OSPF动态路由协议详解

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夜的第8章 2020-01-31 16:40:15 ©著作权

文章标签 OSPF 动态路由协议 HCNP DR/BDR 虚链路 文章分类 网络安全

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OSPF - open shortest path first 开放式最短路径优先(协议) 该协议属于公有标准协议，并且是属于 OSI 模型第三层，该协议的所有的报文，直接封装在 IP 头部后面，使用的协议号为89。 OSPF 协议在不同的路由器之间运行之后，就会自动的在路由器之间动态的学习对方的链路状态信息，从而实现“邻居设备之间的数据库完全相同”这么一个最终目的。数据库同步以后，邻居之间的状态，就达到了 Full ，称之为完全邻接。接下来，每个路由器，都会基于自己的数据库条目内容，进行 SPF算法，计算出去往每个网段的最短的、无环的，数据转发路径。

路由分类简图： OSPF之所以出现，是因为在一定的网络规模中，RIP这种路由已经无法满足需要。因为理论上OSPF没有网络规模限制，而RIP这种距离矢量路由是有跳数限制的，也就有了规模限制。它是一种计算路由的协议，通过路由器之间建立邻居关系，传递数据，同步数据库，然后计算路由表形成路由。

那么如何让一个链路启用 OSPF 进程？通过 ospf 中的 network 命令；如果设备上的链路的IP地址，包含在了network命令后面所表示的范围内，则该链路就说明启用了OSPF进程。 network 命令后面所跟的网络范围，仅仅对那些直连接口有效(即，该命令只能将直连路由宣告到OSPF中)
当链路启用 OSPF 进程以后：该端口以后，就可以发送 OSPF 报文；该端口以后，就可以接收 OSPF 报文；该端口上的，IP地址中的，网络部分，可以直接放入到 OSPF 报文中，传输给邻居设备。

建立邻居影响因素 一、能够正常发包：确保network正确；确保接口没有配置为silent-interface 二、能够正常传包：确保中间的网络设备没有限制策略，例如ACL拒绝了OSPF的报文三、能够接受报文：确保network正确；确保接口没有配置为silent-interface 四、比较hello包： 1.router-id 一定不能相同 2.area-id 必须相同 3.认证必须得成功 4.子网掩码相同（一些网络类型除外） 5.hello 报文发送间隔一定要相同（默认10s） 6.dead 时间一定要相同（默认40s） 7.特殊标记位（options）必须得相同 8.优先级不能全为0（一些网络类型除外）

OSPF的网络类型 一、broadcast广播：以太网；主动发包，组播，hello/dead=10/40 二、nbma非广播：ATM/FR；不主动发包，如果想发送，只能通过单播（peer），hello/dead=30/120 三、p2p点到点：ppp；主动发包，组播，hello/dead=10/40 四、p2mp点到多点：主动发包，组播，hello/dead=30/120

OSPF的五个报文

OSPF的七个邻居状态

    1.down和attempt ，down状态，邻居状态挂掉，说明出现了故障；attempt状态，只会出现在单播建立邻居的情况下
    2.init ，初始化状态，说明可以收到邻居发送过来的 hello 报文；
    3.two-way ，双向通信状态，说明可以收到邻居发送过来的hello，并且在对方的 hello 报文中发现了自己的名字；
    4.exstart ，交换初始化状态，在该阶段进行接下来的交换 DD 报文的准备工作，以确保接下来的交换工作能够稳定进行（在该阶段发送第一个DBD选举主/从路由器，为实现DBD报文的高效和可靠传输。选举原则是router-id越大越好，一旦主从路由器确定下来那么从路由器发送的DBD报文的序列号要随着主路由器变化而变化）；
    5.exchange，交换状态，该阶段主要交换的是 OSPF 数据库的简要信息，即多个DBD报文，当邻居间的DBD报文传输完成以后就会相互比较，确定相互间数据库的差异；
    6.loading ，加载状态，该阶段主要进行 LSR/LSU/LSAck 的发送和接收，用于获得自己没有的数据库条目信息，从而实现双方数据库完全相同；
    7.full 	，完全邻接状态，表示的是邻居设备之间的数据库信息，完全一致。

