OSPF浅析

 一、预习：

         1、介绍：

        是一种基于接口的典型的链路状态路由协议，协议号89，把大型网络分隔为多个较小、可管理的单元：Area，管理距离110；OSPF基于IP，使用了LSAck包来保证包数据的可靠性；
            a.减少LSA泛洪范围，有效地把拓朴变化 控制在区域内，达到网络优化的目的
            b.在区域边界做路由汇总，减少了路由表
            c.充分利用ospf特殊区域的特性，进一步减少LSA泛洪，从而优化路由
            d.多区域提高了网络的扩展性，有利于组建大规模的网络

        2、定义了4种网络类型（接口视图下配置）：

        P2P、Broadcast、NBMA、P2MP，（其中p2p、p2mp不用选举DR、BDR）

         3、5种包：

        Hello、DD、LSR、LSU、LSAck（对LSA的确认）

        4、7个状态：

        down、init、2-way、Exstart、Exchange、Loading、Full
        Attempt（一般称为7个状态，此第8种状态仅在 NBMA 网络类型下，单播建邻居时，用 peer 对端IP 的方式单播发 hello 后的状态）

        5、OSPF之间，两种稳定的关系：

        a. 邻居关系：DROther和DROther之间是邻居关系，状态停在2-way，它们之间只交换Hello包，不交换LSP报文，LSP报文只发给DR和BDR

        b. 邻接关系：相互交换LSA的OSPF邻居关系建立邻接关系：DR和BDR、BDR和DR、DROther建立邻接关系，状态FULL，既发Hello包又交换LSA报文

        6、6种区域：

        a. 骨干区域：连接其它ospf区域的中央区域，通用用Area 0表示

        b. 标准区域：通用区域，传输区域内、区域间路由和外部路由

        c. Stub区域：拒绝4、5类路由，即外部路由消失，且ABR产生一条3类LSA默认路由；条件：area 0 不能配成stub区域；stub不允许有ASBR存在；stub不能允许有虚链路；stub无4类、5类lsa存在；stub区域的ABR会下发给stub区域一条去往其他区域的3类默认路由）

        d. Totally Stub区域：拒绝3、4、5类路由，即仅剩域内路由，且ABR自动下发一条3类LSA默认路由

        e. NSSA：拒绝4、5类LSA，即无外部路由，ABR产生一条7类默认路由（条件：area0不能配置成nssa；需要在区域内所有区域接口上配置；不允许虚链路）

        f. Totally NSSA：拒绝3、4、5类LSA，引入7类LSA

        7、LSA类型：

        a. 1类：Router，每个设备都会产生，是始发路由器产生的 lsa，LinkState-ID 和 发布者 ADV 都是自己的路由ID，只有IP没有掩码，描述了设备的链路状态和开销，在所属区域内传播。内容中的 link-type 分为 stubnet、p2p、transnet、virtual；scope是区域内传播

        b. 2类：Network，由 DR 产生（所以仅在选举 DR BDR 的 MA 和 NBMA 中产生），是 DR 的接口地址，描述的是本网段的链路状态，LinkState-ID 是 DR 的接口地址，ADV 是DR 的 route-id，有 IP 和掩码；scope 是区域内传播

        c. 3类：Network-Sumary，由ABR产生，把收到的同区域一类和二类LSA，和其它ABR传来的三类LSA（Advertising Router改为自己）的路由汇总起来，然后在ospf区域内传播

        d. 4类：是由ASBR区域的ABR生成的，用于描述ABR能够到达的ASBR的路由信息，Link ID 为目的ASBR的RID；ASBR路由在经过ABR时，ADV路由ID会改变为ABR的路由ID，通告给除ASBR所在区域的其他相关区域（dis ospf lsdb asbr）

        e. 5类：AS-External，由ASBR产生，用于描述到ospf AS外的目标网段信息，Link ID是域外目标前缀，一条域外路由对应一条五类LSA，通告者的路由信息在传递过程不变，通告到所有区域，五类LSA不允许进入stub、nssa区域（dis ospf lsdb ase）

        f. 7类：NSSA，由ASBR产生，描述到AS外部的路由，仅在NSSA区域内传播，在NSSA中ASBR针对外部网络产生类似于Type5的LSA，到达ABR的时候，nssr ABR 将7类转换为5类的外部路由传给area0区域（若有多个ABR，则由RID大的负责转换）（dis ospf lsdb nssa）

        分别显示1\2\3\4\5\7类型路由：dis ospf lsdb router|network|summary|asbr|ase|nasa

        8、ase外部路由类型：

        type1:内部开销+外部开销
        type2：外部开销
        E1优于E2

        9、组播地址：

        OSPF的两个组播地址：224.0.0.5、224.0.0.6；5是通用的，所有启用OSPF的设备都监听这个地址，用这个地址收发Hello包；6是仅DR和BDR、和DROthers发送LSU报文给DR、BDR的目的地址，当DR收到此报文后，再将此LSA发给0.5的DROthers

