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OSPF原理及配置
OSPF(Open Shortest Pass First,开放最短路径优先协议),是一个最常用的内部网管协议,是一个链路状态协议。
OSPF的特点
- OSPF是一种无类路由协议,支持VLSM可变长子网掩码。支持IPV4和IPV6.
- 组播地址:224.0.0.5 224.0.0.6。
- OSPF度量:从源到目的所有出接口的度量值,和接口带宽反比(10^8/带宽)。
- 收敛速度极快,但大型网络配置很复杂。
- IP封装,协议号89
OSPF运行原理
OSPF组播的方式在所有开启OSPF的接口发送Hello包,用来确定是否有OSPF邻居,若发现了,则建立OSPF邻居关系,形成邻居表,之后互相发送LSA(链路状态通告)相互通告路由,形成LSDB(链路状态数据库)。再通过SPF算法,计算最佳路径(cost最小)后放入路由表。
设计要求:1.必须配置骨干区域0
2.其他区域连接到骨干区域
好处: 1.减小路由表(通过域间汇总)
2.本地拓扑变化值影响一个区域(也是通过汇总)
3.某些LSA之子本地泛红,不泛洪到其他区域
注:OSPF区域划分基于接口而不是设备
OSPF区域及路由器身份
OSPF区域
骨干区域(区域0):骨干区域必须连接所有的非骨干区域,而且骨干区域不可分割,有且只有一个,一般情况下,骨干区域内没有终端用户。
非骨干区域(非0区域):非骨干区域一般根据实际情况而划分,必须连接到骨干区域(不规则区域也需通过tunnel或virtual-link连接到骨干区域)。一般情况下,费骨干区域主要连接终端用户和资源。
OSPF身份
DR(Designated Router):指定路由器,OSPF协议启动后开始选举而来
BDR(Back-up Designated Router):备份指定路由器,同样是由OSPF启动后选举而来
DRothers:其他路由器,非DR非BDR的路由器都是DRothers。
ABR(Area Border Routers):区域边界路由器,连接不同OSPF区域。
ASBR(Autonomous System Boundary Router):自治系统边界路由器,位于OSPF和非OSPF网络之间。
骨干路由器:至少有一个借口连接到骨干区域(区域0)。
OSPF邻居建立
邻居的两个状态
Neighbors:邻居
Adjacency:邻接
- 邻居不一定是邻接,邻接一定是邻居,只有交互了LSA的OSPF邻居才成为OSPF的邻接,之交互Hello包的支撑位邻居,
- 在点对点网络中,所有邻居都能成为邻接。
- MA(广播多路访问网络,比如以太网)网络类型中,DR,BDR,DRothers三者关系为:
DR、BDR与所有的邻居形成邻接,DRothers之间只是邻居而不交换LSA
影响OSPF邻居建立的原因:
- Hello与Dead Time时间不一致(改Hello的话Dead自动*4,单改Dead的话Hello不变)
- 区域ID必须一致
- 认证(password一致)
- Stub标识一致(与特殊区域有关,之后介绍)
- MTU-携带在DBD报文中,两端口必须一致
- 掩码,如12.1.1.1/30——12.1.1.2/24 这种情况是可以ping通的,但邻居关系起不来
(OSPF对环回口,无论掩码多少位,都按32位处理,所以建议环回口直接/32,或者在环回口下还原真实掩码) - ACL(是否放行OSPF)
OSPF更新
- OSPF是一种触发更新的机制。一旦拓扑发生变化便会更新。
- OSPF也有周期性更新(30分钟一次)
- 当收到一条LSA之后:
首先查看是否在LSDB中,若没有则假如LSDB,回复LSACK。继续泛洪出去,并且通过SPF算法计算最佳路径并加入路由表。若存在,则比较谁的更“新”(看序号),序号大者新,若本地不如收到的信更新本地LSDB并泛洪,且通过SPF算法计算最佳路径并加入路由表,若比收到的新,则将本地的泛洪出去。
注:LSA序列号,4字节,16进制
0x80000001-0x7FFFFFFF
OSPF数据包类型
- Hello:10秒发送一次,死亡时间40s,4倍关系,可以修改。
- DBD:Database Description 仅仅是一个对本地数据库的概念性叙述,供路由器核对数据库是否同步
- LSR:Link-State Request 请求链路状态,在数据库同步过程中使用,请求其他角色发送自己失去的LSA最新版本。
- LSU:Link-State Update 链路状态更新,LSU包括几种类型的LSA,LSU负责泛洪LSA,和相应LSR。LSA只会发送给之前以LSR请求的LSA的直连邻居,进行泛洪的时候,邻居路由负责把收到的LSA信息重新封装在新的LSU中。
- LSACK:链路状态确认,路由器必须对每个收到的LSA进行LSACK确认,但可以用一个LSACK确认多个LSA。
DR、BDR的选举
DR、BDR的选举规则:比较router-id,router-id有以下获得方式:
- 由工程师指定
- 这台设备最大的环回口ip
- 没有环回口的话,物理接口ip地址最大的。
选举规则:
- 最高优先级值的路由器被选为DR(默认优先级相同:1),次高优先级的为BDR
- 若优先级相同,则比较router-id,拥有最高router-id的成为DR,次高的成为BDR
- 优先级被设置为0的不参与选举
- OSPF系统启动后,若40s内没有新设备接入就会开始选举,所以为保证DR与BDR的选举不发生意外,建议优先配置想成为DR与BDR的设备。
- DR与BDR不可以抢占
- 当DR小时之后,BDR直升DR,重新选BDR
- 所有DR,BDR,DRothers说的都是接口,而不是设备
- 不同网段间选DR,BDR,而不是以OSPF区域为单位
OSPF状态
- Down State
- Init State:发送了Hello包(还没收到)
- Two-way State:收到了一个Hello包且Hello包中包括自己的router-id(对方回复的)
- Exstart State:First DBD确认主从关系,router-id大的为主,先发包
- Exchange State:交互DBD 相互学习
