OSPF路由協議基本知識點

概述
開放式最短路徑優先（Open Shortest Path First，OSPF）是目前廣泛使用的一種動態路由協議，它屬于鏈路狀態路由協議，具有路由變化收斂速度快、無路由環路、支持變長子網掩碼（VLSM）和匯總、層次區域劃分等優點。在網絡中使用OSPF協議后，大部分路由將由OSPF協議自行計算和生成，無須網絡管理員人工配置，當網絡拓撲發生變化時，協議可以自動計算、更正路由，極大地方便了網絡管理。但如果使用時不結合具體網絡應用環境，不做好細致的規劃，OSPF協議的使用效果會大打折扣，甚至引發故障。?

OSPF協議是一種鏈路狀態協議。每個路由器負責發現、維護與鄰居的關系，并將已知的鄰居列表和鏈路費用LSU(Link State Update)報文描述，通過可靠的泛洪與自治系統AS(Autonomous System)內的其他路由器周期性的交互，學習到整個自治系統的網絡拓撲結構;并通過自治系統邊界的路由器注入其他AS的路由信息，從而得到整個Internet的路由信息。每隔一個特定時間或當鏈路狀態發生變化時，重新生成LSA，路由器通過泛洪機制將新LSA通告出去，以便實現路由的實時更新

一、四種路由類型?
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DR?指定理由器

當多路訪問網絡發生變化時，DR負責更新其他所有路由器。
BDR備份指定路由器

BDR會監控DR 的狀態，并在當前DR發生故障時接替其角色。
ABR區域邊界路由器
ABR用來連接骨干區域和非骨干區域，它與骨干區域之間既可以是物理連接，也可以是邏輯上的連接。
ASBR自治系統邊界路由器

ASBR路由器是用來把其他路由選擇協議學習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、五大區域
1.骨干區域（Area0）

2.非骨干區域——根據能夠學習的路有種類來區分

（1）標準區域

（2）末梢區域（stub）

（3）完全末梢（Totally stubbby）

（4）非純末梢區域（NSSA）

三、五大數據包類型
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hello包
是周期發送（直連網段），該包有router ID，保持時間40s，router優先級，鄰居信息，area ID，DR、BDR、password，stub area標記；（就是發送看對方掛了沒有）
數據庫描述包（DBD）
該包其實是對LSA的摘要，是用來進行比較的（就像一本書的目錄）
鏈路狀態請求包（LSR）
進行DBD比較后發現自己DBD中少lsa，會發送該包（兩本書的目錄不一樣，少的向多的要）
鏈路狀態更新包（LSU）
收到LSR后把自己lsa發送給少的路由器，（把自己多的目錄給他，讓他和我的一樣，少的向多的要）
鏈路狀態確認包（LSAck）
收到LSA后發送確認，（我收到了！謝了！）
四、OSPF鏈路狀態
1.鏈路狀態數據庫的組成
（1）每個路由器都創建了由每個接口、對應的相鄰節點和接口速度組成的數據庫

（2）鏈路狀態數據庫中的每個條目稱為LSA（鏈路狀態通告），常見的有六種LSA類型

2.鏈路狀態通告（LSA）類型
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Type1 路由器LSA 由區域內的路由器發出的（所有路由）
Type2 網絡LSA 由區域內的DR發出的（宣告網絡狀態信息）
Type3 網絡匯總LSA ABR發出的，其他區域的匯總鏈路通告（匯總交換）
Type4 ASBR匯總LSA ABR發出的，用于通告ASBR信息（告知ASBR位置）
Type5 AS外部LSA ABR發出的，用于通告外部路由（外交官）
Type6 NSSA外部LSA NSSA區域內的ASBR發出的，用于本區域連接的外部路由
五、OSPF鄰接關系的建立（七種狀態）
1.OSPF啟動的第一個階段是使用hello報文建立雙向通信的過程

