1. 基础信息

  • 优先级 10
  • 是基于ip的

1.1 如何防环

  • 非骨干区域与骨干区域直接物理连接
  • 骨干区域传来的3类lsa不再传回骨干区域

    1.2 如果骨干区域不连续

  • 使用虚连接：vlink-peer router-id(邻居的)，单播建立邻居，使用的是p2p网络类型

  • OSPF IP FRR（Fast Reroute）利用全网链路状态数据库，预先计算出备份路径保存在转发表中，以备在故障时提供流量保护，将故障恢复时间降低
  • lsdb-overflow-limit number命令用来设置OSPF的LSDB中External LSA的最大条目数。
  • DR 选举是非抢占的
    • 如果新加入优先级高的需要reset现有的DR和BDR才会把优先级高的设置为DR（默认为1，0代表放弃，范围-0255），如果优先级相同使用route-id(默认是使用接口地址大的),并且值大的优先,
    • 时间waiting time 达到40s
  • stub路由器的lsa的度量值为65535
  • 命令用来设置进行负载分担的等价路由的最大数量。maximum load-balancing 1,如果为1的话就没有负载均衡，最大值是16
    • maximum load-balancing 为1时，如果路由的优先级相同则比较接口ID大的，选择大的作为出接口
  • ospf的router id变化以后需要重置进程,在用户视图下操作reset ospf 1 process
    • 在不同的area交换机的route id可以相同，能建立邻居也能学习到路由
    • 在相同的area里面如果route id相同，如果两个路由器是直连的是不能建立邻居的，如果不是直连的是可以建立邻居但是不能学到相互的路由信息
  • ospf的route id是32bit，也就是ipv4的大小，0区域的就是0.0.0.0
  • ipv4使用的ospfv2;ipv6使用ospfv3
  • ospf时链路状态路由协议
  • 路由器收到lsa以后会放入自己的lsdb中，然后分析lsa得到全网的拓扑
  • 使用SPF（Shortest Path First）算法
  • OSPF路由的优先级为10。当指定ASE(ase表示设置AS-External路由的优先级。)时，缺省优先级为150。
  • 224.0.0.5指代在任意网络中所有运行OSPF进程的接口都属于该组，于是接收所有224.0.0.5的组播数据包。
  • 224.0.0.6指代一个多路访问网络中DR和BDR的组播接收地址，
  • OSPF用IP报文直接封装协议报文，协议号为89
  • OSPF的3张表：邻居表display ospf peer、LSDB表display ospf lsdb、OSPF路由表disp ospf routing
  • OSPF的4种网络类型: 广播类型（Broadcast 或 MA）也是默认类型、P2P、NBMA、P2MP
    • 广播：
      • Hello、LSU、LSACK通过组播发送，DD与LSR通过单播发送。
      • 默认Hello 10秒，Dead 4*10=40秒（响应超时是4倍时间）。
    • NBMA:
      • 默认Hello 30秒，Dead 30*4=120秒（响应超时是4倍时间）。
    • p2p:
      • 没有2类lsa
      • 默认链路为串口类型PPP、HDLC时，该链路的OSPF网络类型为P2P类型。
      • 所有发送的OSPF报文（Hello，DD，LSR，LSU，LSACK）都通过组播
      • 默认Hello10秒，Dead40秒。
  • OSPF分为5种报文：
    • Hello报文、组播报文，协议号89，使用224.0.0.5，默认状态为Down,如果从邻居收到的报文中不包含自己的router id则状态变为init,如果包含则状态为2-way
    • DD报文、主从协商
    • LSR报文、
    • LSU报文、
    • LSAck报文。
  • OSPF的7种状态：
    • Down ：没有收到Hello包
    • Attempt （一般不存在）
    • Init ：收到邻居发来的Hello包，但是收到Hello包中的邻居字段没有自己
    • 2-Way ：收到邻居发来的Hello包的邻居列表中有自己，建立邻居关系
    • Exstart ：
      发送DD报文（此处DD报文不包含LSA头部信息）
      作用
      决定主从关系（Router-ID大的为主路由器，小的为从路由器）
      确定序列号保证报文交互的可靠性
      比较MTU（可选，缺省不比较）
      MTU对邻居建立的影响
      1、主的MTU值比从设备的MTU值小； 从设备会停留在Exchange状态，主设备停留在Exstart状态 2、主的MTU值比从设备的MTU值大； 两端都会停留在Exstart状态 3、两端有一段未开启MTU值检测，则两端可以建立邻居
    • Exchange
      通过交换DD报文，交换LSA头部信息
      具体的交互流程
      上述Exstart状态决定出主从关系后，即从设备此时收到了主设备发来的空的DD报文
      从设备使用主的序列号发送DD报文来回应主（此时DD报文包含LSA头部信息）
      主也通过DD报文发送自己的LSA头部信息，并将序列号加1
      从又使用主的序列号回应主；一直循环，直到主与从的M位都不置位（或者说只要有一侧有未传递的LSA头，就会一直循坏）
    • Loading
      发送LSR，LSU，LSACK 通过上述获得的LSA头部信息，来确定自己需要哪些LSA
      具体实现方式
      通过发送LSR请求、发送自己的LSA完整信息（LSU）给对方、发送LSACK确认信息来完成LSDB同步
    • Full: LSDB同步完成，建立邻接关系
  • 不同网络DR和BDR选举 ospf-DR选举