        10、DR、BDR选举：

        a. 优先级大者优（0-255），默认1；0 不参加选举

        b. 再比较RouterID，大者优

        11、常用命令：

        dis ospf lsdb | router |network |summary | nssa | ase | asbr             查看lsdb数据库    
        dis ospf peer brief        查看邻接关系    
        dis ospf interface g0/0/0      验证接口角色DR/BDR/DRother、连接类型、cost 值、Hello|Dead 时间、mtu（默认华为不检查 mtu，cisco 检查mtu）...这里显示的是端口状态，而不是路由器状态 
        dis ospf vlink    查看虚链路信息
        dis ospf routing | dis ip routing-table protocol ospf    查看ospf路由        
        dis ospf abr-asbr        查看ABR和ASBR    
        dis ospf error        查看错误信息
        dis ospf lsdb router originate-router    查看lsdb中的路由来源
        network ip mask        区域视图下宣告IP地址|段    
        ospf enable area n        接口视图下开启ospf（同上条效果相同）    
        preference x    ospf进程视图下，配置优先级，默认为10
        ospf network-type p2p|p2mp|broadcast|nbma    接口视图下，更改网络连接类型        
        ospf dr-priority 0-255    接口视图下，配置ospf优先级，0 为不参加选举        
        ospf network-type p2p|p2mp|broadcast|nbma|    接口视图下，更改网络类型        
        ospf cost <1-65535>        接口视图下，更改网络开销
        ospf filter-lsa-out all | acl xxx      接口视图下，过滤 lsa 报文
        reset ospf process        用户视图下，重启ospf进程    
        default-route-advertise allways    出口设备注入默认路由        
        peer ip  x.x.x.x                        ospf进程视图下，用单播建立邻居
        silent-interface G0/0/0  | all      ospf进程视图下，静默ospf（不收发 ospf 报文）
        filter-policy acl xxx import    ospf 进程视图下，根据 acl 表过滤相应的 lsa 报文
        import route direct | bgp | isis | rip | static | unr [cost <1-255> | route-policy <xxx> | tag <xxx>  | type <1|2>]    进程视图下，引入外部路由
        abr-summary ip mask    区域视图下，手工汇总某段路由            
        vlink-peer <router-id>    ospf区域下，建立虚链路
        vlink-peer ip                 区域视图下，配置对端虚链路IP，建立路由关系    
        default-cost <0-16777214>    区域视图下，配置默认cost值
        dis ip int brief                查看所有接口的IP地址    
        dis osfp routing route-id x    查看去往route-id的路由    
        dis ospf error | interface G0/0/0 | lsa | packet        #查看ospf错误信息

二、多区域ospf例子

     

   1、查看3类lsa：

        a、将区域2和区域0的设备打开，将区域2设置为stub区域，然后在R1上看可到三类的默认路由：

        * stub和totally stub的区别：stub和totally stub配置后，都可看到ABR下发了一条3类LSA，但totally stub配置后，仅剩区域内路由和一条默认路由了，ABR会连其他区域的3类路由都不传递到stub区域内了；totally stub配置方法为stub后面加 no-summary，仅需在ABR上配这个参数即可

     

          b、在R1上设置三个环回口，将区域2设置为totally stub，在R3上可看到3类lsa汇总路由，ADV都是BDR R2：

<R1>dis interface LoopBack | in 172
Internet Address is 172.1.1.1/24
Internet Address is 172.1.2.1/24
Internet Address is 172.1.3.1/24<R1>dis current-configuration configuration ospf
[V200R003C00]
#
ospf 1 router-id 1.1.1.1 import-route directarea 0.0.0.2 network 0.0.0.0 255.255.255.255 stub
#
return<R2>dis curr con ospf
[V200R003C00]
#
ospf 1 router-id 2.2.2.2 area 0.0.0.0 network 23.1.1.0 0.0.0.255 area 0.0.0.2 abr-summary 172.1.0.0 255.255.252.0network 10.1.1.0 0.0.0.255 stub 
#
return

        2、查看5类lsa：

        打开区域100的设备，配置IP61.1.1.6、环回口6.6.6.6，可在R3上看到5类lsa：

<R6>dis ip interface brief
*down: administratively down
^down: standby
(l): loopback
(s): spoofing
The number of interface that is UP in Physical is 3
The number of interface that is DOWN in Physical is 2
The number of interface that is UP in Protocol is 3
The number of interface that is DOWN in Protocol is 2Interface                         IP Address/Mask      Physical   Protocol  
GigabitEthernet0/0/0              61.1.1.6/24          up         up        
GigabitEthernet0/0/1              unassigned           down       down      
GigabitEthernet0/0/2              unassigned           down       down      
LoopBack0                         6.6.6.6/32           up         up(s)     
NULL0                             unassigned           up         up(s)     
<R6>dis curr configuration ospf
[V200R003C00]
#
ospf 1 router-id 6.6.6.6 import-route directarea 0.0.0.100 network 0.0.0.0 255.255.255.255 
#