2.OSPF啟動的第二個階段是建立完全鄰接關系

Down
在Down狀態下，OSPF進程還沒有與任何鄰居交換信息。OSPF在等待進入Init狀態。
Init OSPF路由器以固定的時間間隔（缺省10s）發送類型1（Hello）的分組，以便與鄰居路由器建立特殊的關系。
2-Way
每臺OSPF路由器都使用分組試圖與同一個IP網絡中的所有鄰居路由器建立雙向狀態或雙向通信。Hello分組中含有發送者已知的OSPF鄰居列表。當路由器看到它自己出現在一個鄰居路由器的Hello分組中時，它就進入了雙向狀態。
ExStart
每臺OSPF路由器都使用分組試圖與同一個IP網絡中的所有鄰居路由器建立雙向狀態或雙向通信。Hello分組中含有發送者已知的OSPF鄰居列表。當路由器看到它自己出現在一個鄰居路由器的Hello分組中時，它就進入了雙向狀態。
Exchange
在交換狀態下，鄰居路由器使用類型2的DBD分組來互相發送它們的鏈路狀態信息，也就是說路由器相互描述它們的鏈路狀態數據庫。路由器將它們所學到的信息與其現存的鏈路狀態數據庫進行比較，并且單獨確認每個DBD分組，如果任何一臺路由器接收到不在其數據庫中的鏈路信息，該路由器就向其鄰居請求有關該鏈路的完整更新信息。完整的路由信息在“Loading（加載）”狀態下被交換。
Loading?
在交換狀態下，鄰居路由器使用類型2的DBD分組來互相發送它們的鏈路狀態信息，也就是說路由器相互描述它們的鏈路狀態數據庫。路由器將它們所學到的信息與其現存的鏈路狀態數據庫進行比較，并且單獨確認每個DBD分組，如果任何一臺路由器接收到不在其數據庫中的鏈路信息，該路由器就向其鄰居請求有關該鏈路的完整更新信息。完整的路由信息在“Loading（加載）”狀態下被交換。
Full
加載狀態結束之后，路由器就進入全毗鄰狀態。每臺路由器都保存著一張毗鄰路由器列表，它就是稱為毗鄰數據庫。

六、OSPF工作過程

七、內部網關協議和外部網關協議
（1）自治系統（AS）

（2）內部網關協議（IGP），例如：RIP、OSPF、ISIS等

（3）外部網關協議（EGP），例如：BGP等

八、OSPF的基本概念
1.OSPF區域
（1）為了適應大型的網絡，OSPF在AS內劃分多個區域

（2）每個OSPF路由器只維護所在區域的完整鏈路狀態信息

2.區域ID
（1）區域ID可以是表示成一個十進制的數字

（2）也可以表示成一個IP

3.骨干區域Area 0
（1）負責區域間路由信息傳播

4.Router ID
（1）OSPF區域內唯一標識路由器的IP地址

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

（2）如果沒有loopback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
自動選舉：

網段上Router ID最大的路由器將被選舉為DR，第二大的將被選舉為BDR

手動選舉：

（1）優先級范圍0-255，數值越大，優先級越高，默認1

（2）如果優先級相同，則需要比較Router ID

（3）如果路由器優先級被設置為0，它將不參與DR和BDR的選舉方式

7.DR 和BDR的選舉過程
（1）路由器的優先級可以影響一個選舉過程，但是它不能強制更換已經存在的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（數值越小越好）

（2）最短路徑是基于接口指定的代價（cost）計算的

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10.OSPF數據包

（1）承載在IP數據包內，使用協議號89

11.OSPF的網絡類型
（1）點到點

（2）廣播多路訪問網絡

（3）非廣播多路訪問網絡

（4）點到多點

九、OSPF的配置命令
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啟動OSPF路由進程 rout ospf process-id
指定OSPF協議運行的接口和所在的區域 network addresss invers-mask area area-ad
查看路由表信息（直連/學習） show ip route
只查看OSPF學習到的路由 show ip route ospf
查看OSPF協議配置信息 show ip protocol
查看OSPF是如何配置的以及ABR信息 show ip ospf
查看LSDB內的所以LSA數據信息 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 show ip ospf neighbor
查看OSPF鄰居的詳細信息（包括DR/BDR） show ip ospf neighbor detail
查看路由器“鄰接”的整個過程 debug ip ospf adj
查看每個OSPF數據包的信息 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）域內通信量

