当前位置：首页 > news >正文

【HCIP学习】OSPF协议基础

news 来源：原创 2024/5/19 7:45:22

一、OSPF基础

1、技术背景（RIP中存在的问题）

RIP中存在最大跳数为15的限制，不能适应大规模组网

周期性发送全部路由信息，占用大量的带宽资源

路由收敛速度慢

以跳数作为度量值

存在路由环路可能性

每隔30秒更新

2、OSPF协议特点

没有跳数限制，适合大规模组网

使用组播更新变化的路由和网络信息

路由收敛快

以COST作为度量值

采用SPF算法有效避免环路

每隔30分钟更新

在互联网上大量使用，是运用最广泛的路由协议

注意：OSPF传递的是拓扑信息和路由信息，RIP传递的是路由表

3、OSPF三张表

邻居表：记录邻居状态和关系

拓扑表：链路状态数据库（LSDB）

路由表：记录由SPF算法计算的路由，存放在OSPF路由表中

4、OSPF数据包(可抓包)

OSPF报文直接封装在IP报文中，协议号89

头部数据包内容：

版本(Version):对于OSPFv2，该字段值恒为2----使用在IPV4中。对于OSPFv3，该字段值恒为3----使用在IPV6中

类型(Type):该OSPF报文的类型。该字段的值与报文类型的对应关系是:1-Hello;2-DD;3-LSR;4-LSU;5-LSAck。

报文长度（Packet Length):整个OSPF 报文的长度（字节数)。

路由器ID (Router Identification):路由器的OSPF Router-ID。

区域ID (Area Identification):该报文所属的区域ID，这是一个32bit 的数值。

校验和(Checksum):用于校验报文有效性的字段。

认证类型(Authentication Type):指示该报文使用的认证类型。

认证数据（Authentication Data):用于报文认证的内容。

(1)hello：hello包携带自己的router ID、被发现的邻居标识，用来周期保活的，发现，建立邻居关系。

网络掩码(Network Mask):一旦路由器的某个接口激活了OSPF，该接口即开始发送Hello报文，该字段填充的是该接口的网络掩码。两台OSPF 路由器如果通过以太网接口直连，那么双方的直连接口必须配置相同的网络掩码，否则影响邻居关系建立。

Hello间隔(Hello Interval):接口周期性发送Hello报文的时间间隔(单位为s)。两台直连路由器要建立OSPF邻居关系，需确保接口的Hello Interval相同，否则邻居关系无法正常建立。

可选项（Options):该字段一共8bit，每个比特位都用于指示该路由器的某个特定的OSPF 特性。Options字段中的某些比特位会被检查，这有可能会直接影响到OSPF邻接关系的建立。（特殊区域的标记）

路由器优先级(Router Priority):路由器优先级，范围：0-255，默认是1，数字越大，代表路由优先级越高，也叫DR优先级，该字段用于DR、BDR 的选举

路由器失效时间（Router Dead Interval):在邻居路由器被视为无效前，需等待收到对方Hello报文的时间（单位为s)。两台直连路由器要建立OSPF 邻居关系，需确保双方直连接口的Router Dead Interval相同，否则邻居关系无法正常建立。缺省情况下，OSPF路由器接口的Router Dead Interval为该接口的Hello Interval的4倍。

指定路由器(Designated Router):网络中DR的接口IP地址。如果该字段值为0.0.0.0，则表示没有DR，或者DR尚未选举出来。

备份指定路由器（Backup Designated Router):网络中 BDR的接口IP地址。如果该字段值为0.0.0.0，则表示网络中没有BDR，或者BDR尚未选举出来。

邻居(Neighbor)。在直连链路上发现的有效邻居，此处填充的是邻居的Router-iD，如果发现了多个邻居，则包含多个邻居字段。

(2)DBD（数据库描述报文）：仅包含LSA摘要

接口最大传输单元(Interface Maximum Transmission Unit):接口的MTU。

可选项(Options):路由器支持的OSPF可选项。

DD报文置位符：

I：init位，I=1，这是第一个DD报文

M:more位，M=1表示后续还有DD报文

MS:master位，MS=1,表示本端为主

DD序列号(DD Sequence Number): DD报文的序列号，在DD报文交互的过程中，DD序列号被逐次加1，用于确保DD报文传输的有序和可靠性。值得注意的是，DD序列号必须是由Master路由器来决定的，而Slave路由器只能使用Master路由器发送的DD序列号来发送自己的DD报文。（route id大的设备会成为master）

