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  • OPSF在区域内会产生俩类LSA:Router LSA ,Network LSA 路由器以自己为树根构建最短路径树 ,这里的最短路径树按两步形成,第一步,仅考虑路由器和传输网络之间的连接。通过 Dijkstra 算法,根据连接状态数据库的...

    OPSF在区域内会产生俩类LSA:Router LSA ,Network LSA
    路由器以自己为树根构建最短路径树 ,这里的最短路径树按两步形成,第一步,仅考虑路由器和传输网络之间的连接。通过 Dijkstra 算法,根据连接状态数据库的子集形成树。第二步,考虑存根网络连接,作为叶子加入树。
    区域内部OSPF对网络是通过Router LSA ,Network LSA来描述网络的,最终路由器收到LSA构建出LSDB。
    LSDB通过描述一个有向线段图来描述网络拓扑结构,该有向图的端点有三种类型:路由器节点,Stub网段和Transit网段。
    Router LSA使用Link ID,Data,Type和Metric描述一条链路类型有四种
    在这里插入图片描述

    Stub网段表示该网段只有数据入口,例如一个Loopback接口就是一个Stub网段。
    此胶片描述了路由器节点和Stub网段的表示方式。
    Cost表示从一个端点到另一个端点的开销,该参数可以在OSPF接口上配置,表示数据离开该接口(出接口)的开销。
    反应在网络类型:loopback类型
    在这里插入图片描述

    Transit网段有能力转发既不是本网段产生的,也不以本网段做为目的地的数据。
    有至少两台路由器的广播型网段或NBMA网段就是一种Transit网段。
    从路由器到所连Transit网段的开销值就是连接到这个网段的接口所配置的开销值。
    从一个Transit网段到连接到这个网段的路由器的开销为0。
    反应在网络类型上是:BMA与NBMA
    在这里插入图片描述

    反应在网络类型上是:BMA与NBMA
    在描述点到点接口的Router-LSA中:

    1. 通告一个到邻居路由器的点到点链接,Link ID设置为对端的Router ID,Data设置为本地接口的IP地址;
    2. 通告一个到该点到点网段的Stub连接,Link ID设置为该点到点网段的网络号,Data设置为该点到点网段的网络掩码;
    3. 上述两个连接的Cost值均为该点到点接口上的Cost值。
      在这里插入图片描述

    LSDB描述两接口处于不同网段的点到点网段的规则如下:
    两台路由器经由两条有向线段直接相连,每个方向一条。
    两个接口的网段被表示成Stub网段。
    每个路由器通告一个Stub连接到该路由器所连的网段。
    在这里插入图片描述

    LSDB描述两接口处于同一网段的点到点网段的规则如下:
    两台路由器经由两条有向线段直接相连,每个方向一条。
    连接两个接口的网段被表示成Stub网段。
    两个路由器同时通告Stub连接到该PPP网段。
    在这里插入图片描述

    在描述广播型或NBMA型接口的Router-LSA中:
    5. 如果接口状态是Waiting,或者该网段上只有一个运行OSPF的路由器,或者该网段上没有DR,则通告一个通往该网段的Stub链接,Link ID设置为该网段的IP网络号,Link Data设置为该网段的网络掩码;
    其他情况下,通告一个通往该网段的Transit连接,Link ID设置为DR的接口IP地址,Link Data设置为本地接口的IP地址。
    6. 连接的开销值为接口的开销。
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    在描述广播型网段或者NBMA网段的Network-LSA中:
    Link State ID设置为DR的接口IP地址。
    Net mask设置为该网段的网络掩码。
    Link State ID和Net mask做与运算,即可得出该网段的IP网络号。
    在该LSA中,还包含一个连接到该网段的路由器列表。
    从一个Transit网段到所连接的路由器的连接没有开销。
    在这里插入图片描述

    计算过程
    在这里插入图片描述

    根据上文描述上图拓扑在LSA传递完毕后生成有向图
    在这里插入图片描述

    接下来计算分为俩个阶段
    在这里插入图片描述

    第一阶段 计算Transit节点,忽略Stub节点,生成一个最短路径树
    在这里插入图片描述

    第二阶段 只计算Stub节点,将Stub网段挂到最短路径树上去计算过程中首先初始化最短路径树,RTA将自己做为根节点添加到最短路径树上RTA将自己添加到最短路径树上之后,检查自己生成的Router-LSA,对于该LSA中所描述的每一个连接,如果不是一个Stub连接,就把该连接添加到候选列表中,端点ID为Link ID,到根端点的开销为LSA中描述的Metric值。本例中,添加端点4.4.4.4和2.2.2.2。
    在这里插入图片描述

