OSPF 协议

OSPF 开放式最短路径优先协议

形容：

无类别链路状态协议：

无类别 ---- 存在掩码
IGP 内部网关协议
动态路由协议

一、链路状态协议(LS)

OSPF 协议 隶属于 链路状态协议。

区别：

距离矢量协议(DV)：运行距离矢量协议的路由器会 周期性的泛洪 自己的路由表。通过路由的交互，每台路由器从相邻的路由器学习到路由，并且加载进自己的路由表中；

对于网络中的所有路由器而言，路由器 并不清楚 网络的拓扑结构，只是简单的知道要去往某个目的地的方向在哪儿，距离多远。这既是距离矢量协议的本质。
链路状态协议(LS)：与距离矢量协议不同，链路状态协议通告的是链路状态信息(拓扑信息)，而不是路由表。

运行链路状态协议的路由器之间会先建立一个协议的 邻居关系，然后彼此之间开始交互 LSA（链路状态通告）。每台路由器都会产生 LSA，路由器将接收到的 LSA 放入自己的 LSDB（链路状态数据库）中。路由器通过 LSDB，掌握了全网所有的拓扑信息。最后，由路由器通过 SPF 算法 计算出 最优路径，随后加载于自己的路由表中。

LS 图解：

1.建立邻居关系

2.互相传递链路状态信息

3.计算最优路径(SPF算法)

4.生成路由表项

OSPF 特征

支持 等开销负载均衡
基于 组播地址 进行更新 ---- 224.0.0.5 / 224.0.0.6
支持 触发更新：每 30min 进行一次 周期更新
需要 结构化 的部署 ---- 区域划分 地址规划

相同区域传递拓扑，不同区域传递路由。

区域划分的规则：
1. 星型结构：0区为骨干区域，大于0 则为非骨干区域；所有非骨干区域必须接入到骨干区域上。
2. 必须要有 ABR 域间路由器：两个区域相连时，必须存在 ABR，ABR 同时工作 在两个区域上。

Router-ID 路由器标识符

作用：

用于一个 OSPF域 中 唯一的标识 一台路由器（取名）。

定义：

缩写为 RID。

Router-ID 的设定可以通过手工配置的方式，或使用系统自动生成的方式。
定义 RID 值，建议使用 IP地址，全网唯一，要是不进行手工配置则会 自动生成；优先配置为 环回的最大数值，如果 没有环回，则自动配置为 最大物理接口数值。

路径计算：

使用 COST 值 作为 度量值/开销：

COST(开销值) = 参考带宽 / 接口带宽；
默认参考带宽 为 100M，整段路径 COST值之和最小 为最佳。
弊端：若接口带宽大于参考带宽，即 cost 值为小数，则默认 度量值为 1，可能会导致 选路不佳(负载均衡)；

故而在接口带宽大于参考带宽的网络中，可以人为的 修改参考带宽。

二、数据包类型

三、状态机

图解：

Down 状态：表示未激活的状态，一旦 本地发出 hello包，则进入下一个状态，接收到 hello包后，也会 被动进入 Init状态。
Init 状态：表示初始化状态，发出或者接收到 hello 包都会进入到 Init 状态。
Two-way/2-way 状态：双向通信，表示建立了邻居关系；经过 条件匹配，成功则进入下一个状态机，失败则停留在 2-way 状态。
Ex-start 状态：预启动状态，发出 空的 DD 包，比较 RID 的大小，进行 主从选举，以 RID 大的为主。
Exchange 状态：准交换状态，发送有目录的 DD 包，双方交换 DD 报文，描述自己拥有的 LSA 信息。
Loading 状态：加载状态，在查看完 对端邻居 的 DD 包后，使用 LSR 包来询问自己位置的 LSA 信息，对端使用 LSU 包 进行回复，本地还需要使用 LSACK 包 进行确认回复。
Full 状态：邻接关系建立的标识，两者从邻居关系变为邻接关系。