LSA头部(LSA Header):当路由器使用DD报文来描述自己的LSDB时，LSA的头部信息被包含在此处。一个DD报文可能包含一条或多条LSA的头部。

二、LSA的头部

LSA是OSPF的一个核心内容，如果没有LSA，OSPF是无法描述网络的拓扑结构及网段信息的,也无法传递路由信息，更加无法正常工作，在OSPFV2中，需要我们掌握的主要有6种。

LSA头部一共20byte，每个字段的含义如下。

链路状态老化时间(Link-State Age)：指示该条LSA的老化时间，即它存在了多长时间，单位为秒，

1800s周期归0，触发当下归0

MAX age --- 3600S ------ 当一条LSA的老化时间到达最大老化时间时，将被认定失效，将从本地的LSDB中删除掉。

可选项(Options)：每一个比特位都对应了OSPF 所支持的某种特性。 ------ 和hello包中的一样，包含特殊区域标记

链路状态类型(Link-State Type)：指示本条LSA的类型。每种 LSA用于描述OSPF 网络的某个部分，所有的LSA类型都定义了相应的类型编号。

链路状态ID(Link-State ID)： LSA的标识。不同的LSA类型，对该字段的定义是不同的。

通告路由器（Advertising Router)：始发路由器，产生该LSA的路由器的Router-ID

链路状态序列号(Link-Sate Sequence Number)

该LSA的序列号，该字段用于判断LSA的新旧或是否存在重复

链路状态校验和(Link-State Checksum)：校验和会参与LSA的新旧比较。当两条LSA三元组相同，并且序列号也相同时，则可以使用校验和比较，和大的认定为新。

长度(Length)：一条LSA的总长度

三、6种类型的LSA（课堂演示）

1、type1-LSA：----重要且复杂

（1）定义：router LSA

描述区域内部与路由器直连的链路信息（链路类型、开销值等）

仅在区域内部传输

每台路由器都会产生Type1 LSA

[R1]dis ospf lsdb router 查看Type1 LSA的具体信息

（2）LS ID:发出该LSA的路由器的router-id

（3）Adv Rtr:始发路由器,产生该LSA的路由器的router-id

（4）链路ID：不同的链路类型，对链路ID值的定义是不同的。

（5）链路数据（Link Data):不同的链路类型对链路数据的定义是不同的。

（6）link-type：链路类型，描述该接口的二层类型

transnet：

类型：广播网络或者NBMA

link-id：本网段的DR的IP地址

Date：本路由器在该网段的IP地址

P2P：

类型：ppp

link-id：该网段对端路由器的router-id

Date：本路由器在该网段的与对端路由器相连的接口的IP地址

stubnet（末梢网络）：

类型：p2p\环回口

link-id:该网段的网络地址

data：该网段的子网掩码

Virtual(虚链路)：

类型：虚链路

link-id:虚链路邻居的router id

data：去往该虚连接邻居的本地接口的IP地址

（7）VEB标志位（了解）：

V位(Virtual Link Endpoint Bit)：如果该比特位被设置为1，则表示该路由器为Virtual Link的端点。

E位(External Bit)：如果E比特位被设置为1，则表示该路由器为ASBR。在Stub区域中,不允许出现E比特位被设置为1的Type-1 LSA，因此Stub区域内不允许出现ASBR。

B位(Border Bit)：如果B比特位被设置为1，则表示该路由器为两个区域的边界路由器，字母B意为Border(边界)。

2、type2-LSA：

（1）定义：

network LSA

描述区域内的MA网络（广播网络、NBMA网络）链路的路由器及掩码信息

仅在区域内部传输

只有DR才会产生type2_LSA

[R1]dis ospf lsdb network 查看Type2 LSA的具体信息

（2）内容：

LS ID：该网段的DR的IP地址

Adv Rtr:该网段DR的router-id

network mask：该网段DR的IP地址的子网掩码信息

3、type3-LSA：

（1）定义：

Summary LSA(聚合LSA)

