OSPF协议详解(最终版).doc

OSPF协议总结（完整版）
OSPF的五个包:
1．Hello：9项内容，4个必要
2．DBD：数据库描述数据包（主要描述始发路由器数据库中的一些或者全部LSA信息），主要包括接口的MTU，主从位MS，数据库描述序列号等）；
3．LSR：链路状态请求数据包（查看收到的LSA是否在自己的数据库，或是更新的LSA，如果是将向邻居发送请求）；
4．LSU：链路状态更新数据包（用于LSA的泛洪扩散和发送LSA去响应链路状态请求数据包）；
5．LSACK：链路状态确认数据包（用来进行LSA可靠的泛洪扩散，即对可靠包的确认）。

Hello包作用：
1．发现邻居;
2．建立邻居关系;
3．维持邻居关系;
4．选举DR，BDR
5．确保双向通信。

Hello包所包含的内容：
路由器id
Hello&Dead间隔 *
区域id *
邻居
DR
BDR
优先级
验证 *
末节区域 *
注：1．“*”部分全部匹配才能建立邻居关系。
2．邻居关系为FULL状态；而邻接关系是处于TWO-WAY状态。

Hello时间间隔:
在点对点网络与广播网络中为10秒；
在NBMA网络与点对多点网络中为30秒。
注：
保持时间为hello时间4倍
虚电路传送的LSA为DNA，时间抑制，永不老化.

OSPF的组播地址:
DR将使用组播地址224.0.0.5泛洪扩散更新的数据包到DRothers
DRothers使用组播地址224.0.0.6发送更新数据包
组播的MAC地址分别为：0100.5E00.0005，0100.5E00.0006
OSPF的包头格式:
| 版本    | 类型 | 长度  | 路由器ID | 区域ID  | 验证和 | 验证类型  |验证 | 数据  |
| 1 byte |   1   | 2 | 4 | 4 | 2 | 2 | 8 | variance |

OSPF支持的验证类型:
OSPF支持明文和md5认证，用Sniffer抓包看到明文验证的代码是“1”，md5验证的代码是“2”。

OSPF支持的网络类型:
1．广播
2．非广播
3．点对点（若MTU不匹配 将停留在EX-START状态）
4．点对多点
5．虚电路（虚电路的网络类型是点对点）
虚链路必须配置在ABR上，
虚链路的配置使用的命令是area transit-area-id virtual-link router-id
虚链路的Metric等同于所经过的全部链路开销之和

DR /BDR选举：
1． 优先级(0~255; 0代表不参加选举;默认为1)；
2． 比较Router-id。
次者为BDR。
在Point-to-Point, Point-to-Multipoint(广播与非广播)这三种网络类型不选取DR与BDR; Broadcast, NBMA选取DR与BDR。

先启动OSPF进程的路由器会等待一段时间，这个时间内你没有启动其它路由的OSPF进程的话，第一台路由就认为自己是DR，之后再加进来的也不能在选举了，这个等待时间叫做Wait Timer计时器，CISCO规定的Wait Timer是40秒。这个时间内你启动的路由是参与选举的，所以真实工作环境中，40秒你大概只启动了两台，DR会再前两台启动的路由中产生，工作一段时间以后，活的最久的路由最有可能成为DR

OSPF over FRAME-RELAY 的配置：
(1) NBMA : 在HUB上指定邻居；SPOKE上设置优先级为0。
(2) P-TO-P: 接口下配置命令 ip ospf network point-to-point。
(3) P-TO-MULT P：接口下配置命令 ip ospf network point-to-multipoint。

按需电路配置:
接口下配置命令 ip ospf demand-cricuit。

孤立区域问题解决:
1． 虚电路 （虚电路穿过的区域一定是标准区域，标准区域一定是全路由的）
2． 隧道
3． 多进程重分发
注：如果中间间隔区域为stub区域,则只能用隧道解决.

OSPF分区域的原因:
1．LSA数据过大，造成带宽负载过大。
2．计算全网拓扑，对cup要求过高。
3．数据库过大，对内存要求过高。

OSPF的区域类型:
骨干: LSA:1 2 3 4 5
标准: LSA:1 2 3 4 5
stub: LSA1 2 3
nssa: LSA1 2 3 7 7(default)
AREA 1 NSSA DEFAULT INFORMATION-ORIGINATE
(ABR上产生默认路由LSA 7)
total-stub: 1 2一条默认3
total-nssa: 1 2 7一条默认3