    将候选列表中到根端点开销最小的端点移到最短路径树上
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    当有新节点添加到最短路径树上的时候,则检查LS ID为新节点的端点ID的LSA,本例中检查LS ID为2.2.2.2的LSA。
    如果LSA中所描述的连接的Link ID在最短路径树上已经存在,则忽略该连接。本例中,Link ID为1.1.1.1的连接被忽略,只有10.3.1.1的连接被添加到候选列表中。到根端点的开销设置为此连接的Metric值(本例中此连接的Metric值为1)与父端点(本例中此连接的父端点为2.2.2.2)到根端点的开销(本例中此开
    销值为48)之和。
    在这里插入图片描述

    将候选列表中到根端点的开销最小的端点移动到最短路径树上,本例中,将10.3.1.1移到最短路径树上。
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    检查LS ID为最新添加节点的端点ID的LSA,本例中检查LS ID为10.3.1.1的LSA。
    在所描述的连接中,忽略2.2.2.2,将3.3.3.3和4.4.4.4添加到候选列表中。从Transit网段到所连路由器的开销为0。
    如果在候选列表中出现两个端点ID一样但是到根端点的开销不一样的端点,则删除到根端点的开销大的端点。
    在这里插入图片描述

    将候选列表中到根端点的开销最小的端点移动到最短路径树上,本例中,将3.3.3.3移到最短路径树上。
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    检查LS ID为最新添加节点的端点ID的LSA,本例中检查LS ID为3.3.3.3的LSA。
    本例中,没有新端点被添加到候选列表中。
    在这里插入图片描述

    将候选列表中到根端点的开销最小的端点移动到最短路径树上,本例中,将4.4.4.4移到最短路径树上。
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    检查LS ID为最新添加节点的端点ID的LSA,本例中检查LS ID为4.4.4.4的LSA。
    本例中,没有新端点被添加到候选列表中。
    如果在此时候选列表为空,则计算最短路径树的第一阶段结束。
    在这里插入图片描述

    检查每个路由器端点的Router-LSA,计算Stub网段。
    本例中,首先检查RTA的Router-LSA,共有三个Stub网段。
    在这里插入图片描述

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  • OSPF区域规则

    千次阅读 2019-10-06 15:44:28
    OSPF的规则区域 ...1.骨干路由器:一个路由器的所有接口都0区域内 2.非骨干路由器:一个路由器的所有接口都不0区域内 3.ABR:区域边界路由器,能够产生3类LSA的路由器,有接口属于0区域,还...

    OSPF的规则区域

    OSPF 区域设计

    • 区域标识:使用十进制数或类似于IP地址方式
    • 区域的划分:基于接口的(链路的)
    • 两种区域类型:
      1.骨干区域:区域0 存在并且唯一
      2.非骨干区域:非0区域
    • OSPF 路由器角色
      1.骨干路由器:一个路由器的所有接口都在0区域内
      2.非骨干路由器:一个路由器的所有接口都不在0区域内
      3.ABR:区域边界路由器,能够产生3类LSA的路由器,有接口属于0区域,还有接口不属于0区域
      4.ASBR:自治系统边界路由器,能够产生5类或7类LSA的路由器,把不属于OSPF的路由条目引入到OSPF协议中

    上面提到的3、5、7类LSA将会在我的这篇文章中解释

    OSPF 区域设计原则

    • 规则区域的划分
      1.OSPF网络中必须存在并唯一的骨干区域(若OSPF仅仅存在一个区域可以为非0区域)
      2.非骨干区域必须与骨干区域直接相连(非骨干不能非骨干直接相连)

    星型结构—骨干区域位中心,非骨干为分支 必须存在ABR—区域边界路由器—两个区域间必须一台设备同时工作多个区域内

    • 数据库更新量的减少是该规则的意义
      1.减少LSA数量
      2.减少LSA的传播范围

    OSPF的不规则区域

    • 不规则区域类型
      1、远离骨干的非骨干区域 (非骨干区域没有连接到0区域上)
      2、不连续骨干(存在多个0区域)

    不规则区域的解决

    • tunnel隧道

    • 分类
      1.IPIP封装隧道
      2.GRE—通用路由封装-一种简单的VPN(虚拟专用网络)
      3.mGRE : 多点GRE接口 (存在hub端、spoke端)

    • 内容
      1.在0区域与不规则区域边界上启用tunnel,配置tunnel地址,将tunnel接口通告进入OSPF area 0 或不规则区域中,宣告在某个区域就相当于扩大了某个区域
      2.隧道的源和目标一定要属于一个区域 (环回 对环回 物理对物理)
      3.由于更新原检测的原因,tunnel地址要配置在同一个网段中
      在这里插入图片描述