- Loading State:LSR与LSU的交互过程
- Full State:所有交互已经完成
注:DBD只是一个目录的性质,并且第一个DBD只是用来协商之后的DBD由谁先发送。
基本配置演示
我们用下面的拓扑进行配置演示:
对R1进行配置:
R1>en
R1#conf t
R1(config)#int lo 0
R1(config-if)#ip add 1.1.1.1 255.255.255.255
R1(config-if)#no sh
R1(config-if)#exi
R1(config)#int f0/0
R1(config-if)#ip add 100.1.1.1 255.255.255.0
R1(config-if)#no sh
R1(config-if)#exi
R1(config)#router os 100
R1(config-router)#router-id 1.1.1.1
R1(config-router)#net 1.1.1.1 0.0.0.0 a 0
R1(config-router)#net 100.1.1.0 0.0.0.255 a 0
R1(config-router)#exi
对R2进行配置:
R2>en
R2#conf t
R2(config)#int lo 0
R2(config-if)#ip add 2.2.2.2 255.255.255.255
R2(config-if)#no sh
R2(config-if)#exi
R2(config)#int f0/0
R2(config-if)#ip add 100.1.1.2 255.255.255.0
R2(config-if)#no sh
R2(config-if)#exi
R2(config)#router os 100
R2(config-router)#route
R2(config-router)#router-id 2.2.2.2
R2(config-router)#net 2.2.2.2 0.0.0.0 a 0
R2(config-router)#net 100.1.1.0 0.0.0.255 a 0
R2(config-router)#ex
对R3进行配置:
R3>en
R3#conf t
R3(config)#int lo 0
R3(config-if)#ip add 3.3.3.3 255.255.255.255
R3(config-if)#no sh
R3(config-if)#exi
R3(config)#int f0/0
R3(config-if)#ip add 100.1.1.3 255.255.255.0
R3(config-if)#no sh
R3(config-if)#exi
R3(config)#router os 100
R3(config-router)#router-id 3.3.3.3
R3(config-router)#net 3.3.3.3 0.0.0.0 a 0
R3(config-router)#net 100.1.1.0 0.0.0.255 a 0
R3(config-router)#exi
对R4进行配置:
R4>en
R4#conf t
R4(config)#int lo 0
R4(config-if)#ip add 4.4.4.4 255.255.255.255
R4(config-if)#no sh
R4(config-if)#exi
R4(config)#int f0/0
R4(config-if)#ip add 100.1.1.4 255.255.255.0
R4(config-if)#no sh
R4(config-if)#exi
R4(config)#int f0/1
R4(config-if)#ip add 45.1.1.4 255.255.255.0
R4(config-if)#no sh
R4(config-if)#exi
R4(config)#router os 100
R4(config-router)#router-id 4.4.4.4
R4(config-router)#net 4.4.4.4 0.0.0.0 a 0
R4(config-router)#net 100.1.1.0 0.0.0.255 a 0
R4(config-router)#net 45.1.1.0 0.0.0.255 a 1
R4(config-router)#exi
对R5进行配置:
R5>en
R5#conf t
R5(config)#int lo 0
R5(config-if)#ip add 5.5.5.5 255.255.255.255
R5(config-if)#no sh
R5(config-if)#exi
R5(config)#int f0/1
R5(config-if)#ip add 45.1.1.5 255.255.255.0
R5(config-if)#no sh
R5(config-if)#exi
R5(config)#router os 100
R5(config-router)#router-id 5.5.5.5
R5(config-router)#net 5.5.5.5 0.0.0.0 a 1
R5(config-router)#net 45.1.1.0 0.0.0.255 a 1
R5(config-router)#exi
以上就是全部基本配置,我们下面来查看一下基本信息
查看邻居信息:
R4#show ip ospf neighbor Neighbor ID Pri State Dead Time Address Interface 1.1.1.1 1 FULL/DR 00:00:38 100.1.1.1 FastEthernet0/0 2.2.2.2 1 FULL/BDR 00:00:34 100.1.1.2 FastEthernet0/0 3.3.3.3 1 2WAY/DROTHER 00:00:33 100.1.1.3 FastEthernet0/0 5.5.5.5 1 FULL/DR 00:00:33 45.1.1.5 FastEthernet0/1
可以看见R4这台路由器一共有四个邻居,这里临界状态,full就是代表邻接,我们可以看见区域0中R1是DR,R2是BDR,R3和R4都是DRothers,而区域1中R5是DR。那么我们可以推测,R4是区域1的BDR,我们在R5上查看:
