ospf总结

一 ospf的数据包 （五种）：

hello包 – 组播收发，用于邻居、邻接关系的发现、建立、周期保活

DBD – 数据库描述包-- 本地LSDB（链路状态数据库）目录

LSR—链路状态请求 – 用于询问对端本地未知的LSA信息

LSU-- 链路状态更新 – 用于共享具体的每一条LSA信息

LSack 链路状态确认 – 确认包

OSPF的数据包是跨层封装于3层报头后方 ，协议号89

二、OSPF的状态机 – 两台OSPF路由器间不同关系的阶段

Down ：一旦接收到对端的hello包进入下一个状态

Init 初始化 ： 若接收到的hello包中存在本地的RID，那么进入下一个状态机

2way ：双向通讯邻居关系建立的标志

条件：点到点网络直接进入下一个状态机；MA网络进行DR/BDR选举，非DR/BDR之间能进入下一个状态机；

Exstart预启动 ：使用不携带数据库目录信息的DBD包，进行主从关系的选举，RID数值大为主，优先 进入下一个状态机； 主从目的主要在于信息交互的有序性，避免同时收发造成网络拥塞

exchange准交换 ：使用携带数据库目录信息的DBD包，进行目录共享，需要ACK确认

loading加载 ：查看完邻接的目录信息后，针对本地未知的LSA，使用LSR包进行查询，对端使用LSU 进行应答， 本地接收到LSA后使用ack进行确认 --- 获取未知的LSA信息Full 转发标志着 邻接关系已经建立。

Full：转发 邻接关系建立的标志

三、OSPF的工作过程

启动配置完成后，邻居间组播收发hello包，建立邻居关系；生成邻居表；

邻居关系建立后，将进行条件的匹配，匹配失败将维持邻居关系，仅hello包周期保活即可；

匹配成功可以建立邻接（毗邻）关系；邻接关系间将使用DBD/LSR/LSU/LSack来获取本地未知的LSA信息；获取完成后，邻接关系间数据库同步一致；--- 数据库表；