    • 缺点

    1.选路不佳

    上图中如果将隧道通告在0区域:R2学习本区域内的R4路由将通过隧道,而不通过1类LSA,学习45网段通过隧道,而不通过三类LSA学习,即使三类LSA的度量值小于tunnel的,也不学习3类的
    上图中如果将隧道通告在2区域:情况类似

    2.还会有周期和触发信息,会对中间穿越的区域造成资源的占

    • virtual-link虚链路

    • 内容

    穿越某个区域,延长了0区域,在virtual-link两端建立OSPF 邻居,网络中合法的ABR(工作的区域0的ABR),和非法ABR间建立一条虚链路(在OSPF协议中构建,没有新生网段) 由合法ABR授权非法ABR进行区域间路由共享

    以路由器为基点,在某一个区域内找两个路由器 R2 R4 只能穿越一个区域(要不两个路由器不通),且这个区域不能为任何特殊区域

    在这里插入图片描述

    • 优点
      没有新生链路,故选路正常

    • 缺点
      1.cisco设备中OSPF虚链路为避免对中间穿越区域周期保活和更新产生资源占用,取消了周期的hello包和周期更新,即在virtual-link两端建立OSPF 邻居,默认仅仅在邻居建立过程中 发生hello报文。一旦建立抑制hello报文发送,通过virtual-link学习的LSA不老化。---- 不可靠,不稳定
      2.华为设备中依然保留周期的hello包和更新----占用中间区域资源

    • 配置
      在这里插入图片描述
      在这里插入图片描述

    下面为cisco设备中的虚链路建立完成后的数据库表,即不发送hello包,没有死亡时间,DNA 即不老化 do not age 不老化
    在这里插入图片描述

    特别: 如果要对area0 做区域认证,一定要对虚链路认证,因为虚链路属于area0

    • 多进程重发布

    • 内容
      进程号仅具有本地意义,邻居间建立邻居关系时可以使用不同的进程号;若在一台设备上同时启动多个进程,那么不同进程存在自己的邻居关系,生成不同的数据库(不共享);最终将所有数据库计算所得路由加载于同一张路由表中;

    • 配置
      在解决不规则区域时,可以让非法ABR将不同的OSPF区域工作在不同的OSPF进程中,之后使用双向重发布技术来实现路由共享;

    • 优点
      1.选路正常
      2.无周期信息,但依然可靠(触发更新、邻居关系周期保障)

    展开全文
  • OSPF区域内路由

    千次阅读 2020-02-28 23:48:28
    前提概要: 计算一条路由所需要的...例如RTA上创建一个环回口,这个环回口就是在OSPF中的Stub网段(末梢网段) 它把路由器RTA看做是一个圆圈加上RTA 环回口看做是N1(node),路由器和节点(node)之间有一个开销...

    前提概要:
    计算一条路由所需要的参数:网络号、掩码、cost值
    LSA(链路状态通告消息):IP地址、掩码、cost以及邻居信息

    描述拓扑结构-Transit网段
    在这里插入图片描述
    在OSPF中,什么网段属于Stub网段?例如在RTA上创建一个环回口,这个环回口就是在OSPF中的Stub网段(末梢网段)
    它把路由器RTA看做是一个圆圈加上RTA
    环回口看做是N1(node),路由器和节点(node)之间有一个开销值,这个开销值在左边的图中显示的是Cost=10.但是在LSDB描述的有向图中显示的是10.

    描述拓扑结构-Transit网段
    在这里插入图片描述
    有至少两台路由器的广播型网段或NBMA网段就是一种Transit网段
    stub网段可以说是终点
    Transit网段是有可能将数据穿过去的,也可以说是起点或者是终点。
    如果在RTA和RTC之上建立环回口,那么在这种情况下,RTA和RTC上的环回口的网段是stub网段。
    但是如果RTA与RTC的stub网段进行互访的时候,一定要经过一个以太网段(或NBMA网段)我们就称作是一种Transit网段。如果有Transit网段,那么在LSDB里面的有向图就是右边这样的。Transit网段在有向图中描述出来的也是一个节点,并且这个节点有两个箭头:①:由路由器到达Transit网段的开销为5;②:Transit网段到达每台路由器的开销是0。帧中继环境中运行OSPF的时候默认情况下接口就属于NBMA,也是个Transit网络。

    例子:RTA到达RTC的开销值为多少?实际上就是5+0=5,因为RTA到达transit网段的开销值为5,从transit网段到达RTC的网段为0,因此开销值为5。