R5#show ip ospf neighbor Neighbor ID Pri State Dead Time Address Interface 4.4.4.4 1 FULL/BDR 00:00:36 45.1.1.4 FastEthernet0/1
推测不假,下面查看一下开启OSPF的接口信息:
R1#show ip ospf interface FastEthernet0/0 is up, line protocol is up Internet Address 100.1.1.1/24, Area 0 Process ID 100, Router ID 1.1.1.1, Network Type BROADCAST, Cost: 10 Transmit Delay is 1 sec, State DR, Priority 1 Designated Router (ID) 1.1.1.1, Interface address 100.1.1.1 Backup Designated router (ID) 2.2.2.2, Interface address 100.1.1.2 Timer intervals configured, Hello 10, Dead 40, Wait 40, Retransmit 5 oob-resync timeout 40 Hello due in 00:00:00 Supports Link-local Signaling (LLS) Cisco NSF helper support enabled IETF NSF helper support enabled Index 2/2, flood queue length 0 Next 0x0(0)/0x0(0) Last flood scan length is 1, maximum is 1 Last flood scan time is 4 msec, maximum is 4 msec Neighbor Count is 3, Adjacent neighbor count is 3 Adjacent with neighbor 2.2.2.2 (Backup Designated Router) Adjacent with neighbor 3.3.3.3 Adjacent with neighbor 4.4.4.4 Suppress hello for 0 neighbor(s) Loopback0 is up, line protocol is up Internet Address 1.1.1.1/32, Area 0 Process ID 100, Router ID 1.1.1.1, Network Type LOOPBACK, Cost: 1 Loopback interface is treated as a stub Host
可以看见,开启了OSPF的接口的详细信息,比如Router-id,区域id,进程id,以及接口是如何加入进入OSPF的(network)
查看OSPF的路由:
R5#show ip route ospf
1.0.0.0/32 is subnetted, 1 subnets
O IA 1.1.1.1 [110/21] via 45.1.1.4, 00:26:31, FastEthernet0/1
2.0.0.0/32 is subnetted, 1 subnets
O IA 2.2.2.2 [110/21] via 45.1.1.4, 00:26:31, FastEthernet0/1
100.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnets
O IA 100.1.1.0 [110/20] via 45.1.1.4, 00:26:31, FastEthernet0/1
3.0.0.0/32 is subnetted, 1 subnets
O IA 3.3.3.3 [110/21] via 45.1.1.4, 00:26:31, FastEthernet0/1
4.0.0.0/32 is subnetted, 1 subnets
O IA 4.4.4.4 [110/11] via 45.1.1.4, 00:26:31, FastEthernet0/1
在R5中查看OSPF的路由,发现全部都是O IA标记,这里O 标识来自OSPF,而IA代表是OSPF其他区域传来的路由(关于标记在后面讲解LSA中还会提到),我们再在R1上查看一下OSPF的路由:
R1#show ip route os
2.0.0.0/32 is subnetted, 1 subnets
O 2.2.2.2 [110/11] via 100.1.1.2, 00:29:28, FastEthernet0/0
3.0.0.0/32 is subnetted, 1 subnets
O 3.3.3.3 [110/11] via 100.1.1.3, 00:29:28, FastEthernet0/0
4.0.0.0/32 is subnetted, 1 subnets
O 4.4.4.4 [110/11] via 100.1.1.4, 00:29:28, FastEthernet0/0
5.0.0.0/32 is subnetted, 1 subnets
O IA 5.5.5.5 [110/21] via 100.1.1.4, 00:28:17, FastEthernet0/0
45.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnets
O IA 45.1.1.0 [110/20] via 100.1.1.4, 00:29:28, FastEthernet0/0
可见,区域1的被标识为O IA,而区域0的则只是O。
以上就是基本的OSPF系统的配置。
发布者:全栈程序员-用户IM,转载请注明出处:https://javaforall.cn/213482.html原文链接:https://javaforall.cn
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