OSPF知识导图

OSPF是一个内部网关协议，用于在单一自治系统内决策路由。下图介绍了OSPF的工作过程、网络类型、五种报文、六种LSA、八种状态机等。

ospf

• 基本概念
  • 开放式最短优先协议
  • 链路状态路由协议
    • 路由传递于路由计算分离
    • 基于SPF算法
    • 已累计“链路开销”为选路参考值
  • 优点
    • 适用于大型网络
  • 缺点
    • 基于拓扑收敛产生的更新量大
    • 解决
      • 区域划分--区域间传递路由，区域内传递拓扑
      • 合理的IP规划--一个区域间可以汇总成一个网段为最佳
      • 特殊区域
      • 30min周期性更新
• 三张表
  • 邻居表
    • 成为邻居关系的路由器成为邻居
  • 拓扑表（链路状态数据库）
    • 各种类型的lsa
  • 路由表
    • 本地基于lsdb启用spf算法，计算到达使用未知网段的最佳路径。然后将其加载到路由表内
• ospf的工作过程
  • 邻居建立
  • 同步链路状态数据库LSDB
  • 计算最佳路由SPF算法
• 网络类型
  • 广播类型（Broadcast）
    • 组播形式发送hello LSU LSACK报文
    • 单播形式发送DD LSR报文
    • 周期10s需要选举DR BDR
    • • 邻接关系
        • DR与BDR、DRother建立邻接关系
        • BDR与DR、DRother建 立邻接关系
        • DRother之间只建立邻居关系
  • NBMA
    • 需要选举DR BDR周期30s
    • 邻接关系
      • DR与BDR、DRother建立邻接关系
      • BDR与DR、DRother建 立邻接关系
      • DRother之间只建立邻居关系
  • P2P
    • 组播形式发送协议报文
    • 周期10s无需选举DR BDR
    • 和邻居建立邻接关系
  • P2MP
    • 和邻居建立邻接关系
    • 无需选举DR BDR周期10s
• 五种报文
  • Hello报文 周期性发送，用来发现和维持OSPF邻居关系。
  • LSU报文 用于向对方发送其所需要的LSA
  • DD报文 描述本地LSDB的摘要信息，用于两台设备进行数据库同步
  • LSR报文 用于向对方请求所需的LSA。设备只有在OSPF邻居双方成功交换DD报文后才会向对方发出LSR报文。
  • LSAck报文 用来对收到的LSA进行确认。
• 六种LSA
  • router-LSA (- 类) 每台路由器都会产生，用于本区域内传描述链路状态和开销
  • network-LSA (二类) DR产生，用于通告本网段的链路状态，在本区域内传播
  • network-summary-LSA(三类) 由ABR产生，用于描述本区域内某网段内容,且通告给除本区域外其他非特殊区域
  • ASBR-summary-LSA (四类) 由ABR产生用来描述五类L SA.到ASBR的路通告给除ASBR所在区域其他所有区域
  • AS-external-LSA(五类)
    • 由ASBR产生，描述外部路由，通告除特殊区域外所有区域
  • NSSA LSA(七类)
    • 由ASBR产生，用来描述去外部的路由只在NSSA区域传播
  • 注：一类二类区域内描述拓扑和通告路由 3类区域间通告路由 4类描述ASBR 5类通告外部路由
• 八种状态机
  • Down
    • 一 旦启动后发出hello包,则立即进入下一状态
  • Attempt：该状态仅发生在NBMA网络中，表明对端在邻居失效时间间隔（dead interval）超时前仍然没有回复Hello报文。此时路由器依然每发送轮询Hello报文的时间间隔（poll interval）向对端发送Hello报文。
  • Init(初始化)
    • 若收到了 携带了自己的RID的hello包，则和对方一起进入下一-状态
  • 2-way（双向通信）
    • 邻居关系建立(DR/ BDR选举)，此时进行条件匹配，若成功，RID大的优先进 入下一-状态;若失败,则保持邻居关系，hello包1 0 s周期保活即可
