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OSPF

• OSPF屬于IGP，是Link-State協議，基于IP Pro89。
• 采用SPF算法(Dijkstra算法)計算最佳路徑。
• 快速響應網絡變化。
• 以較低頻率(每隔30分鐘)發送定期更新，被稱為鏈路狀態刷新。
• 網絡變化時是觸發更新。
• 支持等價的負載均衡。

OSPF維護的3張表

• Neighbor Table：確保直接鄰居之間能夠雙向通信。
• Topology Table：LSDB(Link-State DataBase)，同一區域的所有路由器LSDB相同。
• Routing Table：對LSDB應用SPF算法，選擇到達目標地址的最佳路由放入路由表。

OSPF的區域劃分

(1) OSPF采用層次設計，用Area來分隔路由器。　

區域中的路由器保存該區域中所有鏈路和路由器的詳細信息，但只保存其他區域路由器和鏈路的摘要信息。

(2) Transit area (backbone or area 0)區域0--主要作用是防環，也提高了擴展性!

主要功能：為快速、高效地傳輸數據包。通常不接用戶。

(3) Regular areas (nonbackbone areas)　主要是連接用戶。而且所有數據都必須經過area 0中轉。　

包括：Stub / Totally Stubby / NSSA

采用層次設計的好處

• 減少了路由表的條目
• LSA的泛洪在網絡邊界停止，加速會聚
• 局限拓撲變更的影響 縮小網絡的不穩定性，一個區域的問題不會影響其它區域。

OSPF的鄰居與鄰接關系

• OSPF路由器與它直連的鄰居建立鄰居關系。
• OSPF路由器只會與建立了鄰接關系的路由器互傳LSA。
• 路由器只和建立了鄰接關系的鄰居才可以到達FULL狀態。
• 路由更新只在形成FULL狀態的路由器間傳遞。
• P2P鏈路可以到達FULL狀態。
• MA網絡，所有路由器只和DR/BDR到達FULL狀態。

(Backup Designated Router)

鄰居及鄰接的區別

• 鄰居---必須有直連的鏈路
• 鄰接--- 1. 必須是鄰居 2. 鏈路兩邊同一區域的數據庫必須同步(狀態為:FULL).

(1) Route-ID：

為唯一標識OSPF域中路由器。

設置Route-ID的優先順序：

• 手工指定Route-ID x.x.x.x(可任意，但不能重復)
• 最大的Loopback IP
• 最大的接口IP(保證接口是激活狀態)higher active physical interface ip推薦使用環回口和手工指定的router-id，因為它們的穩定性更高。

(2) DR/BDR的選舉：

比較優先級，越大越優(默認為1,如設為0表示不參與選舉)

比較Route-ID，越大越優。

• DRother發送LSA給DR/BDR用224.0.0.6
• DR發送LSA給DRother用224.0.0.5
• 非MA網絡(沒有DR/BDR)，路由器都用224.0.0.5

<DR/BDR>特點

• 不搶占,DR正常時，即使有新的Pri比DR高的路由器也不能搶占成為DR。
• DR正常時，BDR只接收所有信息，轉發LSA和同步LSDB的任務由DR完成，當DR故障時，BDR自動成為DR，完成原DR的工作，并選舉新的BDR。
• DR是個接口概念。每個網段都會選舉DR。
• 不同網段分別選DR/BDR

SPF算法

• 在一個區域內的所有路由器有同樣的LSDB
• 每一個路由器在計算時都將自已做為樹根
• 具有去往目標的最低cost值的路由是最好的路徑
• 最好的路由被放入轉發表

計時器

• Hello Intervals：10S/30S(廣播型網絡默認10s，非廣播型網絡缺省是30s!)
• Dead Interval：4*Hello =40S 不同于其它協議的三倍于Hello時間

hello包發向224.0.0.5

下面這三種網絡類型的hello時間是30S

• NON_BROADCAST
• POINT_TO_MULTIPOINT
• POINT_TO_MULTIPOINT(點到多點)　NON_BROADCAST(非廣播)

OSPF開銷值計算

• OSPF Cost = 10^8/BW (bps)

默認情況下，環回口的COST值是1,serial口的COST值是64，以太口是10

OSPF的5種報文

(1) Hello：發現并建立鄰接關系。還有選舉DR和BDR!!!

