动态路由之OSPF

本篇介绍另一种动态路由协议——OSPF。它是最最最方便的协议，只通过传递链路状态信息以及建立邻居关系就可以连接多台路由，尤其是OSPF可以划分区域，而RIP只能在一个区域进行，它的适用范围也比RIP更广，当然配置操作也比RIP更简洁些。
（网络就是一个喜新厌旧的过程耶耶耶耶耶…）

OSPF基本概念与配置

1. OSPF开放式最短路径优先协议(Open Shortest Path First)（IETF）

是运行IGP中链路状态路由协议：只传递链路状态信息（NP中LSA会细细的讲）

2. Link-State-Advertisement | LSA链路状态通道（就是一个地图的小碎片）

LSDB：链路状态数据库（存储LSA）
SPF算法：选择一条最短路径

3. OSPF工作过程

（1）发送hello消息，建立邻居关系
（2）通告LSA
（3）同步LSDB（就是最后所有人的地图碎片要一致）
（4）使用SPF算法选择去往每一个网络的最短路径
（5）计算路由加入路由表

4. OSPF支持区域划分

• 区域号为0：核心区域/骨干区域

• 区域号为非0：非骨干区域

5. OSPFv2 支持IPv4网络///OSPFv3 支持IPv6网络

OSPF没有自动汇总(auto-summary)功能
AD管距：110

配置过程

（1）配置OSPF进程

R1(config)# router ospf 1（这个1是进程ID）
//全局模式下ospf不输入v几 则默认v2，再输入process ID

（2）宣告OSPF，激活OSPF接口

R1(config-router)#network (接口IP地址/接口子网ID) (wildcard通配符) area (区域ID)
例：R1(config-if)#network 12.1.1.1 0.0.0.0 area 0
通配符wildcard：0精确匹配 1忽略匹配

或者：R1(config)#interface ethernet 0/0
R1(config-if)#ip ospf [进程ID] area [区域ID]
例：R1(config-if)#ip ospf 1 area 0 //也相当于把接口激活，自动配置进程ID
（这种方法更好一些，因为可以直接简写成ip o 1 a 0 ）
（默认配到area 0中，因为它是骨干区域）

（3）查看OSPF邻居（必须有时间）

R1#show ip ospf neighbor

查看OSPF激活接口

R1#show ip ospf interface brief //R1激活两个接口（物理接口和环回接口）

OSPF router-ID

1. OSPF router-id（RID） OSPF路由器唯一身份信息

• RID不允许冲突

如果地址配错了，导致地址冲突，只能手工改，所以要谨慎…

• RID：bit 3点分 10进制
  （1）配loopback了：优选手工配置RID ----->映射为RID
  （2）没配loopback：优选最大环回/物理接口IP地址（优选环回） ----->映射为RID

配置过程

R1(config)#router ospf 1
R1(config-router)#router-id 100.1.1.1 //手工配置RID

如果想让ospf重选RID：
R1#clear ip ospf process //进入特权模式，使OSPF重新选举RID，清空OSPF进程
（显示）reset ALL OSPF processes?[no]:y

**或者：**R1(config)#no router ospf 1 //删除进程
R1(config)#router ospf 1 //重启OSPF进程

 但是！在真机中不要这样做！

在模拟器中，要先管道过滤后再重启：
R1(config)#do show run | s r ospf
R1(config)#no router ospf 1
R1(config)#router ospf 1
R1(config-router)#network 12.1.1.1 0.0.0.0 area 0
R1#show ip protocols | in ID //查看当前设备的RID

插入的小TIPS：
R1#show ip protocols//查看ip协议

OSPF的网络类型

1. MultiAccess 多路访问（MA）

(1) Broadcast MA 带有广播的多路访问（BMA）
(2) Non Broadcast MA 无广播的多路访问（NBMA）

2. Point To Point 点到点（P2P）

(1) P2P
(2) P2MP 点到多点（多个点到点组成）
(3) P2MP Non-Broadcast 点到多点非广播

3. Loopback 环回接口

OSPF网络类型由二层协议类型决定

OSPF网络类型	二层协议
BMA	Eth2/802.3
NBMA	FR帧中继/ATM异步传输模式
P2P	PPP, HDLC
P2MP	手工指定
P2MP-NB	手工指定
Loopback	Loopback接口（无法修改）

OSPF建立邻居关系时，两端的网络类型需要保持一致

网络类型修改方式

R1(config-if)#ip ospf network ?
Broadcast + Specify OSPF broadcast multi-access network
Non-broadcast + Specify OSPF NBMA network
Point to point + Specify OSPF point-to-point network
Point-to-multipoint + Specify OSPF Point-to-multipoint network