      • 条件匹配
        • MA网段进行DR/BDR选举，P2P网段中没有DR/BDR
        • 点到点网络直接进入下一状态; MA网络将进行DR/BDR选举(40S)，非DR/BDR间不得进入下一-状态
  • Exstart（预启动）
    • 使用类hello的DBD进行主从选举, RID大的优先进入下一 -状态。
  • Exstart（准交换）
    • 使用真正的DBD包进行数据库目录交换共享
  • Loading(加载)
    • 使用LSR/LSU/LSack来获取末知的LSA信息
  • Full（转发)
    • 邻接关系建立的标志
• ospf认证机制
  • 方式
    • 接口认证
      • 优先选择
    • 区域认证方式
  • 认证模式
    • null不认证
    • simple明文
    • MD5密文
    • HMAC-MD5
  • 特点
    • ospf认证数据封装在ospf的header头部，双向认证，俩端都必须配置相同的认证类型和密钥
• OSPF更新机制
  • 定时更新
    • Lsa每1800S更新一次，3600失效
  • 触发更新
    • 当链路状态更新发生变化时，立马发送链路状态更新
• 区域，特殊区域，角色 虚链路
  • 区域
    • 骨干区域区域0
    • 非骨干区域 可以有多个
    • 特点
      • 减少路由表
      • 变化影响小
  • 特殊区域
    • stub区域末梢
      • 1.- -定是非骨干区域，stub区域内不存在ASBR2.过滤LSA4.LSA5。不存在4 5LSA，只允许存在123LSA访问区域内 3.由该区域ABR自动产生一条LSA3默认路由来访问其他区域引入的外部路由 4.减少路由信息条目
    • Totally STUB完全末梢区域
      • 1.只允许存在1类2类LSA，可以减少3类LSA.5类LSA的路由。 2Totally stub不允许存在ASBR 3.由ABR自动下方一条三类LSA默认路由访问区域间路由与区域外路由
    • Nssa
      • 1.该区城本质还是stub区城不允许5类LSA (以七类LSA存在)，当外部路由本区域传到别的区域会由ABR进行一个7转5的操作并且泛洪到整个ospf也就是说该区域存在ASBR 2.存在12.3.7 LSA访问外部路由会通过ABR产生的缺省7类LSA, 3.会由ABR默认下放一条3类LSA
    • Totall NSSAQ区域
      • 1.允许存在ASBR 7类LSA传出去时会由ABR进行一个7转5的操作。 2不允许3类和5类LSA进入NSSA 3.存在1/2/7类LSA,不存在3/4/5类LSA, ABR会为3类LSA产生缺省 3类LSA，为5类LSA产生缺省7类LSA,但是由于3类LSA优于7类 LSA，所以为使用缺省3类LSA生产缺省路由访问区域间路由和区域外路由
    • 补充
      • • stub：1、2、3，过滤4、5，不能引入外部路由 完全stub：1、2、缺省3类，过滤3、4、5，不能引入外部路由 nssa：1、2、3、7，过滤4、5，可以引入外部路由 完全nssa：1、2、7、缺省3类，过滤3、4、5，可以引入外部路由
    • 子主题
  • 路由器类型角色
    • 路由器类型
      • 区域间路由器
        • 该设备 所有接口都属于同一个ospf区域
      • 区域边界路由器ASBr
        • 可以俩个以上区域但是必有一个区域是area0
      • 骨干路由器
        • 所有ABR和位于AREA0的内部设备但是骨干路由器
      • 自治边界路由器ASBR
        • AS边界路由器主要引入了外部路由器就一定是ASBR
    • 路由器角色
      • DR
        • 作用：减少MA网络中邻接关系数量，维护邻接关系同步并且负责LSA同步
        • DR与其他路由器形成邻接关系交换LSDB其他路由器不直接交换LSDB 这样大大减少MA网络的邻接数量，以及资源的消耗
      • BDR