    描述拓扑结构-点到点网段
    ①:两接口处于不同网段的点到点网段
    在这里插入图片描述
    在这种前开光下,LSDB描述的有向图中,RTA以及RTB之间的数值代表的是PPP链路上配置的COST数值;现在有两个网段,并且这个网段的开销值也是不同的,在这个时候实际上需要去描述出它们的开销值,因此在这种情况下路由器RTA上,就会描述有个节点是N1,并且开销值是48,N1指的就是RTA上的10.1.1.1/24这个地址。并且它也是属于stub网段。

    ②:两接口处于同一网段的点到点网段
    在这里插入图片描述
    在这种情况下,因为RTA和RTB描述的网段是一样的,所以描述的节点是一样的,都是N1。

    一类的LSA(Router LSA)
    1、作用:计算域内路由
    2、产生:每台路由器都产生
    3、内容:主要是用来写入拓扑信息的,也就是画地图,还有路由信息。(距离矢量路由协议和链路状态路由协议最大的区别就是链路状态有一个链路状态数据库,由几张小地图拼接成的大地图)
    4、传递范围:所属区域

    LSA中的重要字段:
    可以使用指令:display ospf lsdb router self-originate
    可以查看路由器自己产生的一类的LSA
    在这里插入图片描述

    • 红色部分是LSA的头部:
      Type代表的是LSA的类型
      LS id是每次产生LSA的时候都会有ID进行标识,对于一类的LSA,它的头部信息就是router id。对于二类的LSA,就不一定是router id了。
      Adv rtr就是通告路由器的id,全部都是router id,因为在ospf区域中唯一标识一台设备的方法就是router id

    • 如何去判断收到的LSA优于自己还是次于自己,以上图为示
      ①序列号 以大为优
      ②检验和 以大为优
      ③老化时间 超过15min 以小为优
      小于15min 默认是相同
      一类LSA下描述的是所有直连链路的信息

    • 蓝色部分是LSA的内容:Router-LSA中的重要字段解释

    由于Link Id对不同连接类型它表示的意义不同,因此需要记住如下规则:
    Link ID与链路类型以及Data的相互对应关系表
    在这里插入图片描述

    • 注意点:
      ·transNet中会选举DR以及BDR,因为是广播型网络或者NBMA网络
      ·StubNet链路类型中,如果在ospf中宣告了环回口,那么这个时候虽然是StubNet,但是这个link ID不再是环回口的IP网段了,而是这个IP地址,并且Data不管环回口在宣告的时候是8/16/24位的,默认状态都会宣告成32位的。!!但是点到点的链路类型虽然里面也有StubNet网段,但是就是真实的地址网段以及真实的网络掩码了。

    使用一类LSA(Router-LSA)描述点到点接口
    在这里插入图片描述
    如果由LSDB描述有向图,那么应该是如下图显示的
    在这里插入图片描述

    使用一类LSA(Router-LSA)描述广播型接口或NBMA接口
    在这里插入图片描述

    刚才使用一类的LSA时,在MA网络中,只有该路由器与DR的拓扑信息以及描述transit网段的时候没有路由信息描述,在这种情况下,在MA网络中,包括brodcost以及NBMA网络里,要描述Transit网段必须要用二类的LSA。因此有DR了就会有二类LSA,如果没有DR,一类就够了。
    ·描述拓扑信息的LSA类型只有一类和二类。

    二类的LSA(Network LSA)
    1、作用:计算域内路由(结合1类的LSA)
    2、产生:MA网络中由DR产生
    3、内容:拓扑信息和网络掩码信息
    4、传递范围:所属区域内

    使用二类LSA(Network LSA)描述广播型网段或NBMA网段
    在这里插入图片描述

    ·开销值可以在接口处进行手工修改
    ·当现在四台路由器运行了OSPF之后,在广播型网段中会选择DR以及BDR,选择完毕以后把所有的LSA都传送给DR以及BDR,再由DR传送给其他的路由器。因为所有的路由器和DR以及BDR才有Full的邻接关系,对于所有DRother来说,它们只需要建立邻居关系,达到2-way状态即可。

    ·使用display ospf lsdb network 查询lsdb中二类LSA的信息
    (如果是DR,可以直接使用display ospf lsdb network self-originate,如果不是DR,那么使用这个指令是什么都没有的)
    ·二类LSA(Network LSA)的link ID是DR的接口ID,因此在LS id处显示的是DR接口地址
    ·通告路由器Adv rtr肯定是router id
    ·一类的LSA没有信息去描述MA网络中到底有哪些路由器存在,因此二类中能够在标红区域中看到,有MA网络中的路由信息出现,同时在网络中的掩码也已经知道了,得到路由信息的方法就比较简单了,可以使用Ls id与netwrok mask进行逻辑与计算,能够得到网段信息。