网络类型查看方式

R1#show ip ospf interface ethernet 0/0 | in Type //查看接口并管道过滤（T必须大写）

OSPF-DR选举

1. OSPF消息类型

（1）Hello消息：用来进行建立/维护邻居关系，选举DR/BDR
（2）DBD消息：数据库描述消息，用来描述LSA摘要信息以及主从选举
（3）LSR消息：链路状态请求消息（LSA请求消息，存储LSA摘要）
（4）LSU消息：LSA更新消息（存储LSA真正内容）
（5）LSACK消息：LSA确认

2. 邻居：2way，不同不数据库，只打招呼

邻接：Full，同步数据库

打招呼需间隔一段时间反复进行，一旦不打招呼，对方路由就认为你已经game over了…

选举方式：使用hello消息（比大）
Hello interval:
Broadcast /P2P: 10s
NBMA/P2MP/P2MP-NB: 30s
Dead time: hello interval 4
Broadcast /P2P: 10s4=40s
NBMA/P2MP/P2MP-NB: 30s*4=120s

3. DR指定路由器·BDR备份指定路由器

（1）作用：其他设备都在DR上连接，节省邻接关系数量
（2）选举场景：一个MA网络中选举一个DR（BDR可选可不选)

• Priority: 0~255
  Default: 1
  放弃参选 DR/BDR：0
• Router-ID
  （注意：ospf是对于路由器接口的概念，而不是路由器本身）
• DR选举时间waiting-timer=dead time

选举DR的时候，40s内先来先配，超过40s后再配新的DR就无效了；如果想让它重新选举，就将接口重启（shutdown再no shutdown），即可让新配的DR生效。

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选举完DR后再改优先级就没意义了，很有可能优先级高的并不是DR，要想重新改，就得重启接口重新选举（而且必须都在40s进行）

以太网 ----- Broadcast ----选举DR
Hello 10s
Dead time 40s
Waiting 40s

R1#show ip ospf neighbor 100.2.2.2 //查看邻居，也能看到DR和BDR

举个栗子

下面这个网络谁是DR？谁是BDR？

你想说答案是 R5为DR，R4为BDR？
那就错了！！！
本身这就是两个MA，R1R2R3为一个，R2R4R5为另一个，一个MA网络中选举一个DR，所以图中需要选两个DR和BDR，左边MA里 R3是DR,R2是BDR；右边MA里 R5是DR,R4是BDR。

OSPF-DR选举实验

如图，4台router在同一个MA中，RID是xxxx类，地址都在10.12.34.0/24网段中。其中R1放弃参选，使R2为DR，R3为BDR。

配置过程

（以下只给出一个router的，老规矩 先no ip do lo）

（1） 配置四台router的RID
R1(config)#router ospf 1
R1(config-router)#router-id 1.1.1.1
（2） 配置四台连接交换机的router接口地址
R1(config-router)#int g0/0
R1(config-if)#ip add 10.12.34.1 255.255.255.0
R1(config-if)#no shutdown
（3） 在40s内在四台router配置ospf
R1(config-if)#ip o 1 a 0
（4） 查看ospf邻居（有时需稍作等待所有邻居建立）
R1#show ip ospf neighbor

（5） 使R1放弃参选（即优先级为0）
R1(config)#int g0/0
R1(config-if)#ip ospf priority 0
（6） 使R2为DR（即优先级为150）
R2(config-if)#ip ospf priority 150
（7） 使R3为BDR

由于本题R3已经是BDR了，虽然R3和R4优先级都为1，但R4地址比R3大，导致R4会成为BDR，所以要把R3优先级修改为100

R3(config-if)#ip ospf priority 100
（8） 重启接口（注意这里手速一定要快！快！快！）
R1(config)#int g0/0
R1(config-if)#shutdown //建议把4个router都shutdown之后再一起no掉
R1(config-if)#no shutdown
（9） 查看选举后的DR-BDR

小TIPS
如果想让选举时间变短，可以重新设置选举时间：
R1(config-if)#ip ospf hello-interval 1 //将hello间隔设为1秒

OSPF状态切换

这部分在NA环节了解即可，但在NP环节要细细掌握。

1. OSPF邻居状态机

作用：确保邻居之间数据库完全同步

2. DBD数据库描述消息(Data Base Description)

（1）数据库描述（LSA摘要）
（2）主从选举：从需要对主的每一个消息进行确认
根据Sequence Number 序列号（随机）选举主从（小从大主）
（3）OSPF只能用自己的确认方式（即主从），而不能用TCP的
（4）Flag：（仅介绍NA环节需掌握的三位）
init bit：1 ----->第一个DD（I）
More bit：1 ---->更多的摘要信息（M）
Master/Slave bit：1 master（M/S）

