思科 OSPF

旧版「OSPF」OSPF基础概念讲述

Posted by Zhy on November 29, 2018

OSPF的专项笔记

建立邻居的六大必要条件

  1. RID不同
  2. Hello和dead 相同
  3. Area ID相同
  4. 认证相同
  5. 末节区域相同
  6. MA网络中掩码相同

区域特点:

  1. 最大限度地减少路由表条目
  2. 本地区域内拓扑变化地影响
  3. 在区域边界阻止LSA地泛洪
  4. 需要分层网络设计
  5. 路由器A和B都是骨干路由器
  6. 骨干路由器属于区域0
  7. 路由器C, D和E被称为区域边界路由器
  8. ABR连接着骨干区域和非骨干区域

    邻居状态机

邻居状态机的八大状态  
1. Down 还未启动时
2. Attempt 准备状态 帧中继网络中才会存在
3. Init 初始化状态 发出Hello进入这个状态
4. Two-Way状态 接收到邻居的Hello报文
  接口网络类型为多路访问时选举DR/BDR
5. Ex-start 发出DBD报文(前提情况下是选出DR)
6.Exchange  
7. Loading  
8. Full  

广播性多路访问, 非广播性多路访问

邻居状态机的八大状态情况

  1. Down 状态 此状态为还未启动时, 基础性内容

  2. Attempt 准备状态

    帧中继网络类型中存在,现基本淘汰

  3. Init 初始化状态

    发出Hello将进入这个状态

  4. Two-Way 状态

    接收到邻居的Hello报文, 且接口网络类型为(非)广播型多路访问时选举DR或BDR

  5. Ex-start 状态

    发出DBD报文确定主从Master

    第一类DBD报文(不包含LSA头部信息) 确定SEQ

    DD Sequence就是DBD报文的序列号

    I (Init)位 :如果置1, 则表示是第一个DBD报文

    M (More)位 :如果置1 ,则表示后续还有其他DBD报文需要交互

    MS (Master)位 :如果置1, 则表示自己是主(master)

    第一个DBD报文中,双方都会置为1

  6. Exchange状态

    第二类DBD报文(包含LSA头部信息) 确认SEQ后传递LSA头部信息

    使用Mster的DD Sequence开始传递LSA头部信息(隐式确认)

    回送DBD时将DD Sequence加1, 形成隐式的确认机制 直到M位置零为止

  7. Loding 状态 交互LSR和LSU

    LSR信息

    LSU报文信息 使用Seq来进行隐式确认 每30分钟泛红刷新一次LSA (Seq加1)

    Seq有多种增长方式

    1. 直线型增长方式
    2. 蚊香型增长方式
    3. 棒棒糖型增长方式

  1. Full 状态 运行SPF算法
DR/BDR选举规则

  1. 比较优先级 默认1 范围0~255 越大越优

    ` O表示弃权,不参与选举 255表示`

  2. 再比较Router ID, 越大越优

Router ID推选规则
  1. 手动配置
  2. 活跃的环回口中IP地址最大的
  3. 活跃的物理接口中IP地址最大的

DR/BDR具有非抢占性

选举MASTER只是为了确定序列号

网络类型
网络类型  
Loopback环回口  
point-to-point 串口 / 帧中继的点到点子接口  
broadcast BMA  
NBMA 帧中继  
point-to-multipoint 点对多点  
point-to-multipoint No-Broadcast 点对多点非广播  
OSPF隐式确认

OSPF报文:

两台路由启用后会互发Hello包 启用OSPF立刻进入Down状态 /邻居down Hello发送出去,进入第二状态 收到Hello则结束down状态,进入init状态 init 初始化状态Hello发送出去,进入第二状态 双向通信状态2WAY

选主从,看RID选主从,RID大为主,小为从

发送第一条DBD

  1. 选完后开始EXCHANGE 预交换

    我利用序号互相确认

sequenceDiagram
主 ->>  从: 主发送1过去
Note right of 主: 序号为1的DBD报文
从 -->> 主: 从发送1回来
Note right of 主: 重发的1代表确认
主 ->>  从: 主发送2过去
Note right of 主: 发送2代表收到发回1
从 -->> 主: 从发送2回来
Note right of 主: 重发的2代表确认
主 ->>  从: 主发送3过去
Note right of 主: 发送3代表收到发回2
从 -->> 主: 从发送3回来
Note right of 主: 重发的3代表确认