之后本地基于本地的数据库所有内容整理出有向图--->最短路径树结构--->将本地到达所有未知网段的最短路径加载于本地的路由表中；

收敛完成后，邻居间仅hello包周期保活即可；每30min邻接关系间周期比对数据库目录，

若不一致将马上使用LSU和LSACK进行不一致部分收敛；

拓扑突变 ：

1）新增网段：直连新增网段设备，用LSU直接进行触发更新

2）断开网段：直连断开网段设备，用LSU直接进行触发更新

3）无法沟通：dead time 为hello time4倍；在dead time到时时将断开邻接、邻居关系，删除路由；

四、配置OSPF 路由协议

1.在交换机配置 OSPF 路由

(1)指定进程号、router-id

[Switch]ospf 1 router-id 192.168.1.1

其中 router-id 必须唯一，用设备上某个接口 IP 表示。

(2)指定 OPSF 区域号

[Switch-ospf-1]area 0

(3)指定本地直连网络及其反掩码（255.255.255.255-网络掩码 ）

[Switch-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.1.0 0.0.0.255

[Switch-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.2.0 0.0.0.255

[Switch-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.3.0 0.0.0.255

2.在R配置 OSPF 路由

[r1]ospf 1 router-id 1.1.1.1 启动时，定义进程号，仅具有本地意义；建议配置RID；

RID格式为ipv4地址，且需要全网唯一； 手工配置–环回接口上取最大数值的ip地址—物理接口上最大ip地址的数值

宣告：1、区域划分 2、接口激活协议 3、传递接口信息

[r1-ospf-1]area 0

[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.1.1.1 0.0.0.0

[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 12.1.1.0 0.0.0.255

区域划分规则：

1、星型结构 – 区域0为骨干 大于0为非骨干 非骨干区域必须直连骨干区域

2、ABR–区域边界路由器 两个区域间必须依靠ABR连接

启动配置完成后，邻居间使用hello包建立邻居关系，生成邻居表：

hello包 – 组播收发 周期发送 – hello time 10s 或30s dead time 为hello time 4倍

邻居间hello包中有一些参数必须完全一致，否则无法建立邻居关系；

Hello 和dead time 、区域ID、认证参数、末梢区域标记；另外在华为的设备中OSPF要求邻居间接口上配置的ip地址，其掩码长度必须一致；

[r2]display ospf peer 查看邻居表

[r2]display ospf peer brief 查看邻居关系简报

当邻居关系建立后，邻居间进行条件匹配，匹配失败，将保持为邻居关系；匹配成功，将建立为邻接关系，邻接关系将使用DBD/LSR/LSU/LSack来获取本地未知的所有LSA信息，同步生成数据库表—LSDB 链路状态数据库

[r2]display ospf lsdb 查看数据库表

数据库表同步完成后，邻接间的互动完成，仅hello包保活；之后本地基于本地的数据库表；

转换为有向图，再转换为树形结构，最终将本地到达所有未知网段的最短路径，加载于本地的路由表中：

display ip routing-table protocol ospf

默认ospf协议在华为设备中，优先级为10；度量为cost值

cost值=开销值= 参考带宽/接口带宽 默认参考带宽为100M

ospf协议将cost值之和最小定义为最佳路径，加载于本地路由表中

若接口带宽大于参考带宽，cost值为1，将可能导致选路不佳；可以修改默认的参考带宽

[r1]ospf 1

[r1-ospf-1]bandwidth-reference ?

INTEGER<1-2147483648> The reference bandwidth (Mbits/s)

[r1-ospf-1]bandwidth-reference 1000

切记：一旦修改，整个网络所有ospf路由器需要一致；

关于DBD包的扩展知识点：

1. 、Ospf的DBD包中将携带接口的MTU值，要求邻接间的MTU必须一致，否则将卡在exstart或exchange状态机；

华为默认为开启MTU检测

[r1-GigabitEthernet0/0/1]ospf mtu-enable 在直连邻接的接口上开启，必须两端均开启

1. DBD包中的标记位

I M MS I为1标识该DBD包为本地发出的第一个DBD M为1标识该DBD包不是本地发出的最后一个DBD包 MS 为1标识本地为主，为0代表从

1. 隐性确认

主从被选举后，从将使用主的序列号为确认接收到了主的DBD包，即使从设备已经不需要发送DBD，依然要使用未携带信息的DBD来进行隐性确认；

邻接关系间数据库同步完成后，本地基于数据库生成---有向图 ---> 最短路径树--->将本地到达所有未知网段的最短路径加载于本地的路由表中；

默认优先级为10 ，度量为cost值；

Cost=开销=参考带宽/接口带宽 默认参考为100M 当接口带宽大于参考带宽时，cost值为1；OSPF优选整段路径cost值之和最小为最短路径

故当接口带宽大于参考带宽的网络可能导致选路不佳，建议修改参考带宽

[r1]ospf 1

[r1-ospf-1]bandwidth-reference ?

INTEGER<1-2147483648> The reference bandwidth (Mbits/s)

[r1-ospf-1]bandwidth-reference 1000 切记：全网设备参考带宽需要修改一致

[r1]display ospf routing 查看所有本地学习以及共享出去的OSPF路由

五、关于OSPF协议从邻居建立成为邻接的条件

点到点 --- 所有邻居直接建立为邻接关系

MA---由于OSPF协议需要邻接关系间进行数据库对比，故不支持接口水分割；若两两间均为邻接关系，将可能出现大量的重复更新；因此，在MA网络中ospf协议将进行DR/BDR选举，所有非DR/BDR设备间维持邻居关系，不进行数据库共享；

选举规则：1）先比较参选接口的优先级 0-255 默认为1，大优

2）若优先级相同，比较参选的RID，数值大优

若需要干涉选举，可以修改参选接口的优先级

[r1]int g0/0/1

[r1-GigabitEthernet0/0/1]ospf dr-priority 3

切记：选举是非抢占的，故修改后该网段依然维持原有角色，若希望重新选举，需要重启该网段所有设备的OSPF进程;