(2) DBD：包含路由的摘要信息。

(3) LSR：向另一臺路由器請求特定路由的完整信息。

(4) LSU：用于LSA的泛洪和回應LSR該條路由的完整信息。在OSPF中，只有LSU需要顯示確認

(5) LSAck：對LSU做確認。

確認(ACK):

• 隱式 如Update對Request的隱式確認
• 顯式 LSA只對LSU顯式確認

DBD包中有一個三位的標志字段(主從關系控制標志)：

Initial（初始位）、More（后繼位）、Master/Slave（主從位） 
I（是否第一個包）        M(是否還有后續包)        M/S        
1        1        1        
0        1        0        
0        1        1     

分別是0x7,0x2,0x3 具有最高route-id的路由器為主路由器，建鄰居時第一個DBD是空的,目的為了選主從關系。選主從的目的是為了同步DBD，一開始兩臺路由器都發送一個空的DBD，序列號隨機生成，選出主路由器后從路由器先發送一個DBD，序列號為主路由器的序列號。(這樣就隱式確認)

OSPF建鄰居的必要條件

Hello/Dead Intervals 
Area ID 
Authentication Password 
Stub Area Flag 
MTU 
subnet mask(必須是同一個網段) 
show ip ospf nei         如皋市exstart 狀態 表明他們呢的mtu 不一致，  那么 就 ip ospf mtu-ignore （忽略這個問題zx） 

OSPF狀態機

down state 
init state 
two-way state 
exstart state 
exchange state 
loading state 
full state 

OSPF基本操作命令

R1(config)#router ospf 110    注意：進程號是cisco的私有技術 沒有必要都設置成一樣的 
R1(config-router)#network 1.1.1.0 0.0.0.255 area 0   (正/反掩碼皆可） 
R1(config-router)#network 12.1.1.0 255.255.255.0 area 0   區域號還可用點分十進制表示 
R1#show ip protocols 
R1#show ip ospf       可查看router-id,進程號,域的數量 
R1#show ip ospf interface 
R1#show ip ospf interface brief 
R1#show ip ospf neighbor    查看鄰居信息 
R4(config-if)#ip ospf hello-interval 9 
                     (dead自動*4） 
R4(config-if)#ip os dead-interval 80 
R4(config-if)#ip ospf priority 10   修改優先級 
R1#show ip os database 
注意：在OSPF中，環回接口的路由掩碼會變為32位   可用命令IP OSPF NETWORK POINT-TO-POINT 

假如在一個大型網絡中，OSPF如果沒有分層，會有以下的問題產生：

• 每一個路由器會接收到太多的LSA
• 會經常進行路由的計算
• 路由表太大，而路由器的內存是有限的。

OSPF路由器的類型：

• 內部路由器--在一個普通區域內的路由器
• 核心路由器--在area 0區域內的路由器
• ABR區域邊界路由器--連接兩個不同區域的路由器
• ASBR自治系統邊界路由器--連接OSPF域到另一個自治系統的路由器

LSA

鏈路狀態類型、鏈路狀態ID、通告路由器用來唯一地標識一條LSA序列號、校驗和、老化時間標識一條LSA的具體實例

32位 
16b----------|----8------------|------8－－－－－| 
老化時間            可選項            類型        
            鏈路狀態ID（Link-ID）名字        
            通告路由器(ADV  Router)Router-id        
                 序列號 .seq        
  校驗和 .CRC                   長度 .len        

學習時的注意點：

• 傳播范圍
• 由誰產生
• 包含內容

·類型         指明是哪種類型的LSA 
·Link-ID      每一條LSA都有一個Link-ID，區分不同路由器發出的LSA 
·ADV Router   指通告路由器的Router-id 
 
 
            1     2　　　 3　　　　4　　　 5　　　　7 
Link ID    RID   DR IP　Route　ASBR RID　Route　　Route 
 
 
show ip ospf database router 1.1.1.1 
LSA1（Router Link States） 
R1#show ip ospf database router   查看LSDB中的1類LSA的詳細信息 

• 域內路由，僅在本區域傳遞,不會穿越ABR。
• 每臺路由器都會產生。
• 包含本路由器的直連的鄰居，以及直連網絡的信息

Link ID:              router ID 
ADV router:        router ID 
三種信息：Another neighbor    stub network   transit  network(Ma網絡的一些信息，說明是否連接到ma網絡！) 

LSA2（Net Link States） 
R1#show ip ospf database network  
1、僅在本區域傳遞 
2、只有MA網絡才會產生LSA2，由DR產生。 
3、標識出本MA網中有哪些路由器以及本網的掩碼信息。 
Link ID:        DR的接口IP 
ADV router:     DR的router ID 

LSA3（Summary Net Link States） 
R1#show ip ospf database summary 
　　1、域間路由，能泛洪到整個AS。 
    2、由ABR發出，穿越一個ABR，其ADV Router就會變成此ABR的Router-id. 
3、包含本區域中的所有路由信息，包括網絡號和掩碼。 
Link ID:        路由route（網絡號） 
ADV router:     ABR的router ID（經過一個ABR，就會改為這個ABR的router ID） 