但是这种方法貌似会一直发送下去? 主为了确认收到了3,就会发送4

从确认收到了序号4就会重回一个4,主又会发送一次… …

所以,为了避免这种无休止的隐式确认

DBD就有一个叫做flag INIT XXX MS

init/ 是否还有更多的DBD/主or从

1/0 1就表示是1DBD.0就表示不是

标记是否为初始化DBD

X表示是否还有更多的DBD,写完就是1,否则0

Y字段表示是主还是从,主写1,从写0

隐式确认1

选主从

ying

等待40s ,等待网络中可能有新成员加入,时间到立刻选举DR

  1. Looding 加载LSA

互发LSR,互发LSU

形成LSDB

  1. FULL领接状态完成

全量同步LSDB.每30M同步一次3600S超时

两端MTU值不一直回导致,卡在EXSTART和EXCHANGE中

限制LSA条目数,超过这条目数,就会卡在Looding状态

OSPF报文类型

2018112904

报文类型 报文
Hello [打招呼] 打招呼 发现,建立和维护邻居关系
DBD [数据库描述] 菜单 LSA的头部信息
LSR [请求报文] 点菜 向邻居请求需要的LSA信息
LSU [更新报文] 上菜 向邻居通告被需要的LSA信息[你要什么我就给你发什么]
LS Ack [确认报文] 买单  
OSPF报文头部格式

2018112905

2018112906

Headr报文示例

2018112907

HELLO报文中主要的字段(参数)  
Router ID 路由器的RID
Hello and dead intervals ***** Hello和dead的时间
Neighbors 邻居信息
Area ID ***** 区域号
Router priority 路由接口优先级
DR IP address DR的IP
BDR IP address BDR的IP
authentication password ***** 认证密码
Stub area flag ***** 特殊区域标识

必要条件: 建立邻居的过程当中, 这四个必须是匹配的, 只有匹配了才能够建立邻接关系

起邻居要求

  1. RID不同
  2. Hello/dead 相同
  3. Area ID相同
  4. 认证相同
  5. 末节区域相同
  6. MA网络中掩码相同

邻居状态机*

  1. Down
  2. Attempt 准备状态 这个状态在帧中继网络中才有
  3. Init 初始化状态
  4. Two-Way状态
  5. Ex-start
  6. Exchange
  7. Loading
  8. Full

OSPF系列2 LSA链路状态通告

  P2P P2MP P2MP NB BMA NBMA
P2P OK        
P2MP   OK      
P2MP NB     OK    
BMA       OK  
NBMA         OK

建立OSPF邻居过程中,没有网络类型概念, 网络类型没有关系

P2P和BMA Hello 为10 Dead为40

其他三种网络类型(不包括环回) Hello时间为30 Dead时间为120

起邻居和能不能传递路由是两码事, 不代表邻居Full状态了就一定能够传递路由

P2MP NB 要敲个never,才能发送Hello报文的

点对点和广播性虽然能能够启动邻居, 但是路由无法传递的,LSA类型问题

LSA

LSU内部的信息

类别 名称 描述  
1 路由器LSA 区域内Router产生,描述了路由器所有接口,链路和Cost值。只能在本区域内泛洪  
2 网络LSA 由DR产生,报文包括了七7连接的所有Router的RouterID, 其中包含了自己的RouterID  
3 网络汇总LSA 可以通知本区域内的路由器通往区域外的路由信息。默认路由也被通告。 Link ID 为目标网段的ID  
4 ASBR汇总LSA (ASBR summary LSA) 也是由ABR产生, 但是它是一条主机LSA,指向ASBR的路由器  
5 自治系统外部汇总LSA 由ASBR产生, 告诉本自治区的路由器通往外部自治区的路径。  
7 NSSA外部LSA 由ASBR产生, 几乎和LSA5通告是相同的, 但NSSA外部LSA通告仅仅在始发这个NSSA外部LSA通告的非纯末梢区域内部进行泛洪。  