2. 名词解释

  • OSPF: Open Shortest Path First: 开放式最短路径优先
    • DR （Designated Router）：多接入网络中的指定路由器
    • BDR： 备份指定路由
    • IR（Internal Router）：区域内路由器，所以接口都在一个区域内。
    • ABR（Area Border Router）：区域边界路由器，接口属于两个区域以上，但必须有一个连接骨干区域
    • BR（Backbone Router）：骨干路由器，至少有一个接口属于骨干区域。
    • ASBR（AS Boundary Router）：自治系统边界路由器，该类路由器与其他AS交换路由信息。只要一台OSPF路由器引入了外部路由的信息，它就成为ASBR。
  • LSDB: Link State DataBase: 链路状态数据库
  • LSA: Link-State Advertisement: 链路状态通告
    • LSA Type 1 - Router LSA（路由器LSA）：设备自身的链路状态和开销
    • LSA Type 2 - Network LSA（网络LSA）： 由DR产生，秒速MA（多路访问）网络的具体情况
    • LSA Type 3 - Network Summary LSA（汇总LSA）：由ABR（Area Border Router）产生。
    • LSA Type 4 - ASBR-Summary LSA（ASBR汇总LSA）：ASBR-Summary LSA是由ASBR（AS Boundary Router）产生的。
    • LSA Type 5 - AS-External-LSA（AS外部LSA）AS-External-LSA同样也是由ASBR（AS Boundary Router）产生的。
    • LSA Type 7 - NSSA LSA（NSSA LSA）：由NSSA区域或Totally NSSA区域的NSSA ASBR产生。
  • LSA三元组
    • TYpe (上面的7种类型)
    • LinkStateID
      • Type1中Link State ID: 生成这条LSA的路由器的Router ID。
      • Type2中Link State ID: 描述网段上DR的端口IP地址。
      • Type3中Link State ID: 描述区域内网段。
      • Type4中Link State ID: ASBR的Route ID 。通告给除asbr所在的区域，以及特殊区域
      • Type5中Link State ID: 外部路由目的网络的网络前缀。 disp ospf lsdb ase
      • Type7中Link State ID: 外部路由的网段。
    • AdvRouter （宣告的路由器）
  • 外部路由类型
    • type 1：as内部开销+外部开销
    • type 2：只计算外部开销65535，默认类型

3. 报文交互过程

ospf-报文交互

4. 报文，参考

  • 报文头,五种报文使用相同过的报文头格式

ospf报文头

  • 报文头格式解释

格式说明

4.1 hello报文

  • 最常用的一种报文，其作用为建立和维护邻接关系，周期性的在使能了OSPF的接口上发送。报文内容包括一些定时器的数值、DR、BDR以及已知的邻居
  • Options: 8bit
    • E：允许泛洪AS-External-LSAs
    • MC：转发IP组播报文
    • N/P：处理Type-7 LSAs (NSSA区域)
    • DC：处理按需链路
    • DN：用来避免在MPLS VPN中出现环路。当PE向CE发送3类、5类和7类LSA时需要设置DN位，其他PE从CE接收到该LSA时，不能在它的OSPF路由计算中使用该LSA。
    • O：用来定义始发路由器是否支持Opaque LSA（9类、10类和11类）。
  • router priority: DR优先级，默认为1 如果是0则路由器不参与DR或BDR的选举
  • Designated Rouer: DR的接口地址（DR一定存在，BDR不一定存在）
  • Back Designated Router: BDR的地址 hello-head

4.2 DD报文

  • Interface MTU: 在不分片的情况下，此接口最大可发出的IP报文长度，单位为字节。
  • I (init)： 初始位，当发送连续多个DD报文时，如果这是第一个DD报文，则置为1，否则置为0。
  • M (More):更多位，当发送连续多个DD报文时，如果这是最后一个DD报文，则置为0。否则置为1，表示后面还有其他的DD报文。
  • MS (Master/Slave): 主从位，当两台OSPF路由器交换DD报文时，首先需要确定双方的主从关系，Router ID大的一方会成为Master。当值为1时表示发送方为Master。
  • DD sequence number: DD报文序列号。主从双方利用序列号来保证DD报文传输的可靠性和完整性。
0                   1                   2                   3
    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
    +---------------+---------------+-------------------------------+
    |  Version = 2  |       2       |         Packet length         |
    +---------------+---------------+-------------------------------+
    |                          Router ID                            |
    +---------------------------------------------------------------+
    |                           Area ID                             |
    +-------------------------------+-------------------------------+
    |           Checksum            |             AuType            |
    +-------------------------------+-------------------------------+
    |                       Authentication                          |
    +---------------------------------------------------------------+
    |                       Authentication                          |
    +-------------------------------+---------------+-+-+-+-+-+-+-+-+
    |         Interface MTU         |    Options    |0|0|0|0|0|I|M|MS
    +-------------------------------+---------------+-+-+-+-+-+-+-+-+
    |                     DD sequence number                        |
    +---------------------------------------------------------------+
    |                                                               |
    +-                                                             -+
    |                                                               |
    +-                      An LSA Header                          -+
    |                                                               |
    +-                                                             -+
    |                                                               |
    +-                                                             -+
    |                                                               |
    +---------------------------------------------------------------+