    Network-LSA作用:
    在这里插入图片描述
    二类的LSA是由DR始发的

    计算最短路径树–物理拓扑
    在这里插入图片描述

    由LSDB描述的有向图如下:
    在这里插入图片描述
    计算方法的话,以RTA为例,它会以自己为根,去往每个节点都会寻找最短路径,最终就能得到去往各节点的最短路径,最后将这些路径就变成路由信息加载到路由表中,就形成了OSPF中的路由表。

    最短路径树的两个阶段:
    第一阶段:计算Transit节点,忽略Stub节点,生成一个最短路径树。
    第二阶段:只计算Stub节点,将Stub网段挂到最短路径树上去。

    总结:·一类和二类LSA都是在OSPF区域内进行路由计算使用的
    ·一类LSA(Router-LSA)主要的作用就是描述拓扑信息以及路由信息的
    ·二类LSA(Network-LSA)主要的作用就是传递网络掩码以及路由器列表信息
    ·路由信息以及拓扑信息是由二类以及一类LSA共同结合计算出来的。
    ·在LSA中有非常多的种类,但是传递拓扑信息的就只有一类LSA以及二类LSA

    展开全文
  • 路由1.0-OSPF协议

    2021-08-03 18:41:18
    文章目录简介一些基本概念区域概念分不同区域的原因路由器类型IRBRABRASBR指定路由器...OSPF同一区域中的每台路由器都有相同的链路状态数据库,(一个包含每台路由器可用接口和可达邻居的列表),也就是说,每台路由器

    简介

    OSPF (开放最短路径优先)协议,使用链路状态而不是距离矢量进行路径选择。 OSPF传播LSA (链路状态通告),而不是路由表更新。因为只交换 LSA而不交换整个路由表,OSPF网络能以较快的方式收敛。

    OSPF同一区域中的每台路由器都有相同的链路状态数据库,(一个包含每台路由器可用接口和可达邻居的列表),也就是说,每台路由器会得知邻居的所有条目,然后自行决定最优路径。【EIGRP是会从邻居处得知最优路径】

    一些基本概念

    区域概念

    • 骨干区域或区域0:骨干区域的两个主要要求是,骨干区域必须连接所有其他非骨干区域,且此骨干区域必须总是连续的;不允许分割骨干区域。一般来说,骨干区域中没有终端用户。
    • 非骨干区域:此区域的主要功能是连接终端用户 和资源。非骨干区域通常根据功能性或地理位置进行划分。不同非骨干区域之间的流量必须总是经过骨干区域。

    在区域内,路由器交换详细的链路状态信息。

    从一个区域传输到另一个区域的信息中,仅包含LSDB条目的明细汇总,并不包含源区域的拓扑详情。这些来自另一个区域的汇总LSA会被直接放到路由表中。

    (关于LSA后面还有详细说明)

    分不同区域的原因

    • 减少路由选择的开销
    • 加速会聚
    • 用单一的网络地区来减弱网络的不稳定性

    路由器类型

    IR

    内部路由器:所有接口都只连接到一个 OSPF区域。 此路由器完全在区域内部。

    BR

    骨干路由器:至少有一个接口连接到骨干区域。

    ABR

    区域边界路由器:至少有两个接口分别连接不同区域(包含骨干区域在内)。ABR中包含每个区域的LSDB(拓扑表)信息,为每个区域进行路由计算,且在区域之间通告路由信息。

    ASBR

    自治系统边界路由器:至少有一个接口连接到一个OSPF区域,且至少有一个接口连接到外部非OSPF区域。(比如外部用的是EIGRP协议)

    指定路由器和备份路由器

    • 指定路由器一般称为DR,但是报文中的DR字段是指定路由器的接口IP地址(在选举过程中成为DR的接口)
    • 备份路由器称为BDR,但是报文中的BDR字段是备份路由器的接口IP地址(在选举过程中成为DR的接口)

    在DR和BDR出现之前,每一台路由器和他的邻居之间成为完全网状的OSPF邻接关系,这样5台路由器之间将需要形成10个邻接关系,同时将产生25条LSA。而且在Broadcast即广播多址网络中(比如以太网),还存在自己发出的LSA从邻居的邻居发回来,导致网络上产生很多LSA的拷贝,所以基于这种考虑,产生了DR和BDR