         3、查看4类lsa：

        R3和R1处于不同的区域，对于R3来说，R1是ASBR，需要通过ABR R2将5类的lsa 转为4类的lsa，将AVR变为ABR的Router ID，才能和asbr的R1通信：

        4、查看7类lsa：

        开启area1区域内的设备，配置为nssa，可在R3上看到7类lsa

三、外部路由过滤（3类、5类LSA过滤）

        两种方式：
        1、在接口方式下配置ospf filter-lsa-out ase aclnumber针对5类lsa进行过滤(acl写匹配）

        ospf filter-lsa-out|in all | ase | nssa | summery (所有lsa、3类、5类、7类)

        2、在ospf进程下使用filter-policy aclnumber export针对5类lsa进行过滤

area 10]filter n export | import
acl number 2001rule deny source 192.168.0.0 0.0.255.255rule permit any

        域内路由器可以在区域下，使用 filter-policy aclnumber import |export （加入路由表之前进行过滤），仅针对自己的入方向，如果在abr上做，则影响到相邻的区域，这时abr上会出现有lsa，但无路由传递的现象
        另外 ,abr、asbr上也可以用参数not-advertise进行汇总不通告，也可以形成5类lsa的过滤：

abr-summary ip mask not-advertise 
asbr-summary ip mask not-advertise
acl 2001 rule 5 permit source 6.0.0.0 0.255.255.255
#
route-policy abc permit  node 10if-match acl 2001
#
ospf 10 route-id 6.6.6.6import -route direct route-policy abc

        对于外部路由，也可以在区域引入时进行过滤：import-route direct route-policy acl

ospf import-route isis area 10filter-policy aclnumber export isis|direct|static

四、ospf路由控制：

        1、调整接口开销
        2、设置等价路由    maximum load-balance n    //配置ospf的路由条目值，默认开启，默认8条
        3、引入外部路由
        4、路由聚合
        5、缺少路由通告
        6、filter-policy
        7、对发送的lsa 进行过滤

五、ospf快速收敛概述：

        1、PRC（partial Route Calculation)部分路由计算；ospf只有一种prc：当网络上路由发生变化 的时候，只对发生变化的路由进行重新计算，prc不计算节点路径，而是根据spf算法算出spf来更新路由
        2、智能定时器作用：1、控制lsa的生成和接收；2、控制路由计算
        3、ip frr(fast reroute)快速重路由实现备份链路的快速切换，也可与bfd联动实现对故障的快速感知。ospf ip frr是动态ip frr，利用lfa(loop-free alternates)算法预先计算出备份路径，保存在转发表中，以备在故障发生时快速切换到备份链路中，保证流量不中断，从而达到流量保护的目的，该功能可将故障恢复时间降低到50ms以内。

        基本思路是：以可提供备份链路的邻居为根节点，利用spf算法计算出到目的节点的最短距离 。然后，按照不等式计算出开销最小且无环的备份链路

六、提个问题：如何让area 100的nssa区域的外部路由能和area0互访？

        答案：在ASBR的R1上引入默认路由，这样就能让R6上的外部路由可以访问区域0

[R1-ospf-1]dis this
[V200R003C00]
#
ospf 1 router-id 1.1.1.1 default-route-advertise alwaysimport-route directarea 0.0.0.2 network 0.0.0.0 255.255.255.255 area 0.0.0.100 abr-summary 172.1.0.0 255.255.252.0network 61.1.1.0 0.0.0.255 nssa
#
return

* ABR和ASBR的区别：ABR是区域边界路由器，ASBR是连接其它自治系统的边界路由器，一个路由器可以有同时有两种角色

* stub和nssa的区别，nssa外部可以引入外部路由，能看到明细路由，stub外部看不到明细路由；nssa下发7类，stub下发3类

* 华为 ma 网络默认不检查 mtu 值，不同则卡 exstart 或者 exchange 状态，但 cisco 默认要检查，所以不同的设备建邻居时，华为改时用ospf mut enable，同时配置 mtu 值 ；思科改时用 ip ospf mtu-ignore

* tips1：重启ospf进程方法1：在DR、BDR接口视图下，声明ospf dr-priority 0，不参与DR选举后，ospf进程重置，立刻生效；2、ospf端口关闭重启；3、用户视图下：reset ospf process    

* tips2：装HCL模拟器后，发现virtualbox版本高了，导致ensp里的设备无法启动，网上查了下，要下5.2.44版本可兼容两个模拟器：        https://download.virtualbox.org/virtualbox/5.2.44/VirtualBox-5.2.44-139111-Win.exe