LSA4（Summary ASB Link States輔助作用，用來告知其他路由器ASBR的位置 
R1#show ip os database asbr-summary 
1、把ASBR的Router-id傳播到其他區域，讓其他區域的路由器得知ASBR的位置。 
2、由ABR產生并發出，穿越一個ABR，其ADV Router就會變成此ABR的Router-id. 
Link ID:        ASBR的RID 
ADV router:     ABR的router ID（經過一個ABR，就會改為這個ABR的router ID） 
在ASBR直連的區域內，不會產生4類的LSA，因為ASBR會發出一類的LSA，其中會指明自已是ASBR 

LSA5（Type-5 AS External Link States） 
R1#show ip os database external 
1、域外路由，不屬于某個區域。將外部路由通告進入ospf區域！ 
2、ASBR產生，泛洪到整個AS。不會改變ADV Router。因為不改變所以其他路由器不知道ASBR怎么走，這就要用到類型4LSA! 
3、包含域外的路由       Type 4 LSA is needed to find the ASBR 
Link ID:        路由（網絡號） 
ADV router:     ASBR的router ID （unchange） 
R1#sh ip os database external 
            OSPF Router with ID (172.16.1.1) (Process ID 1) 
                Type-5 AS External Link States 
  LS age: 135 
  Options: (No TOS-capability, DC) 
  LS Type: AS External Link 
  Link State ID: 172.16.1.0 (External Network Number ) 
  Advertising Router: 172.16.1.1 
  LS Seq Number: 80000001 
  Checksum: 0xB76C 
  Length: 36 
  Network Mask: /24 
        Metric Type: 2 (Larger than any link state path) 
        TOS: 0 
        Metric: 20 
        Forward Address: 0.0.0.0 轉發地址為0.0.0.0表示要向外部路由發數據包就發向通告路由器.....什么情況下不是0.0.0.0呢？這時會出問題。 
        External Route Tag: 0     

LSA7（Type-7 AS External Link States） 
R2#show ip os database nssa-external 
特殊的域外路由，只存在于NSSA區域中。 
Link ID:        路由（網絡號） 
   ADV router:     ASBR的router ID （只在NSSA區域中） 
R2(config-if)#bandwidth 5000 
R2(config-if)#ip ospf cost 30 

OSPF的四種路徑類型

• 域內路由 O...1、2
• 域間路由 O IA....3、4
• E1的外部路由 O E1...5 (當有2個出口的時候可以優化)
• E2的外部路由 O E2...5 (只有一個出口的時候最佳)

外部路由重分布進OSPF有兩種類型：

• 重分布進OSPF的路由默認為E2，Cost=20,且傳遞過程中不改變COST。
• 如果改為E1類型，則在傳輸過程中會累加每個入接口的cost值

如果有去往同一目標的多條路由重分布進OSPF，OSPF在選擇外部路由的時候，遵循的原則是：

• O E1優于O E2
• 在同樣的情況下，Cost越小越優先
• 在cost相同的情況下，選擇到達ASBR最優的路徑

新命令

Router(config-router)#max-lsa maximum-number [threshold-percentage] [warning-only] [ignore-time] [ignore-count] [reset-time]...限制lsa的條數 
定義一個百分比值，當收到LSA的條數超過我指定的值，進行相應的操作,用于限定路由器所能收到的LSA條數 
maximum-number   所允許收到LSA的最大條數 
[threshold-percentage]  maximum-number的百分比，超過這個值就會發出警告，默認75% 
[warning-only]    只發送警告，不做其它動作，默認是關閉的 
[ignore-time]     超過最大值后進入ignore狀態的時間，默認5分鐘,5分鐘后恢復 
[ignore-count]    超過多少次后，一直進入ignore狀態 
[reset-time]      一直進入ignore狀態后多長時間重置所有鄰居 

ABR有多條路由時如何發出三類LSA：

ABR路由器即使知道它有多條路由可以到達同一個目的地，它只會為這個目的地始發單條網絡匯總LSA通告。不論是從核心區域到非核心，還是從非核心到核心區域。而且一定是代價最低的一條LSA。

修改Cost參考值

·OSPF Cost = 108/BW (bps)    環回口的COST值是1,serial口的COST值是64，以太口是10 

要修改路由的COST值有兩種方法：

第一種：

• R1(config)#int e0
• R1(config-if)#ip ospf cost 10 直接修改COST值1-65535

第二種：

• R1(config)#router ospf 110
• R1(config-router)#auto-cost reference-bandwidth 1000　(Mbps10的六次方)在COST公式中修改分子，本例修改分子為10的九次方

匯總的好處：

• 減少路由條目數
• 使拓撲變化的影響局限在一個小范圍內
• 減少了LSA3和LSA5的flood