  • 1类LSA Router LSA

    产生者: 所有路由器

    作用: 通告自身直连接口的信息

    通告范围: 仅限于本区域

    在不需要选举DR的网络中:类似于环回口,的1类LSA中包含掩码

    需要选举DR的1类LSA中, 不带有掩码

    2018112908

  • 2 类LSA Network LSA

    只有需要选举DR的网络类型中才会出现2类LSA

    产生者: DR 故:若在点对点网络环境中, 没有产生DR,则没有二类LSA

    作用: 通告掩码

    范围: 本区域

    2018112909

  • 三类LSA Summary LSA

    产生者: ABR

    作用: 汇总本区域的1和2类通告给其他区域

    通告范围: 整个OSPF网络

    注: 本质是路由信息,具有一定的距离矢量特性 非骨干区域禁止传递3类LSA

    20181129010

  • 五类LSA External LSA自治系统外部汇总LSA

    产生者: ASBR

    作用; 通告外部路由信息

    通告范围: 整个OSPF网络

2018112911

  • 四类LSA ASBR Summary LSA

    产生者: ASBR所在区域的ABR

    作用; 通告ASBR的位置

    2018112912

  • 七类LSA NSSA External LSA

RID要保证它的唯一性 标识符 防环 LS 自我介绍 详尽学习LSA类型前,我们先了解 LSA为什么要分类?

LSDB太大 减少区域内的LSDB

  1. 把所有区域中的LSDB减小
专业术语 注释
链路状态通告 (LSA Link State Advertisement) LSA描述了路由所有的链路, 接口, 路由的邻居以及链路状态信息
LSDB（Link State Database ） 链路状态数据库用于存放LSA
   
末梢区域 (Stub Network) 指没有和其他路由器相连的网络
keepalive 邻居之间交换的Hello数据包称为keepalive 。
   
   
   
   
  1. 每一台收到邻居路由器发出的LSA的路由器发出的LSA的路由器都会把这些LSA记录在它的链路状态数据库当中,并且发送一份LSA的拷贝给该路由器的其他所有邻居 。

Router-id得到过程

  1. 如果有手工配置的RID,那么就使用RID

  2. 如果没有手工配置的RID,路由器就取它环回口(loopback)接口上数值最高的IP地址

  3. 如果路由器没有配置IP地址的loopback接口,那么路由器将选取它所有的物理接口上数值最高的IP地址。用作路由器ID的接口不一定非要运行OSPF协议 。

    使用loopback接口作为路由器ID有两个好好处 :

    • loopback接口比任何其他物理接口更稳定。一旦路由器启动成功,这个换回接口就处于活动状态,只有整个路由器失效时,它才会失效 。

    • 网络管理员在预先分配和识别作为路由器ID的地址时有更多的回旋余地 。

Hello协议

Hello 协议服务于以下几个目的:

  • 它是发现邻居路由器的方法;
  • 在两台路由器成为邻居之前,需要通告这两台路由器必须相互认可的几个参数;
  • Hello 数据包在邻居路由器之间担当keepalive的角色

LSA类型

类别 名称 描述
1 路由器LSA 区域内Router产生, 描述了路由器所有接口 , 链路和Cost值, 只能在本区域内泛洪 。
2 网络LSA 由DR产生, 报文包括了其链接的所有Router的routerID ,其中包含自己的RouterID 。
3 网络汇总LSA 可以通知本区域内的路由器通往区域外的路由信息。
4 ASBR汇总LSA(ASBR Summary LSA) 也是由ABR产生, 但是它是一条主机LSA,指向ASBR路由器
5 自治系统外部汇总LSA 由ASBR产生, 告诉本自治区的路由去通往外部自治区的路径 。
6 NSSA外部LSA 由ASBR产生, 几乎和LSAS通告是相同的, 但NSSA外部LSA通告仅仅在始发这个NSSA外部LSA通告的非纯末梢区域内部进行泛洪 。

**1. 1类LSA Router LSA **

1.# 产生者 : 所有路由器 2.# 作用 : 通告自身直连接口的信息 3.# 通告范围 : 仅限本区域 注: 在需要选举DR得网络中1类LSA不包含掩码

只允许在本区域内泛洪, 不允许跨越ABR 。

Link ID 是本来路由器的RID

ADV ID 是本路由器的RID

环回口 : stub net ,IP 大致, mask (32位) ,metric

MA网络接口: Transit Network ,Dr的IP, 本地IP metric

P2P网络;: another Router(P2P) NID RID ,本地IP ,metric

2. 2类LSA Network LSA

产生者 : DR

只有需要选举DR 的网络中 才有二类LSA

通告范围 :

补充一类LSA中对MA网络的描述 : 掩码, 成员RID

在相同区域中, 所有路由器会同步1,2类LSA

3类LSA

LSA变成路由 再重新打包变成LSA

描述的内容包括: 网络号,

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