        • 作用和DR一样 DR倒下 BDR立马上 DR BDR不可抢占
      • DR-Other
        • 与DRBDR是邻接关系 与其他路由器是邻接关系
      • DR与BDR选举规则
        • 只有MA/NBMA网络中才选举DR/BDR，P2P网络中不选举
        • DR/BDR选举基于接口，优先级越大越优先 （优先级0不参与选举 优先级一样比router-id优先级越大越优先）
      • 224..0.0.5 用于建立邻居
      • 224.0.0.6/5 DR BDR
  • 虚链路(virtual link)
    • 使用场景
      • 用于没有和骨干区域直接相连的非骨干区域用于 用于不存在骨干区域的场景 用于骨干区域备份 骨干区域不连续的场景
    • 虚链路的检测机制 10s周期的单播hello报文检测虚链路状态
    • 缺点
      • 1.有环路风险 2.不能将骨干区域聚合路由发布到虚链路穿越的区域
    • 防环机制
      • 1.有环路风险 2.不能将骨干区域聚合路由发布到虚链路穿越的区域
• ospf的防环机制
  • 区域内
    • 通告spf算法
  • 区域间
    • 1.非ABR不能发送传递3类L SA 2.从骨干区域学习到的3类LSA不能传回骨干区域
  • 区域外
    • 1.5类LSA整个ospf域内泛洪，没有防环机制 2. 4类LSA本质是ASBR的路径开销信息，和3类LSA本质差不多，传递机制和3类LSA- -致 3.非ABR不能传递4类LSA 4.从非骨干区域学到的4类LSA不能传回骨干区域
• 路由聚会汇总
  • 优点：减少骨干区域的更新量
  • 分类
    • 域间路由汇总
      • 将非骨干区域汇总到骨干区域
      • 基于3类LSA,需要在ABR设置，在1.2类LSA转为3类时进行聚合
      • 在第一次产生3类LSA的路由器(ABR) 上汇总
      • 消失条件:所有的明细路由都消失后
      • 注:汇总配置完成后,需要手工添加空接口防环路由(cisco设备自动添加，huawei需手动添加)
    • 域外路由汇总
      • 因为域外路由由ASBR重发布导入基于5/7类LSA聚合;故在导入的ASBR上进行配置
• 影响邻居建立的因素
  • router-id-样
    • a.相邻路由器的router-id不能相同，相同不能建立邻居 b.同一个区域不相邻设备的routerid可以相同，但是影响路由学习 c.不同区域不相邻的设备的router-ld可以相同，不会影响路由学习
  • 认证auth
  • area-ld (区域)
  • Hello时间和死亡时间
  • 网络类型 1.MBA2 NMBA3.P2P4. P2MP
  • MTU (华为默认不检查)
    • 默认1500如果开启协商，两边不同则邻居状态停在2-way
  • 静默接口(slent-interface)
  • 宣告接口的掩码 a接口网络类型如果是Broadcast, MA网络，掩码长度必须一-致 b接口网络类型如果是P2P，P2P网络，掩码长度可以不同 C.接口网络类型如果是P2MP，P2MP网络，掩码长度可以不同通过在接口下 配置ospf p2mp-mask-ignore命令忽略检查掩码长度)
• 路由选路
  • 1类LSA/2类LSA优于3类LSA
  • 骨干区域3类LSA优于非骨干区域3类LSA
  • 3类L SA优于5类/7类LSA
  • type1优于type2 如果都是typel,比较开销值(ASBR+外部开销)越小越优先 如果都是type2.比较外部开销，越小越优先 如果外部开销一致，则比较到达ASBR的开销越 小越优先5类LSA7类LSA
• 不规则区域
  • 分类
    • 远离骨干的非骨干区域（非骨干区域没有连接到0区域上）
    • 不连续骨干存在多个0区域
  • 解决
    • tunnel隧道
      • IPIP封装隧道
      • GRE隧道(通用路由封装)
        • - 种简单的VPN (虚拟专用网络)
      • mGRE :多点GRE接口
        • hub端
        • spoke端
    • 子主题