<r1>reset ospf process 重启ospf进程

Warning: The OSPF process will be reset. Continue? [Y/N]:y

建议直接将DR优先级修改最大，BDR次大，其他设备优先级修改为0，0标识不参选，可以不同重启任何设备的ospf进程；

六、OSPF的接口网络类型 — OSPF协议在不同的网络类型，其工作的方式不同

[r1]display ospf interface LoopBack 0

Interface: 1.1.1.1 (LoopBack0)

Cost: 0 State: P-2-P Type: P2P MTU: 1500

网络类型 ospf接口网络类型（工作方式）

1）环回 p2p 注：环回接口为虚拟接口，虽然显示工作方式为

p2p，但实际上不是真正的p2p，而是环回的

特有工作方式----无hello包收发 以32位主机路由共享

1. 点到点（HDLC/PPP/GRE） p2p hello time10s 不进行DR/BDR选举

2. BMA （以太网） Broadcast hello time 10s DR/BDR选举

3. NBMA（帧中继、MGRE）

在MGRE中，由于MGRE和GRE均使用tunnel接口，故工作方式均默认为p2p

在普通的GRE中，由于GRE本身就是点到点网络类型，所有p2p工作方式正常；

而MGRE为多点的MA环境，再使用p2p公司将出现故障：

p2p工作方式仅允许存在一个邻居；华为默认仅和最先接收到的hello邻居建立；

Cisco 为循环建立邻居关系； --- 均无法在该网段正常收敛

解决方案：

修改接口的ospf工作方式：

1）修改该网段所有接口为 Broadcast

[r1]int t0/0/0

[r1-Tunnel0/0/0]ospf network-type broadcast

切记：由于p2p和 broadcast hello time均为10s，故将能建立邻居关系，但p2p不进行DR/BDR选举，所以建邻后无法正常收敛；因此该网段所有接口必须修改成一样的工作方式；