    DR的工作:

    • 描述这个多路访问网络和该网络上剩下的其他相关路由器
    • 管理这个多路访问网络上的flooding过程
    • 同时为了冗余性,选取一个BDR作为双备份

    注意:

    • 只有在广播和非广播的多路访问网络(如以太网和帧中继)的网络分段上才会需要DR/BDR。点到点(串口)不需要
    • 每台路由器都仅与DR/BDR建立完全邻接关系,和其他路由器不需要邻接,只向DR/BDR发链路状态信息。(发送给DR的hello包,组播地址224.0.0.6)

    三种表

    邻居表

    hello包维护邻居关系,IP组播周期性发送。

    组播地址:224.0.0.5,224.0.0.6(发给指定路由器DR)

    邻居要建立邻接才能共享路由更新(点到点链路不需要)

    建立了邻接才能进入拓扑表

    拓扑表(LSDB)

    LSA更新并维护数据库,数据库即拓扑表

    路由表

    SPF算法构建SPF树,最优路径进入路由表

    LSA基本概念

    LSA全称链路状态通告,它包含有在OSPF路由器中共享的链路状态和路由信息。

    七类LSA

    公有的头部

    在这里插入图片描述

    options:指明当前LSA的能力

    三元组(索引):

    • LS Type
    • Link State ID
    • Advertising Router

    作用:

    比较LSA数目的多少,确定双方是否完全一样,是否有差别

    LS Age(老化时间);序列号 ;校验和来确定判断新旧

    序列号越大越新,每一次LSA泛洪,序列号+1
    序列号确定 比较校验和,越大越新
    校验和确定比较老化时间,LS Age越小越新

    1类LSA(Router LSA)

    每台路由器为所属的每个区域生成路由器链路通告。路由器链路通告描述了区域中的路由器链路状态, 只在特定区域中泛洪。

    在这里插入图片描述

    内容:拓扑+路由(即邻居和网段)

    传播范围:intra-area(本区域内)不跨越ABR

    一些字段:

    • Link State ID:源路由器RID(即路由器本身RID)

    • Advertising Router:通告自己的RID

    • Flags:描述自己的身份

      V(Virtual Link endpoint):虚链路端点
      E(AS boundary router):ASBR
      B(Area border router):ABR


    Links:描述自身的拓扑

    在这里插入图片描述

    • 1:Point-to-Point:描述邻居的拓扑

      Link ID:邻居路由器的RID
      Link Data:始发路由器接口IP地址
      Link Type:1

    • 2:Transit Network:描述DR接口&DR和自己相连的接口

      Link ID:DR接口的IP地址
      Link Data:始发路由器接口IP地址
      Link Type:2

    • 3:Stub network:表示自身的路由

      Link ID:网络/子网的IP地址
      Link Data:网络/子网的掩码
      Link Type:3

    • 4:Virtual-Link:

      Link ID:邻居路由器的RID
      Link Data:邻居的接口IP地址
      Link Type:4

    2类LSA(Network LSA)

    DR为广播型网络生成网络链路通告。网络链路通告中描述了一组连接到特定多路访问网络的路由器。网络链路通告在包含该网络的区城中泛洪。

    在这里插入图片描述

    内容:拓扑+路由。和DR相连的所有网络信息

    传播范围:intra-area,不跨越ABR

    一些字段:

    • Link State ID:DR的接口IP
    • Advertising Router:通告DR的RID
    • Attached Router:邻居的RID

    3类LSA(Summary LSA)

    ABR将从一个区域中学习到的信息汇总成汇总链路通告, 并发给另一个区域。汇总并不是默认开启的 。

    内容:路由。告知区域内路由器区域外的路由条目(网段)

    传播范围:inter-area,跨越ABR

    一些字段:

    • 头部+掩码+Metric(只有路由信息)
    • Link State ID:内部的网段
    • Advertising Router:距离最近的ABR的RID

    Ad Router 逐跳变,每经过一个ABR都会改变

    4类LSA(ASBR summary LSA)

    ASBR汇总链路通告负责通知OSPF 域的其余部分,如何到达ASBR。

    内容:拓扑。ABR通告如何到达ASBR

    传播范围:跨区域

    一些字段:

    • Link State ID:ASBR的RID
    • Advertising Router:距离最近的ABR的RID

    Ad Router 逐跳变,每经过一个ABR都会改变

    5类LSA(AS External LSA)

    自治系统外部链路通告由 ASBR生成, 描述了到达自治系统外部目的网络的路由。

    内容:路由

    传播范围:跨区域

    一些字段:

    • Link State ID:外部网段
    • Advertising Router:ASBR的RID
    • Type:E1,E2
    • Tag:重分布的时候通过route-map打tag

    只有E和N类型的LSA可以打tag;Ad Router全称不变

    6类LSA

    组播OSPF应用中 使用的专用LSA。

    7类LSA(NSSA external LSA)

    内容:路由。在NSSA区域中描述引入的外部路由

    区域类型

    Stub(末梢)

    • 只允许1,2,3号LSA进入
    • 过滤5号LSA
    • 自动产生默认路由

    Totally stub(完全末梢)Cisco独有

    • 只允许1,2号LSA进入
    • 禁止3,5号LSA
    • 自动产生默认路由

    NSSA

    • 禁止4,5号LSA
    • 外部自治系统的路由信息从ASBR以7号LSA形式进入NSSA区域
    • 7号LSA从NSSA经过ASBR去往其他区域会转化为5号LSA
    • default-information originate产生默认路由

    Totally NSSA(Cisco独有)

    • 过滤3,5号LSA
    • 外部自治系统的路由信息从ASBR以7号LSA形式进入NSSA区域
    • 自动产生默认路由

    五种路由协议包

    OSPF使用5种类型的路由协议包,共享通用的协议头部(OSPF Header)。每个OSPF包被直接封装在IP头部中。OSPF的IP协议号是89

    共享的同一头部

    在这里插入图片描述

    Message Type:指明这个数据包是五种类型中的哪一种

    Source OSPF Router:这里是路由器的RID(router-id)

    Hello包

    在这里插入图片描述
    作用:

    • 发现邻居,维持邻居关系(保活)
    • 保证邻居能够双向通信(参数同步)
    • 选举DR/BDR

    option字段:当前Hello包具有哪些能力(相应位置1)

    在这里插入图片描述

    报文各字段含义:

    在这里插入图片描述

    DBD(数据库描述)包

    在这里插入图片描述
    作用:

    • 描述LSDB(拓扑表),使路由器之间可以比对数据库是否同步
    • 选举DR/BDR
    • 交换数据库的摘要信息
    摘要:LSA头部
    
    通过比较LSA头部就可以比较LSA的数目和新旧
    

    报文各字段含义:

    • OSPF Header:通用头部,前面有描述,这里不做赘述

    • OSPF DB Description

      • Interface MTU:交换数据的每个包的最大容量,按1500将数据库切片成数据包发送,每个数据包大小为1500
      • option:和前面大同小异
      • DB Description 置位:

        R
        MS:置1表示为Master
        I,M:组合来保证数据包的顺序

        00:不是第一个包,后面也没包了 即最后一个包
        01:不是第一个包,后面还有 即若干数据包的中间一个包
        10:是第一个包,后面没有(说明数据库较小)
        11:是第一个,后面还有 即第一个包,(说明数据库被拆分)
        

      • DD Seq:这个包的序号。OSPF基于IP而不是TCP,IP协议不保证有序,这个序列号保证了该协议的可靠

      I,M置位和DD Seq,三者确保了数据包的有序性

    • LSA Type(前面有各种类型的具体描述)

    LSR(链路状态请求)包

    在这里插入图片描述

    作用:

    • 在数据库同步过程中使用。
    • 路由器会发送LSR, 请求其OSPF邻居发送本地缺失LSA(三元组确定)的最新版本。(关于三元组,前面有描述)

    LSU(链路状态更新)包

    在这里插入图片描述

    作用:

    • 泛洪LSA, 以及发送对LSR包的LSA响应。

      LSA响应只会发给之前以LSR包形式请求LSA的直连邻居。

    • 进行泛洪时,邻居路由器负责把收到的LSA信息(这个信息是在收到的LSR中)重新封装在新的LSU包中。

    注意:这个包里放着具体的LSA,不是只有三元组了

    LSAck(链路状态确认)包

    在这里插入图片描述

    作用:

    • 负责进行可靠的LSA泛洪。(OSPF基于IP,不保证可靠性;如果是基于TCP,TCP的ack就能达到该目的)
    • 路由器必须明确确认每个收到的LSA, 可以用 一个LSAck包确认多个LSA。

    邻接关系的建立(7种状态)

    1. Down:没有给邻居发任何报文,也没有收到任何报文。

      写network命令,发hello包(组播形式)