DR和BDR介绍 在广播和NBMA网络类型中，为了能让多设备在实现数据库同步的时候能够更加的高效和稳定，需要在诸多的OSPF路由器中，选择一个DR 。当有了 DR 之后，所有的OSPF路由器，都仅仅与DR建立邻居关系，并且与之进行数据库的同步。同时，为了确保DR的稳定性，我们还可以在该网段中，再次选择一个BDR。有了BDR之后，所有的路由器，也需要与BDR建立邻居关系。即所有的OSPF路由器在同步数据库的时候，都仅仅与DR和BDR同步数据库，但是只有DR进行数据库条目的请求的回应。在进行数据库的更新与请求的过程中，为了提高效率，普通路由器都是通过组播的方式与DR和BDR进行数据库同步的，组播地址：224.0.0.6。 那么如何进行 DR 和 BDR 的选举？

哪些设备才有资格参与竞选：优先级不为0 的设备，才有资格参与进行；如果为0 ，那么该设备只能作为 DRother出现。
具体的竞选规则是什么： 1.首先比较优先级，越大越好，默认为1； 2.其次比较 router-id ，越大越好；
特点： DR和BDR一旦确定，就无法进行更改，即具备稳定性。如果想更改 DR 和 BDR ，只能进行重启 OSPF 协议或者是路由器。 DR 有且只有一个； BDR 最多只有一个； DR 和 BDR 都是一个接口的概念，最终是以IP地址的形式表示的。优先级为0的路由器，只能成为 DRother。 DRother之间的状态，永远只能是 two-way 。

OSPF的数据库LSA详解 OSPF数据库：包含的是链路状态信息；也称之为：LSA，link state advertisement链路状态通告 OSPF数据库中是通过“区域”为基本单位进行管理LSA的，如果一个LSA出现在一个区域中，那么该LSA的变化只会影响这个区域中的路由器。同一个区域中的，所有的路由器，包含的数据库条目是完全相同的。

1类LSA：类型(type) ： router 名字(link-id)：路由器的 router-id 谁发(advRouter)：路由器的 router-id 作用：在所连接的区域中，进行“自我介绍”：1.我的哪些链路启用了OSPF；2.我与谁建立了OSPF邻居；3.我怎么去连接对方；4.我和邻居之间的网段是怎样的特点：每个区域的每个路由器都会在该区域产生一个1类LSA；该类型的 LSA 只能在一个区域内部传输；LSA在传输的过程中，是不变化的。验证命令：display ospf lsdb router x.x.x.x
2类LSA：类型(type)： network
名字(link-id)：DR的接口IP地址谁发(advRouter)：DR的 router-id 作用：用于表示 DR 的管理范围，即2类LSA中包含的是可以与自己建立邻居关系的那些路由器的 router-id ；携带 DR 接口IP地址的子网掩码。特点：只能在该区域内部传输；只能由DR产生。验证命令：display ospf lsdb network x.x.x.x
3类LSA：类型(type)：Sum-Net 名字(link-id)：其它区域路由的前缀谁发(advRouter)：ABR的 router-id 作用：在不同区域之间，传递路由信息特点：只有 ABR 可以产生；该类型的 LSA 只能在一个区域内部传输；LSA在传输的过程中，在区域内部是不变的；一旦经过一个 ABR ，那么原来的3类LSA中的 advRouter 就会变成新的 ABR 的 router-id。
4类LSA：类型(type)：sum-asbr 名字(link-id)：ASBR 的 router-id 谁发(advRouter)：与ASBR在同一个区域的ABR的router-id 作用：在不同的区域之间传递 ASBR 的 router-id 特点：在传输过程中，每经过一个 ABR，就会将自己的 advRouter 变成新的 ABR 的 router-id 。
5类LSA：类型(type) ：external 名字(link-id) ：外部路由的前缀谁发(advRouter)：ASBR 的 router-id 作用：表示 OSPF 的外部路由特点：该类型的 LSA可以在整个 OSPF 网络中任意传输。
7类LSA：类型(type) ：nssa 名字(link-id) ：外部路由的前缀谁发(advRouter)：ASBR 的 router-id 作用：在 NSSA 区域中，表示 OSPF 的外部路由；携带外部路由的掩码。特点：该类型 LSA 只会出现在 NSSA区域中；NSSA 区域中的 ABR 可以自动将 7 类LSA 转化为 5 类 LSA ；分为type1和type2。