注解1：在MGRE环境中，若网络拓扑为星型；且所有接口的工作方式，均修改为broadcast；

由于分支站点之间没有伪广播，无法知道对端的存在，故DR/BDR选举将混乱；只能让中心站点成为DR，没有BDR；

1. 修改所有接口的工作方式为p2mp

P2MP 工作方式 hello time为30，不进行dr、bdr选举

P2mp是为帧中继这种物理的NBMA网络设计，在MGRE环境中不建议使用

补充内容：关于MGRE的拓扑

1. 星型 -- 中心站点固定ip地址，所有分支仅和中心注册

2. 全连网状 --- 所有站点均为固定ip，所有设备均为中心，两两间均注册

3. 部分网状 -- 部分设备为固定ip地址，存在部分中心和部分的分支

在以上三种环境中运行OSPF的方案：

1. 星型 -- 所有接口工作方式为broadcast，仅中心站点为DR，无BDR

2. 全连 -- 所有接口工作方式为broadcast；DR/BDR将默认自动选举成功

3. 部分 -- 所有接口工作方式为broadcast；合理安排DR的位置

七、关于OSPF的不规则区域问题

1、远离骨干的非骨干

2、不连续骨干

解决方案：

1、tunnel 在骨干区域与非法ABR间建立一条隧道，之后将该隧道链路宣告到OSPF协议中

缺点：

1）周期的hello与更新，包括触发更新，将一致占用中间穿越区域；

2）选路不佳

2、OSPF的虚链路

由非法ABR设备，通过直连区域的合法ABR进行授权，来转发路由

由于没有新增链路，故不存在选路不佳问题

[r2]ospf 1

[r2-ospf-1]area 1 两台ABR间的直连区域（同时处于该区域）

[r2-ospf-1-area-0.0.0.1]vlink-peer 4.4.4.4 对端ABR的RID

[r2]display ospf vlink

缺点：虚链路上的两台ABR间的周期资源占用问题；

1）在思科中，取消两台设备的周期行为，hello、更新均收发一次；–不可靠

2）在华为中，保留周期–占资源

3、多进程双向重发布；

ospf多进程：一台路由器上的多个进程，每个进程拥有自己的数据库，独立计算路由条目，且计算所有不共享；最终将所有最佳路径加载于同一张路由表内；

路由器的一个接口只能工作在一个进程中；

可用于解决不规则区域，将不规则位置工作不同的进程中，实现分开，之后利用重发布技术来共享路由表； 解决了选路不佳和资源占用的问题

[r4]ospf 1

[r4-ospf-1]import-route ospf 2

[r4-ospf-1]q

[r4]ospf 2

[r4-ospf-2]import-route ospf 1

八、OSPF的数据库表

<r1>display ospf lsdb 查看OSPF数据库目录

LSDB中装载了所有可以学习到的LSA；

LSA-- 链路状态通告 一条拓扑或一条路由条目被称为一条LSA

OSPF协议的数据库是本地所有LSA的集合，不同网络环境下将产生不同类别的LSA；

LSA在共享时基于LSU数据包传递；

各种类别的LSA；

如何查看一条LSA的具体信息

<r1>display ospf lsdb router 2.2.2.2

类别 link-id

一下内容为所有类别LSA均携带的基本信息

Type : Router 类别名，此处为1类

Ls id : 2.2.2.2 在目录中页码号

Adv rtr : 2.2.2.2 通告者的RID，该条LSA发起源的设备RID

Ls age : 1532 老化时间，单位秒；周期1800归0，触发当下归0；最大老化3609；

Len : 48 长度

seq# : 80000026 序列号

chksum : 0x568e 校验码

传播范围 通告者 携带内容

LSA1 Router 单区域 该区域每台OSFP路由器 本地直连拓扑

LSA2 Network 单区域 该网段的DR设备 单个MA网段的拓扑

LSA3 summary 整个OSPF域 ABR 域间路由条目

LAS4asbr 注1 注2 ASBR位置验算

注1：除ASBR所在区域外的整个ospf域;ASBR所在区域通过1类告知ASBR位置

注2：ABR，和ASBR在同一区域路由器，该路由器同时连接骨干区域，是一台ABR

LAS5 ase 整个OSPF 域 ASBR 域外路由条目

Link-id 通告者

LSA1 通告者RID 该区域每台路由器

LSA2 DR接口的ip地址 该网段的DR设备

LSA3 域间路由的目标网络号 ABR，经过下一台ABR进入新的区域时，修

改为新经过的ABR

LAS4 ASBR的RID ABR，经过下一台ABR进入新的区域时，修

改为新经过的ABR

LAS5 域外路由的目标网络号 ASBR

九、OSPF优化–减少LSA的更新量

1、汇总 — 减少骨干区域的路由条目数量

2、特殊区域-- 减少非骨干区域的路由条目数量

【1】汇总–OSPF协议不支持接口汇总，在一个区域内，邻接间传递的是拓扑信息，不能进行汇总；故只能在交互路由的边界设备进行汇总

1）域间路由汇总–在区域间的ABR上，交互区域间路由条目时进行汇总配置

[r2]ospf 1

[r2-ospf-1]area 1 本地通过该区域1/2类LSA计算所得路由，可以汇总后传递给其他区域

[r2-ospf-1-area-0.0.0.1]abr-summary 3.3.0.0 255.255.252.0

2）域外路由汇总—ASBR在将外部的路由条目通过重发布协议，共享到OSPF协议中时；

可以进行汇总

[r4]ospf 1

[r4-ospf-1]asbr-summary 99.1.0.0 255.255.252.0

【2】 特殊区域 – 用于减少各个非骨干区域的LSA数量

不能为骨干区域，不能配置虚链路

[1] 同时不能存在ASBR

1）末梢区域–拒绝4/5类的LSA；由该区域连接骨干区域的ABR向该区域发布一条3类的缺省

[r2]ospf 1

[r2-ospf-1]area 1

[r2-ospf-1-area-0.0.0.1]stub

注：该区域内的所有路由器均需配置该命令

2）完全末梢区域 在末梢区域的基础上，进一步拒绝3类的LSA；仅保留一条3类的缺省路由

先将整个区域所有路由器配置为末梢区域；然后仅再在连接骨干区域的ABR上配置完全即可

[r2]ospf 1

[r2-ospf-1]area 1

[r2-ospf-1-area-0.0.0.1]stub no-summary

[2] 存在ASBR

1)NSSA 非完全末梢区域 – 该区域将拒绝4/5类LSA，由该区域连接骨干区域的ABR向该区域发布一条7类的缺省路由；该区域内的ASBR导入域外路由时，基于7类导入，之后通过该区域连接骨干的ABR传递到骨干区域时，转换为5类进入骨干区域；