    2. Init:当路由器从邻居收到了一个Hello包,但是没有在邻居的Hello包中看到自己的路由器ID时, 它将转为init状态。

      在此状态中,路由器将记录所有邻居的路由器ID, 并开始将它们包含在发给邻居的Hello包中。

    3. Two-way:邻居收到了一个hello,这个hello中有我的RID,表示邻居已经收到了我的hello报文,说明之前曾交互过hello报文,此时一个双向通信已经建立

      如果是多路访问链路,进行DR/BDR的选举

      DR/BDR选举规则

      a. 比较优先级(接口优先级为0表示放弃选举,默认为1,范围0-255)
      b. 优先级相同,比较RID,越大越优先
      注意:OSPF为非抢占性,修改优先级后必须重启OSPF进程(clear ip ospf process)

    4. Exstart:确定谁发DBD。选举主从路由器,并且确认邻接建立的初始序列号。当路由器收到初始的DBD包时, 它把发出这个DBD包的邻居状态转为ExStart

      一开始发送DBD包为空,没有任何LSA报头信息,双方宣告自己为主路由器。交互过程中RID高的为主路由器,较低为从路由器,从路由器回复一个MS设置为0的DBD包,该包是第一个携带LSA摘要信息的数据包

      MTU不匹配的邻居,会保持在exstart状态(邻居MTU较大),
      MTU较小的会重复init态到exchange态
      
    5. Exchange:主路由器带动从路由器交互描述整个链路状态的 DBD 报文。

    6. Loading:根据交互的DBD 报文可以得知双方需要的LSA 信息,根据自己没有而邻居有的LSA向邻居请求。单播发LSR

    7. Full:收到邻居的LSU回复。链路状态请求表为空,双方邻接关系建立完成

    邻接关系的建立条件

    1. 报文头部中匹配的字段

      a. 版本一致

      V2:IPv4
      V3:IPv6
      

      b. RID不能冲突

      如果发生冲突,会因为无法选举出主从路由器而停留在Exstart/Exchange状态
      

      c. 一条链路的两端必须在同一个区域

      d. 区域类型和认证类型要一致


    2. Hello 包中要匹配的字段

      a. 掩码一致

      b. hello时间的dead time需要一致

      失效计时器值。
      当此计时器过期时, 路由器将终结邻居关系。 
      每次路由器从特定邻居收到一个OSPFHello包时, 它都会重置失效计时器值。
      

      c. option中的E位、N位一致

      d. NBMA中要对邻居指peer,双方要互指

      e. 建立邻居的接口不能是静默接口(silent- interface)

      f. Router priority字段

      为0:该路由器放弃选举DR/BDR
      选举过程必须至少一个DR,网络中至少有一个路由器接口的优先级不为0
      

    3. DBD报文中要匹配的字段

      MTU:
      如果不匹配,就会停在exstart状态,这个状态双方交互first DBD选择主从,如果开启MTU检测,只有一致才可以选出主从


    整个网络路由过程

    1. 建立邻居邻接关系:OSPF路由器必须与其邻居建立邻接关系之后才能共享信息。OSPF路由器从所有启用OSPF的接口发送Hello包,用来确定这些链路上是否有OSPF邻居。 如果发现了邻居,OSPF路由器会尝试与该邻居建立邻接关系。
    2. 交换链路状态通告:邻接关系建立后, 路由器交换LSA (链路状态通告)。LSA包含每条直连链路的状态和开销。 路由器将LSA泛洪给邻接的邻居。 接收到LSA的邻接邻居立即将LSA泛洪给其他的直连邻居, 直到区域中的所有路由器都有相同的LSA为止。
    3. 构建拓扑表:收到LSA之后,OSPF路由器会基千收到的LSA构建LSDB (拓扑表)。此数据库中最终会拥有网络拓扑的所有信息。 对于区域中所有路由器,LSDB中一定都要有相同的信息。
    4. 执行SPF算法:路由器执行SPF算法。SPF算法构建SPF树。
    5. 构建拓扑表:路由器把SPF树中的最优路径放入到路由表中, 并基于路由表中的条目作出路由决策。

    接口网络类型

    1. Point-to-point(HDLC/PPP):组播地址224.0.0.5,hello发给所有路由器动态检测邻居,直接邻接(只有两台设备),不要DR/BDR
    2. Broadcast(Ethernet):有DR,发给DR的组播地址224.0.0.6
    3. NBMA(FR、ATM等):非广播的多路访问型网络
    4. Loopback:默认情况下,配置在环回口的任意子网通告为/32的主机路由。ip ospf network point-to-point命令可改为点到点
    5. Virtual-Link:虚链路

    路由认证

    1. NULL

    2. 明文认证

    3. 密文认证:MD5

    4. 区域认证:全接口开认证

    5. 接口认证:

      a. 接口配置密钥
      b. 接口、区域进程开启认证
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