（图有点糊…这个没办法…）

3. 状态总结

（1）Down ： 邻居失效状态
（2）init ： 单向连通状态， 收到hello 消息中 不包含自己的RID
（3）2way ： （邻居状态）双向连通状态 ，收到hello 消息中 包含自己的RID

注：Other到这就可以了，2WAY就是提供选举DR/BDR的时间（40s）

（4）exstart ： 扩展开始状态 ， 主从选举
根据DBD - router-id选举 （主大从小）
（5）exchange ： 扩展交互状态， 交互LSA摘要
（6.1） loading ： 加载状态， 请求未同步的LSA信息

注：请求列表空了，就进入full状态，跟收到什么消息无关

（6.2）full ： 完全邻接状态 ， LSDB完全同步
（7）Attempt ：尝试状态（NBMA独有），手工触发hello 发送

OSPF-Metric计算简介

1. Metric即为Cost开销
   参考带宽/实际带宽 = Cost
   参考带宽： 10^8 bit ps = 100Mbps
   100Mbps/10Mbps = 10（带宽超过100M就全都是1了）
2. 修改开销方法：
   R1(config-if)#ip ospf cost 20 #修改OSPF接口开销
3. interface cost
   route cost ： 设备到路由终点的单向的累积开销

OSPF消息封装简介

1. 封装在IP头部之上，协议号89（88是EIGRP）
   SIP ： 接口IP地址
   DIP : 224.0.0.5/6
2. 224.0.0.5 all ospf router
   224.0.0.6 all ospf DR/BDR
3. OSPF消息 = OSPF头 + OSPF消息类型
   OSPF头+OSPF hello 消息
   

OSPF邻居关系建立

1. RID不能冲突
2. Area ID需一致
3. 认证类型需一致
4. 认证密钥需一致

多区域OSPF基础配置

搭建一个简单拓扑如图，使R1和R20/0接口在ospf区域0，R20/1和R3接口在区域1

配置步骤

（1） 配置各个接口以及环回口地址。并测试连通性。
（2） 宣告ospf，配置四台router的RID
R1(config)#router ospf 1
R1(config-router)#router-id 1.1.1.1
（3） 分别进入区域0和1的各个接口，激活ospf
R1(config)#int g0/0 //别忘了还有环回口和r20/0口
R1(config-if)#ip o 1 a 0
（4） 在R1测试R3
（5） 查看路由信息 show ip route

其中IA表示inter area，即中间区域的路由

只有看到异区域地址为OIA了，代表区域配对了

如何查看区域？show ip ospf int brief

OSPF明文认证

何为认证？就是例如两台router，第三台router也想连接进来，R1和R2就建立一种密码不让R3连接进来。

1. 认证类型
   （1）空认证（不使用认证）
   （2）明文认证
   （3）密文认证
2. 明文认证配置方式
   （1） 接口认证： 只在接口生效
   R1(config)#interface ethernet 0/0
   R1(config-if)#ip ospf authentication //接口明文认证
   R1(config-if)#int e0/0
   R1(config-if)#ip ospf authentication-key cisco1 //进入接口配置密码
   （2）区域认证： 针对区域下的所有接口生效（一种配置认证的简化版，更方便些）
   R2(config)#router ospf 1
   R2(config-router)#area 0 authentication //区域明文认证
   R2(config)#int e0/0
   R2(config-if)#ip ospf authentication-key cisco1

注意两邻接设备密码和认证必须一致，不然邻居关系会从full变down(注意看蹦出的log)

抓个包看看~

OSPF密文认证

1. 接口密文认证
   R3(config)#interface ethernet 0/1
   R3(config-if)#ip ospf authentication message-digest //接口密文认证
   R2(config)#router ospf 1
   R3(config-router)#int e0/1
   R3(config-if)#ip ospf message-digest-key 2 md5 cisco2 //配置密文认证密码
2. 区域密文认证
   R2(config)#router ospf 1
   R2(config-router)#area 1 authentication message-digest //区域密文认证
   R2(config-router)#int e0/1
   R2(config-if)#ip ospf message-digest-key 2 md5 cisco2 //配置密文认证密码

再抓个包看看~

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今天的OSPF动态路由协议就介绍到这里，再学再补。
OSPF的内容好长啊。越长的东西就越应该深深记住。活学活用。
明天开始学EIGRP。
禁止转载。看看得了。我写了好久呢。估计也没人看。嘻嘻。