四、工作过程

启动配置完成后，本地组播 224.0.0.5 发送 hello 包；
hello 包将携带 本地的 RID 值 及 已知邻居的 RID 值。
若接收到 对端的 hello 包中 有 自己的RID，则视为认识；双方都认识则代表 邻居关系的建立，生成邻居表，开始进行 条件匹配；
匹配成功，则进入下一个阶段 ；不成功，则永远是邻居，使用 空的DBD包 进行 主从选举。
对比 RID，大为优，且 优先进入 下一个状态，优先共享数据库目录，之后使用 LSR/LSU/LSACK 包 来 获取未知的LSA信息 并 加载于本地的LSDB中 。
启用 SPF算法 ，基于 本地 LSDB 生成 有向图，再计算出 最短路径树，再基于 树形结构 算出以本地为起始点 到达全网各个节点的最优路径，最后加载于 本地路由表 中，收敛完成 后，发送 hello 包保活 即可。
每 30min 进行一次 周期更新，周期更新即为 对比数据库目录，如果相同，则继续 hello 包保活，如果不相同，则重新收敛。

结构突变

新增一个网段：直连新增网络设备，直接使用更新包告知邻接关系，需要 ack确认。
断开一个网段：直连断开网络设备，直接使用更新包告知邻接关系，需要ack确认。
无法沟通： hello time 10s ，dead time 40s，时间到了就会删除邻居信息。

五、基础配置

进程区域：

ospf [进程号] router-id [IP地址]

创建 ospf 进程号为1，仅具有本地意义，同时 定义 RID值，建议使用 IP地址，全网需要唯一。

如果不定义 RID 值，则会自动生成，建议手动配置。

area [区域号]

进入对应区域，只能有一个 骨干区域。

宣告：

反掩码：将掩码反过来

network [宣告IP/网段] [反掩码]

0 将对应的网络位锁死，主机位表示除本来的地址之外 还有的变化。
IP地址 的反掩码 全部锁死，即为 0.0.0.0
网段的反掩码用 255.255.255.255 减去对应网段掩码 即可。

例：

IP地址 1.1.1.1 反掩码为 0.0.0.0，除 1.1.1.1 外还有 0种变化。

网段 12.1.1.0 反掩码为 0.0.0.255，除 12.1.1.0 外还有 255种变化。

参考带宽修改：

首先 进入 ospf 域

bandwidth-reference [网速]

例：修改参考带宽 为1000Mbits/s

[R1-ospf-1]bandwidth-reference 1000

注意：一旦修改参考带宽，需全网所有设备都修改一致。

查询配置表：

display ospf peer

查询 详细邻居关系

display ospf brief

查询 邻居表

display ospf lsdb [router-id] [RID 值]

查询 链路状态数据库

后面跟上 RID 值 可以查询 单独对应的 router 详细信息。

练习一：

 ### 首先进行基础配置 ####创建 ospf 进程，进程号为 1，同时定义 RID 值[R1]ospf 1 router-id 1.1.1.1#进入 区域 0[R1-ospf-1]area 0#宣告 IP地址[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.1.1.1 0.0.0.0#宣告 网段[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 12.1.1.0 0.0.0.255#R2 配置，R2 为 域间路由器[R2]ospf 1 router-id 2.2.2.2[R2-ospf-1]area 0[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 12.1.1.2 0.0.0.0#R2 为 域间路由器，还要配置 骨干区域 1[R2-ospf-1]area 1 [R2-ospf-1-area-0.0.0.1]network 23.1.1.1 0.0.0.0#R3 配置[R3]ospf 1 router-id 3.3.3.3[R3-ospf-1]area 1[R3-ospf-1-area-0.0.0.1]network 23.1.1.2 0.0.0.0[R3-ospf-1-area-0.0.0.1]network 3.3.3.3 0.0.0.0#查看 宣告配置[R3-ospf-1-area-0.0.0.1]display this#查看 ospf 配置[R3]display ip routing-table protocol ospf

 #连接测试，成功 ping通[R1]ping -a 1.1.1.1 3.3.3.3#查询 邻居详细关系[R1]display ospf peer

 #查询 链路状态数据库[R1]display ospf lsdb

 #查询 数据库中 不同地址的详细信息[R1]display ospf lsdb router 12.1.1.1[R1]display ospf lsdb router 1.1.1.1

