000014 0x00C46A 1
3.3.3.3         3.3.3.3         254         0x80000008 0x0023F1 2
4.4.4.4         4.4.4.4         263         0x8000000C 0x002FD4 2
11.11.11.11     11.11.11.11     356         0x8000000F 0x0012DA 1
                Net Link States (Area 0)
Link ID         ADV Router      Age         Seq#       Checksum
192.168.0.3     3.3.3.3         254         0x80000014 0x00BC99
-------------------------------------------------------------------------
OSPF链路状态序列号
1、LSDB中每一个LSA都有一个序列号
2、序列号范围从0x80000001-0x7FFFFFFF(0x80000001-0xFFFFFFFF-0x7FFFFFFF)
3、OSPF 每30分钟flood一次LSA来维持LSDB同步，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近的LSA。（根据序列号来识别）
LSA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
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 LSA （Link-State Advertisement）
对于每种LSA需要掌握的东西：
1、传播范围
2、由谁产生
3、包含内容
类型1：LSA1（Router
R1# show ip ospf database router
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，以及直连网络的信息

类型2： LSA2（Network Link States）
R1# show ip ospf database network  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。

类型3：LSA3（Summary Net Link States）
R1# show ip ospf database summary 1、域间路由，能泛洪到整个AS。
2、由 ABR发出，穿越一个ABR，其ADV Router就会变成此ABR的Router-id.
3、包含本区域中的所有路由信息，包括网络号和掩码和度量值。

类型4：LSA4（Summary ASB Link States）
R1# show ip os database asbr-summary    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.（离ASBR最近的ABR产生）
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）
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
类型4LSA告知怎样去达类型5LSA通告的网络

类型5：LSA5（Type-5 AS External Link States）
R1# show ip os database external 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

LSA7（Type-7 NSSA External Link States）
R2#show ip os database nssa-external
  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）
R2(config-if)#bandwidth 5000
R2(config-if)#ip ospf cost 30

OSPF的四种路径类型：1、区域内路由(O)
2、区域间路由(O IA)
3.1、类型1的外部路由(E1)[在传输过程中会累加每个入接口的cost值]
3.2、类型2的外部路由(E2)[重分布进OSPF的路由默认就是O E2但COST不会改变，传输过程中也不变]
4.1、OSPF NSSA external type 1(N1)
4.2、OSPF NSSA external type 2(N2)

外部路由重分布进OSPF的两种类型O E1 和O E2，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

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
要修改路由的COST值有两种方法：
第一种(改COST)：
R1(config)#int e0
R1(config-if)#ip ospf cost 10  直接修改COST值1-65535
第二种(改分子10^8=100M)：
R1(config)#router ospf 110
R1(config-router)#auto-cost reference-bandwidth 1000 （Mbps10的六次方）在COST公式中修改分子，本例修改分子为10的九次方
第三种(改分母-入向接口带宽)：