在整个OSPF区域内，描述其他区域的链路信息

以子网形式传播，类似直接传递路由

只有ABR会产生type3_LSA

[R1]dis ospf lsdb summary 查看Type3 LSA的具体信息

（2）内容：

LS ID：其他区域某个网段的网络地址

SubAdv Rtv:通告该LSA的ABR的router-id

net mask:该网段的子网掩码

注：3类LSA的传递范围在ABR相邻的单区域中进行，跨区域传递时，需要进行通告者的转换，通告者变了，则将不是同一条LSA

4、type4-LSA：

（1）定义：

Asbr-summary LSA

描述ASBR的信息

只有ABR才会产生TYPE4 LSA

（2）内容：

LS ID：ASBR的router-id

Adv Rtv:通告描述该ASBR的ABR的router-id

[R1]dis ospf lsdb asbr 查看Type4 LSA的具体信息

注：在ASBR本区域的内部路由器，不会产生到达该ASBR的4类LSA

5、type5-LSA：

（1）定义：

AS_extenal LSA，传递域外路由信息

描述AS外部引入的路由信息，会传播到所有区域（特殊区域除外）

只有ASBR才会产生type5_LSA

（2）内容：

LS ID:外部路由的目的网络地址

Adv Rtv:引入该网络路由的ASBR的ABR的router-id

net mask:引入的该目标网段的子网掩码

[R1]dis ospf lsdb ase 查看Type5 LSA的具体信息

6、type7-LSA：

（1）定义：

NSSA LSA

描述在NSSA区域引入的AS外部路由信息

只会出现在NSSA和totolly NASS区域，不能进入area 0

7类LSA生成路由信息的标记位，O_NSSA，优先级150

（2）内容：

LS ID:外部某个网段的网络地址

Adv Rtv:引入该网络路由的ASBR的ABR的router-id

区域内传拓扑，区域间传路由

四、OSPF的网络类型

1、定义：

对于不同的二层链路类型的网段，OSPF会生成不同的网络类型

不同的网络类型，DR\BDR选举，LSA细节，协议报文发送形式等会有所不同

2、类型：

（1）NBMA（非广播多点可达网络）

非广播多点可达网，帧中继默认的网络类型

单播发送协议报文（天生不支持广播和组播），需手动指定邻居

命令：[r2-ospf-1]peer 192.168.1.1 (邻居IP地址)

需要选举DR\BDR，为了减少LSA的泛洪，减少网络负担

hello-time 是30秒，dead-time 是120秒

（2）P2MP（点到多点网络）

点到多点网络，由其他网络类型手动更改：例如在ospf接口下：ospf network-type 网络类型

模拟组播发送协议报文（帧中继建立子接口模拟组播发报文），需要手动指定邻居；

不选举DR\BDR，因为设备少，所以不选举

hello-time 是10秒，dead-time 是40秒

（3）Broadcast（广播网络）

广播网络，以太网默认的网络类型

组播发送协议报文

需要选举DR\BDR，224.0.0.5是所有运行OSPF的接口会监听，224.0.0.6是所有DR/BDR的接口会监听

hello-time 是30秒，dead-time 是120秒

（4）P2P（点到点网络）

点到点网络，ppp默认网络

组播协议发送报文

不选举DR\BDR

hello-time 是10秒，dead-time 是40秒

五、基于OSPF的MGRE实验

基于ospf的MGRE出现问题：ospf的路由表学习不全

问题1：Tunnel接口类型为P2P类型，不选举DR/BDR,使得设备无法正常建立邻接关系，

解决方法：更改网络中tunnel接口类型为广播

[R2]interface Tunnel 0/0/0

[R2-Tunnel0/0/0]ospf network-type broadcast

问题2：DR和BDR选举混乱，无法正常建邻

更改网络类型后，广播网络中中心站点和分支站点处于同一个广播域，此时需要进行DR和BDR的选举，但是在分支站点的世界里只和中心站点认识，分支站点和分支站点不认识，这就会发生多个分支站点和一个中心站点互相竞选DR和BDR，这样会造成选举结果混乱，可在中心站点看到混乱的场景

解决方法：将分支站点的dr选举优先级变0，这样就能保证中心站点是整个广播网络中唯一的DR

一、OSPF基础

1、技术背景（RIP中存在的问题）

2、OSPF协议特点

3、OSPF三张表

4、OSPF数据包(可抓包)

二、LSA的头部

LSA头部一共20byte，每个字段的含义如下。

三、6种类型的LSA（课堂演示）

1、type1-LSA：----重要且复杂

（7）VEB标志位（了解）：

2、type2-LSA：

3、type3-LSA：

4、type4-LSA：

5、type5-LSA：

6、type7-LSA：

四、OSPF的网络类型

1、定义：

2、类型：

（1）NBMA（非广播多点可达网络）

（2）P2MP（点到多点网络）

（3）Broadcast（广播网络）

（4）P2P（点到点网络）

五、基于OSPF的MGRE实验

相关文章：