NSSA设计的重点，不是减少该区域内ASBR产生的域外路由，而是网络中其他部分的ASBR产生的域外路由；

[r2]ospf 1

[r2-ospf-1]area 1

[r2-ospf-1-area-0.0.0.1]nssa 本区域内部所有设备均需配置

2）完成NSSA — 在NSSA的基础上，进一步拒绝3类LSA的进入，由该区域连接骨干区域的ABR向该区域发布一条3类的缺省

先将该区域配置为NSSA区域，之后仅在该区域连接骨干的ABR上配置完全即可

[r2]ospf 1

[r2-ospf-1]area 1

[r2-ospf-1-area-0.0.0.1]nssa no-summary

切记：NSSA和完全NSSA的工作环境，需要考虑ISP（运营商）所在位置，否则可能导致环路出现

十、OSPF的扩展配置

1、认证

【1】接口认证

1）接口明文

r1(config)#interface ethernet 0/0

r1(config-if)#ip ospf authentication 开启明文认证需求，开启后本地所有ospf数据包中认证类型字段被修改，邻居间若不一致将不能建立邻居关系

r1(config-if)#ip ospf authentication-key cisco123 配置明文密码

2）接口密文

r6(config)#int s0/1

r6(config-if)#ip ospf authentication message-digest 开启秘文认证需求，开启后本地所有ospf数据包中认证类型字段被修改，邻居间若不一致将不能建立邻居关系

r6(config-if)#ip ospf message-digest-key 1 md5 cisco123

【2】区域认证

例：在R1上开启关于区域0的明文或密文认证；然后仅仅只是将R1上所有属于区域0的接口，认证类型字段修改，相当于在R1上所有区域0接口配置明文或密文认证需求；但每个接口的秘钥还是需要逐一配置；

r12(config)#router ospf 1

r12(config-router)#area 2 authentication 明文

r12(config-router)#area 2 authentication message-digest 密文

【3】虚链路认证

r1(config)#router ospf 1

r1(config-router)#area 1 virtual-link 4.4.4.4 authentication

r1(config-router)#area 1 virtual-link 4.4.4.4 authentication-key cisco

r1(config-router)#area 1 virtual-link 4.4.4.4 authentication message-digest

r1(config-router)#area 1 virtual-link 4.4.4.4 message-digest-key 1 md5 cisco123

2、被动接口

r1(config)#router ospf 1

r1(config-router)#passive-interface ethernet 0/1

3、加快收敛—邻居间直连接口hello和dead 必须完全一致

r7(config)#interface s0/1

r7(config-if)#ip ospf hello-interval 5

r7(config-if)#ip ospf dead-interval 20

注：修改本端的hello time本端的dead time自动4倍关系匹配；

4、缺省

3类缺省—通过特殊区域自动产生；

末梢、完全末梢、完全NSSA自动产生；

5类缺省—本地路由表中必须已经存在缺省路由，通过什么方式产生的无所谓；

之后，可以使用专用指令将其重发布到OSPF协议中

r9(config)#router ospf 2

r9(config-router)#default-information originate

默认进入路由为类型2，OE2；度量为1；

类型1：在内部传递时不叠加内部度量；

类型2：在内部叠加度量； 默认

若网络中存在多台边界路由器，均进行重发布行为，建议修改为类型1；

r9(config-router)#default-information originate metric-type 1

r9(config-router)#default-information originate always 强制向内网发布缺省路由信息；

7类缺省–ASBR上通过其他协议学习到的缺省导入OSPF，同时所导入区域为NSSA区域；

r12(config)#router ospf 1

r12(config-router)#area 2 nssa default-information-originate

注：若一台设备同时学习多种缺省； 内部优于外部 3类优于5/7类；

若5类和7类相遇，先比度量，小优；若度量一致那么5类优于7类；