LSA的类型：
类型1: 路由器链路信息
内容包括:路由器链路Router-id; 接口地址; 接口网络; 接口花费
可使用show ospf database router命令查看。
类型2: 网络链路信息
由DR通告，如果是点对点的网络类型，没有LSA2
类型3、4：汇总链路(都是ABR通告)
3号通告ospf区域间信息
4号通告asbr的router-id信息(通告nssa区域的abr)
类型5： 通告外部路由
类型7： nssa区域外部路由
类型11： 用于打标签
类型代码
类型名称
描述
1
路由器LSA
每台路由器都会产生，在区域内泛洪
2
网络LSA
DR产生，在区域内泛洪
3
网络汇总LSA
ABR始发，在整个OSPF域中泛洪
4
ASBR汇总LSA
ABR始发，在整个OSPF域中泛洪
5
AS外部LSA
ASBR始发，在整个OSPF域中泛洪
6
组成员LSA
标识OSPF组播中的组成员，不做讨论
7
NSSA外部LSA
ASBR始发，
8
外部属性LSA
没有实现
9
Opaque LSA（本地链路范围）

用于MPLS流量工程，不做讨论
10
Opaque LSA（本地区域范围）
11
Opaque LSA（AS范围）

OSPF邻居建立过程:
A-------------------------B
down
init B收到A 发来hello进入init状态
two way hello 4个“*”匹配，选举DR BDR ；A在hello中发现自己的Router-id;
exstart 交换DBD;确立主从关系(多路访问Router-id高为主,低为从; 串行接口下接口地址大的为主)
exchange 交换数据DBD （主的先发）
loading 交换完整数据包LSR LSU
full
注：
每个LSA由序列号确认为最新的更新。

当路由器收到LSA之后的处理过程：
（1）如果数据库有这样的，再查看序列号，如果序列号相同，忽略这条LSA；如果序列号偏大，将其转到数据库，并进行SPF，更新路由表；如果序列号偏小，将一个包含自己的LSA新信息发送给发送方。
（2）如果数据可没有这样的，将其加到数据库表，并发一个ACK返回，并运行SPF，更新路由表。‘

OSPF的Metric值：
Cost=10的8次方/带宽，简便记做100Mb/带宽值。Metric值是由cost值逐跳累加的。

环回口的路由，掩码为/32，既我们所说的“主机路由”。在实际应用中，环回口以32位的居多，用作ospf的管理接口。但是如果你想让环回口模拟一个网段，我们可以通过以下配置来消除。
R1(config)#int loopback 0
R1(config-if)#ip ospf network point-to-point
环回口只能配置成point-to-point这种类型，不可以配置成其它的类型。

其他：
1．当一个路由器既是ABR又是ASBR时为了不让巨量外部路由分发进nssa区域使用命令：area 1 nssa no-redistribution default-information originate

2．配置命令show ip ospf database router用来查询拓扑

3．一个路由器在理论上支持65535个OSPF进程，在实际环境中一个路由器可支持的OSPF
进程数量与其可用物理接口数量相等。（这个我对老师说的有疑问，如果我启用了很多环回口，每个环回口一个区域不可以吗？）

OSPF汇总
在OSPF骨干区域当中，一个区域的所有地址都会被通告进来。但是如果某个子网忽好忽坏不稳定，那么在它每次改变状态的时候，都会引起LSA在整个网络中泛洪。为了解决这个问题，我们可以对网络地址进行汇总。
Cisco路由器的汇总有两种类型：区域汇总和外部路由汇总。区域汇总就是区域之间的地址汇总，一般配置在ABR上；外部路由汇总就是一组外部路由通过重发布进入OSPF中，将这些外部路由进行汇总。一般配置在ASBR上。
区域汇总：
area area-id range ip-address mask
外部路由汇总：
summary-address ip-address mask

我设计的两个试验，把几个知识点串起来
试验一
用一个试验总结一下ospf over 桢中继的时候，OSPF几种网络类型的差别。

封装好FR，DEBUG看到的几种情况

情况一：两边只起了OSPF进程，其它全部默认
这种情况下邻居需要手动配置！
R2(config)#router ospf 10
R2(config-router)#neighbor 12.1.1.3
选举了DR,BDR
hello的间隔是30s
OSPF的数据包是单播传送的。

情况二：两边的网络类型改为Broadcast（命令接口下ip ospf network broadcast）
这种网络类型下是不需要手动配置邻居关系
有DR与BDR的选举。
Hello时间间隔为10s。
使用224.0.0.5这个组播地址传送数据包。

情况三：网络类型改为Point-to-Point（命令接口下ip ospf net point-to-point）
不需要手动指定邻居
没有DR/BDR的选举
Hello时间间隔为10s
使用224.0.0.5这个组播地址传送数据。
情况四：Point-to-Multipoint（命令接口下ip ospf network point-to-multipoint）
不需要手动指定邻居
没有DR和BDR的选举
Hello时间间隔为30s
以224.0.0.5这个组播地址发送数据

情况五：非广播的Point-to-Multipoint
（命令接口下ip ospf network point-to-multipoint non-broadcast）
邻居需要手动指定，但是邻居只要在一边指定即可。
没有DR和BDR的选取
Hello时间间隔为30s
使用单播传送OSPF数据