單個區域內的路由器之間交換數據包構成的通信量

（2）域間通信量（ABR）

不同區域的路由器之間交換數據包構成的通信量

（3）外部通信量（ASBR）

OSPFR域內的路由器與DSPF區域外部或另一個自治系統內的路由器之間交換數據包構成的通信量

十一、OSPF的應用環境
1.從以下幾方面考慮OSPF的使用
（1）網絡規模

（2）網絡拓撲

（3）其他特殊要求

（4）路由器自身要求

2.OSPF的特點
（1）可適應大規模網絡

（2）路由變化收斂速度快

（3）無路由環

（4）支持變長子網掩碼VLSM

（5）支持區域劃分

（6）支持以組播地址發送協議報

十二、生成OSPF多區域的原因

（1）改善網絡的可擴展性

（2）快速收斂

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

1. 區域內路由器（Internal Routers）
   該類路由器的所有接口都屬于同一個OSPF 區域。

2. 區域邊界路由器ABR（Area Border Routers）
   該類路由器可以同時屬于兩個以上的區域，但其中一個必須是骨干區域。ABR 用來連接骨干區域和非骨干區域，它與骨干區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接口屬于骨干區域。因此，所有的ABR 和位于Area0 的內部路由器都是骨干路由器。

4. 自治系統邊界路由器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，它可能是區域內路由器，也可能是ABR。只要一臺OSPF 路由器引入了外部路由的信息，它就成為ASBR。

十四、 路由器對路由條目的選擇
1.路由器只把最優的路由條目添加到路由表

2.選擇路由條目的依據

（1）管路距離

（2）度量值

3.負載均衡的路由條目

十五、末梢區域和完全末梢區域
1.滿足以下條件的區域

（1）只有一個默認路由作為其區域的出口

（2）區域不能作為虛鏈路的穿越區域

（3）Stub區域無自治系統邊界路由器ASBR

（4）不是骨干區域Area 0

2.末梢區域

（1）沒有LSA4、5、7通告

3.完全末梢區域

（1）除了LSA3的默認路由通告外，沒有LSA3、4、5、7通告

十六、路由重分發
1.理解路由重分發
（1）一個單一個IP路由協議是管理網絡中IP路由的首選方案

（2）Cisco IOS能執行多個路由協議，每一個路由協議和該路由協議所服務的網絡屬于同一個自制系統

（3）Cisco IOS使用路由重分發特性以交換由不同協議創建的路由信息

2.路由重分發的考慮
（1）度量值

（2）管路距離

3.重分發到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有兩條到達外部目的網絡10.1.2.0的路徑
（1）E1類型

路徑A-B-D的代價是25（20+5）——優先

路徑A-C-D的代價為48（18+30）

（2）E2類型

路徑A-B-D的代價是20

路徑A-C-D的代價為18——優先

5.路由重分發配置
（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區域
1.NSSA區域是0OSPF RFC的補遺
（1）定義了特殊的LSA類型7

（2）提供類似stub area和totally stibby area的優點

（3）可以包含ASBR

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

3.NSSA區域重分發路由類型
（1）N1、N2

（2）經過NSSA區域ABR后轉換為E1、E2

4.配置NSSA區域命令
（1）語法

area area-id nssa 【no-summmary】

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

2.OSPF的路徑類型

區域內路徑、區域外路徑、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數量來節省資源

（2）可以通過屏蔽一些網絡不穩定的細節來節省資源

（3）減少路由表中的路由條目

2.區域間路由匯總配置
（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域連接到骨干區域的鏈路

2.虛鏈路的目的
（1）通過一個非骨干區域連接到一個區域到骨干區域

（2）通過一個非骨干區域連接到一個分段的骨干區域

3.配置虛鏈路的規則及特點
（1）虛鏈路必須配置在兩臺ABR路由器之間

（2）傳送區域不能是一個末梢區域

（3）虛鏈路的穩定性取決于其經過的區域的穩定性

（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