4.3 LSA头

lsa-head lsa-head-解释

4.4 router-las

ospf-router-lsa ospf-router-lsa-jieshi

5. 特殊区域

  • 区域类型
    • 传输区域（Transit Area）
    • 末端区域 (Stub Area)
区域类型 包含的lsa类型 不包含的lsa类型
stub 1，2，3， 4，5，7
totally stub 1，2 3, 4，5，7
nssa 1，2, 3, 7 4，5
totally nssa 1，2 ,7 3, 4，5

5.1 Stub和totally Stub

  • Stub
    • 骨干区域不能配置Stub区域
    • Stub区域内的所有路由都需要配置Stub
    • Stub区域内不能引入SA外部路由
    • Stub区域不支持虚连接
    • stub 不传播4类、7类和5类路由，通过ABR生成默认路由（三类）
      • sum-net 0.0.0 x.x.x.x
      • sum-net 10.x.x.x x.x.x.x (明细)
  • Totally Stub
    • 只需要在abr上执行stub no-summary
    • 减少3类明细，有三类缺省路由
      • sum-net 0.0.0 x.x.x.x （只有三类缺省了）

5.2 NSSA （not so stub area）

  • 与Stub区别可以引入外部路由

  • 引入的7类路由会在abr转化为5类

  • Totally NSSA
    • 只需要在abr上执行NSSA no-summary

6. 路由汇总，路由聚合

  • abr汇总：对区域间的路由执行汇总: 在ospf的区域视图下操作abr-summary 172.16.0.0 255.255.0.0
    • 明细发生变化以后只影响区域内

  • asbr汇总：对引入的外部路由进行汇总：在ospf的区域视图下操作asbr-summary 172.16.0.0 255.255.0.0

  • 执行汇总以后只向Area 0 通过路由172.16.0.0 汇总

7. ospf 认证 参考

  • 明文认证： 明文认证authentication-mode simple 设置密码authentication-key <password>
  • MD5认证: authentication-mode md5 密码authentication-key 7 <password> # 设置认证密码

  • SHA-HMAC身份验证: authentication-mode hmac-sha256 密码keyauthentication-key-id 1 密码authentication-key hmac-sha256 <password>

  • 区域认证：一个区域中的所有路由器在该区域下的认证模式和口令必须一致
  • 接口认证：只需要相邻的路由认证一样就行
  • 如果两个都做了，接口认证优先

ospfv3

ospfv3 lsa

  • 相对于v2 Network Summary LSA的3类lsa变成了 Inter-Area-Prefix-Lsa，内容是一样的也是描述么某个区域内的网段并通告给其他区域
  • 相对于v2 ASBR-Summary LSA（ASBR汇总LSA） 4类lsa变成了Inter-Area-Router-LSA（Type4） 由ABR产生，描述到ASBR的路由，通告给除ASBR所在区域的其他相关区域。

新增

  • Link-LSA（Type8）每个设备都会为每个链路产生一个Link-LSA，描述到此Link上的link-local地址、IPv6前缀地址，并提供将会在Network-LSA中设置的链路选项，它仅在此链路内传播
  • Intra-Area-Prefix-LSA（Type9）每个设备及DR都会产生一个或多个此类LSA，在所属的区域内传播。
    • 设备产生的此类LSA，描述与Route-LSA相关联的IPv6前缀地址。
    • DR产生的此类LSA，描述与Network-LSA相关联的IPv6前缀地址。
  • GRACE-LSA（Type11）每个支持Graceful Restart业务的设备，在Graceful Restart过程中，为每个接口发布此类LSA，在指定接口通告。
  • OSPFv3 Router Information (RI) LSA（Type12）每个设备需要发布本设备的扩展信息时会产生此类LSA，分为两类：
    • Area Router Information LSA ：在所属区域内传播。例如：SRv6 Capabilities TLV、SR-Algorithm TLV、SRv6 NODE MSD TLV、Dynamic Hostname TLV等。
    • AS Router Information LSA，通告到所有的区域。例如：Dynamic Hostname TLV等。
  • E-Router-LSA（Type33）每个设备需要发布链路扩展TLV信息时会产生此类LSA，在所属区域内传播。例如：链路扩展发布End.X SID Sub-TLV、Local Interface IPv6 Address Sub-TLV等。
  • E-AS-External-LSA（Type37） 由ASBR产生，描述AS外部路由关联的扩展TLV信息，通告到所有的区域。

ospfv3-lsa