列出一张表，方便看
网络类型
邻居自动发现
有无DR选举
Hello间隔
传输方式
默认
否
有
30s
单播
Broadcast
是
有
10s
组播
Point-to-Point
是
无
10s
组播
Point-to-Multipoint
是
无
30s
组播
Point-to-Multipoint(非广播)
否，单边指即可
无
30s
单播

试验二
OSPF的认证总结：

OSPF的认证有2种类型（不验证也算的话是3种），使用DEBUG可以看到type0表示无认证，type1表示明文认证，type2表示MD5认证。明文认证发送密码进行认证，而MD5认证发送的是报文摘要。
OSPF的认证可以在链路上进行，也可以在整个区域内进行认证。另外虚链路同样也可以进行认证。
同样也是分情况来讨论。
情况一：R1和R2明文验证
R1(config)#int s1/0
R1(config-if)#ip ospf authentication（启用认证）
R1(config-if)#ip ospf authentication-key cisco（配置密码）
不配置R2的话
通过debug工具我们可以看到如下信息：
*Aug 15 22:51:54.275: OSPF: Rcv pkt from 10.1.1.2, Serial1/0 : Mismatch Authentication type. Input packet specified type 0, we use type 1
这里的type0是指对方没有启用认证，type1是明文认证。

在R2上配置认证，使得邻居关系恢复。
R2(config)#int s1/0
R2(config-if)#ip ospf authentication
R2(config-if)#ip ospf authentication-key cisco
*Aug 15 22:54:55.815: %OSPF-5-ADJCHG: Process 10, Nbr 1.1.1.1 on Serial1/0 from LOADING to FULL, Loading Done
情况二：在R2和R3的串行链路上进行MD5认证的：
R2(config)#int s1/1
R2(config-if)#ip ospf authentication message-digest（定义认证类型为MD5）
R2(config-if)#ip ospf message-digest-key 1 md5 cisco（定义key和密码）
R3(config)#int s1/0
R3(config-if)#ip ospf authentication message-digest
R3(config-if)#ip ospf message-digest-key 1 md5 cisco

情况三：增加R2和R3上串行链路的MD5认证的密码：
在R2原有的配置上加上下面这条命令：
R2(config-if)#ip ospf message-digest-key 2 md5 openlab
R2#sho ip ospf neighbor

Neighbor ID Pri State Dead Time Address Interface
3.3.3.3 0 FULL/ - - 11.1.1.2 OSPF_VL0
1.1.1.1 1 FULL/BDR 00:00:34 21.1.1.1 FastEthernet0/0
1.1.1.1 0 FULL/ - 00:00:37 10.1.1.1 Serial1/0
3.3.3.3 0 FULL/ - 00:00:31 11.1.1.2 Serial1/1
邻居关系没有丢失。
增加新的密码钥匙，然后在将原来的密码删除，候邻居关系不受影响。

情况四：在Area0上进行区域认证（以前没做过吧）
R1(config)#router ospf 10
R1(config-router)#area 0 authentication
还没有写下一步，就是刚启用，还没设置密码，邻居就down掉了
同样，R2上启用一下，邻居就恢复
或者都设置相同的密码也可以。

情况五：Area0上进行区域认证以后。。。
R2#clear ip ospf pro清进程，A2区域的学不到邻居了。R3是通过虚链路连接到骨干区域的。因为virtual-link属于Area0，因此在R2配置完成Area0区域认证后，R3也需要相应的配置。
R3(config)#router ospf 10
R3(config-router)#area 0 authentication
这样就可以了

情况六：单纯的虚链路的认证（这个以前也没做过吧）
明文认证，MD5认证。配置命令如下：

明文：
R2(config-router)#area 1 virtual-link 3.3.3.3 authentication-key cisco
R3(config-router)#area 1 virtual-link 2.2.2.2 authentication-key cisco

MD5：
R2(config-router)#area 1 virtual-link 3.3.3.3 authentication message-digest
R2(config-router)#area 1 virtual-link 3.3.3.3 message-digest-key 1 md5 cisco
R3(config-router)#area 1 virtual-link 2.2.2.2 authentication message-digest
R3(config-router)#area 1 virtual-link 2.2.2.2 message-digest-key 1 md5 cisco

另外通过实验知道虚链路在建立起来后是DNA LSA（不老化LSA），所以如果没有重启OSPF进程的话，即使一端配置了认证，虚链路也是不会断开的。

后面是sniffer抓得包

Hello包

Lsu包

LSACK包

上面是一般情况，下面是明文验证的几个包
Hello

DBD

LSR

LSU

LSACK

下面是MD5加密认证得包

Hello

DBD

LSR

LSU

LSACK