OSPF路由的优先级：以下由高到低排列

内部 -区域内部 -区域之间
外部 -5类LSA表示的路由： type 1 type 2 -7类LSA表示的路由： type 1 type 2

OSPF的特殊区域：不允许4、5类LSA的区域，就叫做特殊区域！

概述：对于外部链路而言，它的连通性和稳定性，一个公司是无法保证的。同时，在这种“公司之间”的链路上，是没有办法运行OSPF的，所以，为了让内网与外部网络互通，只能够将该外部链路所表示的网络，通过import-route的方式引入到公司内部，从而该类型的网络，在内部的OSPF中，是以OSPF外部路由形式形式存在的，即以5类LSA形式存在的。但是，5类LSA在传输过程中，是没有区域概念的，即可以传输到内部OSPF网络的任何的地方。那么，如果外部链路不稳定(up/down)，那么表示外部链路的5类LSA，也就会不稳定(添加/删除)。此时会影响到OSPF内部网络的所有路由器，从而导致内部网络不稳定。为了确保公司内部某些重要的区域是不受到外部链路的影响，我们可以通过以下技术，对这些重要的区域进行保护！
OSPF特殊区域详解： stubarea（末节区域） -该类型的区域，不接收5类LSA和4类LSA； -允许接收1、2、3类LSA以及一个特殊的表示默认路由的3类LSA(该3类LSA是由stub区域的ABR自动产生的) -配置：在该区域的所有路由器上，配置stub命令 totallystub(完全末节区域) -不接收3、4、5类LSA； -允许接收1、2、以及1个特殊的表示默认路由的3类LSA(该3类LSA是由stub区域的ABR自动产生的) -配置：仅需在该区域的ABR上，配置stub no-summary命令 NSSA(notsostubarea) -不允许4、5类LSA -允许1、2、3、7类LSA -配置：在该区域的所有路由器上都配置nssa命令 -场景：如果想保护一个区域不受到外部链路的影响，并且还希望在该区域引入其他的外部路由，那么该区域只能设置为NSSA区域。 totallyNSSA -不允许3、4、5类LSA -允许1、2、7类LSA以及1个特殊的3类LSA，用于表示默认路由(ABR自动产生的) -配置：在该区域的ABR上配置nssa no-summary命令

OSPF虚链路

当OSPF网络中，出现“非骨干区域”没有与“骨干区域”直接相连的情况，此时该非骨干区域与其他区域之间是不能通信的，为了解决该问题，我们可以在该区域的“同时连接多个区域”的路由器上，与所连接的某个区域中的ABR建立一个虚链路，就可以了。虚链路建立的邻居关系，永远是属于区域0。
配置举例 R5： ospf1 area45 vlink-peer4.4.4.4 R4: ospf1 area45 vlink-peer5.5.5.5 1.查看vlink所建立的邻居：display ospf vlink 2.查看R5的身份，是否变成了ABR：display ospf brief 3.确定原先的区域中已经有了其他区域的3类LSA。在假设R9上查看数据库以及路由表，得包含其他区域的路由信息。 display ospf lsdb--->应该有大量的3类LSA display ip routing-table protocol ospf->应该有大量的区域之间的路由条目。

OSPF汇总：本质是对LSA汇总

类型： 3类LSA汇总--->ABR上配置的（被汇总的路由所在的区域的ABR），例如 abr-summary 10.10.0.0 255.255.0.0 5类LSA汇总--->ASBR上配置的（产生被汇总的明细路由的ASBR），例如 asbr-summary 10.10.0.0 255.255.0.0
注意： 1.汇总仅仅发生在发送LSA的时候，是在“出方向”发生的； 2.汇总后，只发汇总，不发明细LSA；
作用： 1.可以减少LSA的发送数量，从而OSPF对设备资源的使用率； 2.增强OSPF网络的稳定性；

OSPF认证

OSPF认证类型 -链路认证；仅对所配置的链路，起作用； -区域认证；对该区域的所有的链路，都起作用；
OSPF加密类型 -明文，simple，即这种类型的加密方式，密码在传输过程中是不加密的； -密文，MD5，即这种类型的加密方式，密码在传输过程中是加密的；上述的加密类型，描述的是“密码在传输过程中”的加密状态；密码在设备本地保存的时候，要看类型是： plain，在本地配置文件中依然是明文； cipher，在本地配置文件中是密文形式；
OSPF认证配置思路 -启用认证 -配置认证类型 -配置认证密码 (如果是md5认证，则必须保证两端的key-id相同)
OSPF认证配置命令 interface g0/0/0 ospf authentication-mode md5 {key-id} {密码} ospf 1 area 0 authentication-mode simple plain HAHA