练习二：

这里我们选择 R2 作为 域间路由器 ，先进行基础配置。

 #R1 配置[R1]ospf 1 router-id 1.1.1.1#R1 为 1区[R1-ospf-1]area 1#宣告[R1-ospf-1-area-0.0.0.1]network 1.1.1.1 0.0.0.0[R1-ospf-1-area-0.0.0.1]network 12.1.1.1 0.0.0.0#R3 配置[R3]ospf 1 router-id 4.4.4.4#R3 为 2区[R3-ospf-1]area 2[R3-ospf-1-area-0.0.0.2]network 4.4.4.4 0.0.0.0[R3-ospf-1-area-0.0.0.2]network 24.1.1.2 0.0.0.0#R4 配置[R4]ospf 1 router-id 3.3.3.3#R4 为 0区[R4-ospf-1]area 0[R4-ospf-1-area-0.0.0.0]network 3.3.3.3 0.0.0.0[R4-ospf-1-area-0.0.0.0]network 23.1.1.2 0.0.0.0### R2 配置 ###[R2]ospf 1 router-id 2.2.2.2#R2 为 3区[R2-ospf-1]area 3[R2-ospf-1-area-0.0.0.3]network 2.2.2.2 0.0.0.0#连通 0区[R2-ospf-1-area-0.0.0.3]area 0[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 23.1.1.1 0.0.0.0#连通 1区[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]area 1[R2-ospf-1-area-0.0.0.1]network 12.1.1.2 0.0.0.0#连通 2区[R2-ospf-1-area-0.0.0.1]area 2[R2-ospf-1-area-0.0.0.2]network 24.1.1.1 0.0.0.0#检查 ospf 表[R2-ospf-1]display this

 #连接测试，依次 ping R1 R3 R4 的 环回进行检验[R2]ping -a 2.2.2.2 1.1.1.1六、扩展配置

六、扩展配置

1.从邻居关系建立成为邻接关系的条件

网络类型：

点到点的网络：在一个网段中，仅支持 存在两个节点 的网络。（在点到点的网络类型中，可以直接成为 邻接关系）
MA：多路访问 ---- 在一个网段内，存在的节点数量不限 。

在MA网络中，若所有设备 均是邻接关系，则会造成大量的重复更新，故进行 DR/BDR 的选举，所有非 DR/BDR 的设备被称之为DRother，DRother 之间 维持 邻居关系。

2.修改接口优先级：

选举规则：

先比较参选接口的 优先级，默认为 1，范围 0~255，大为优。
若参选接口的优先级相同，比较参选设备的 RID，大为优。
当优先级设置为 0 时，默认 不参加选举，就不会成为 DR/BDR。

首先要进入 对应的接口。

ospf dr-priority [优先级]

注意：

OSPF 的 DR选举 是 非抢占性 的，故需要 重启 ospf 进程 达到 重新选举的目的。
可以在配置 OSPF 进程之前进行优先级的设置，这样可以省去后续重启进程的步骤。

重启 OSPF 进程：

reset ospf process

注意：首先要退至 用户视图 (尖括号)。

3.手工认证

首先进入对应邻居接口

ospf authentication-mode md5 [编号] cipher [密码]

在 邻居间接口 上 定义安全密钥 ，编号任意。

4.手工汇总 ---- 汇总区域

在 域间路由器 ABR 上将 A区域 共享到 B区域时，方可进行手工汇总。

首先进入到需要汇总的 ospf 区域

abr-summary [汇总网段] [展开式掩码]

在需要汇总的区域进行 手工汇总 。

5.被动/沉默接口

仅接受 不发送路由信息 的接口，仅能配置在 路由器与 PC 之间。

首先进入需要设置被动接口的路由器的 ospf 进程。

silent-interface g [接口号]

设置该接口为 沉默接口

6.加快收敛-改计时器

修改一台路由器的 hello time，该接口的 dead time 将 自动关闭匹配；
邻居间直连接口 的 hello/dead time 时间不一样，则无法建立邻居关系；
修改时，不易修改的过小。

7.缺省路由

在 边界路由器 上配置一条 缺省信息 之后，该设备将向 内部所有设备 发送缺省路由，方向 指向边界路由器。

首先要进入 边界路由器 的 ospf 进程。

default-route-advertise always

下发缺省路由。

练习三：

 ### 先进行基础配置 ####R1 配置[R1]ospf 1 router-id 192.168.0.1[R1-ospf-1]area 0#宣告 网段[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.0.0 0.0.0.255#宣告 IP地址[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.1.1 0.0.0.0#R2 配置，R2 为 域间路由器 ABR，同时在 0区 和 1区 工作[R2]ospf 1 router-id 192.168.3.1[R2-ospf-1]area 0[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.1.2 0.0.0.0[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.2.1 0.0.0.0[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.3.1 0.0.0.0[R2-ospf-1]area 1[R2-ospf-1-area-0.0.0.1]network 192.168.4.1 0.0.0.0#R3 配置[R3]ospf 1 router-id 192.168.5.1[R3-ospf-1]area 1[R3-ospf-1-area-0.0.0.1]network 192.168.4.2 0.0.0.0[R3-ospf-1-area-0.0.0.1]network 192.168.5.1 0.0.0.0

手工汇总：

 #进行 手工汇总，汇总网段为 192.168.0.0 / 22[R2-ospf-1]area 0[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]abr-summary 192.168.0.0 255.255.252.0

沉默接口/缺省路由：

给 R1 连接一台 PC；给 R3 新增加一个外网IP 3.3.3.3/24。

 #配置 沉默/被动接口[R1-ospf-1]silent-interface g 0/0/1#下发 缺省路由[R3]ospf 1[R3-ospf-1]default-route-advertise always#查表检验[R1]display ip routing-table protocol ospf

七、作业

要求：

R1~R3 为 0 区，R3~R4 为 1 区，其中 R3 环回也在 0 区
R1~R3中，R3 为 DR 设备，没有 BDR
R4 环回地址已固定，其他所有网段基于 192.168.1.0/24 进行合理划分
R4 环回不能宣告，全网可达，保障更新安全，避免环路，减少路由条目数量

子网划分：

128 64 32 16 8 4 2 1

先 借1位 将网段分成两部分：环回链路 0/25 和 骨干链路 128/25；

再将环回链路 借1位 分成两部分：0/26 和 64/26，后者用于 环回接口。

这里为了简便就不再将骨干链路细分成 /30 的网段了。

网段	子网
192.168.1.0/25	192.168.1.0/26
255.255.255.128	192.168.1.64/26
192.168.1.128/25	无

先进行基础配置。

分区宣告：

R1~R3 为 0 区，R3~R4 为 1 区，R3 是 域间路由器 ABR。

 #R1 配置[R1]ospf 1 router-id 192.168.1.1[R1-ospf-1]area 0[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.1.1 0.0.0.0#R2 配置[R2]ospf 1 router-id 192.168.1.2[R2-ospf-1]area 0[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.1.2 0.0.0.0#R3 配置，R3 为 域间路由器 ABR[R3]ospf 1 router-id 192.168.1.3[R3-ospf-1]area 0[R3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.1.3 0.0.0.0[R3-ospf-1]area 1[R3-ospf-1-area-0.0.0.1]network 192.168.1.129 0.0.0.0#这里选择 宣告网段 1.64/26，掩码为 255.255.255.192[R3-ospf-1-area-0.0.0.1]network 192.168.1.64 0.0.0.63#R4 配置[R4]ospf 1 router-id 4.4.4.4[R4-ospf-1]area 1[R4-ospf-1-area-0.0.0.1]network 192.168.1.130 0.0.0.0

优先级：

这里建议在配置 ospf 进程前先将R1 R2 优先级配置为 0，这样就可以省去 重启进程 的步骤。

 ### 将 R3 设置为 DR，优先级为 0 即 不参加选举#R1 配置 优先级[R1-GigabitEthernet0/0/0]ospf dr-priority 0#R2 配置 优先级[R2-GigabitEthernet0/0/0]ospf dr-priority 0#重启进程，在 用户视图 进行####注意：等所有 ospf 进程都配置完毕后再进行重启###<R1>reset ospf process<R2>reset ospf process

手工认证：

 #将 相连的 R1 ~ R3 都进行 手工认证，设定编号为 1[R1-GigabitEthernet0/0/0]ospf authentication-mode md5 1 cipher 123456[R2-GigabitEthernet0/0/0]ospf authentication-mode md5 1 cipher 123456[R3-GigabitEthernet0/0/0]ospf authentication-mode md5 1 cipher 123456

缺省路由：

 #在 边界路由器 R4 上配置 缺省路由[R4-ospf-1]default-route-advertise always#配置完后记得在 其他路由器 进行查表检验#此时已经 全网通<R1>ping 4.4.4.4

手工汇总：

 # 将  R1 ~ R3（0区） 进行 手工汇总，在 ABR 上进行配置[R3]ospf 1[R3-ospf-1]area 0#汇总网段为 192.168.1.0 / 25[R3-ospf-1-area-0.0.0.0]abr-summary 192.168.1.0 255.255.255.128#在 R4 上进行 查表检验<R4>display ip routing-table protocol ospf