OSPF基本原理、OSPF单区域、多区域与特殊区域 |
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OSPF基本原理、OSPF单区域、多区域与特殊区域
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目录 OSPF基本原理 OSPF协议概述 OSPF工作原理 OPSF的报文类型 OSPF单区域 OSPF多区域 特殊区域 Stub区域(末梢区域） Totally stub（完全末梢区域） NSSA区域 （not so stub area - 不那么末梢的区域） Totally NSSA（完全不那么末梢的区域） 预告： OSPF基本原理背景：随着企业的发展网络的规模越来越大，公司内的网段越来越多，如果想要实现批次之间的互通，就得依靠大量的路由器和路由条目，工作量庞大并且随着网络的扩展，后期管理难度增大。 不同网段互通，需要在每个路由器上配置新增加的网段，如果想删除某个网段，也需要在所有路由器上进行删除，工作量庞大，导致后期网络管理的不易。 解决方案：在路由器之间运行动态路由协议，让路由器之间自动的学习和分享彼此的路由表信息，每个路由器都独立的计算出一个去往目标网段的最好路由。 动态路由协议的特点： 减少后期网路管理任务，避免人为的配置错误在设备之间传输路由，会占用少量的网络宽带动态路由协议的类型： 内部网关协议（IGP）：在同一公司内部运行的路由协议，如RIP、ISIS、OSPF外部网关协议（EGP）：主要应用在大型规模的网络之间，BGP OSPF协议概述OSPF协议（open shortest path first），开放式最短路径优先协议，该协议的目标是以最快的速度，计算一个去往目标网络，最短的，无环的路径 OSPF协议属于OSI模型第三层，属于公有标准协议OSPF的数据包，包含在IP头部后面，协议号为89OSPF支持企业网络的层次化设计，将网络分为2层 OSPF工作原理 建立邻居表：包含的是与自己建立邻居关系的OSPF路由器同步数据库：包含的都是链路状态信息（LSA: link state advertisement - 链路状态通告）计算路由表，每个路由器根据自己数据库中的链路状态信息，计算OSPF的路由表 OPSF的报文类型 OSPF报文类型描述Hello 用于发现、建立、维护和拆除OSPF邻居；数据库描述报文（DD）用于发送OSPF数据库条目的简要信息、高效、稳定的时下你数据库同步链路状态请求报文（LSU）用于请求自己数据库中没有的链路状态通告信息（LSA）链路状态更新报文（LSU）用于回应LSR报文，其中包含的是详细的链路状态通告（LSA）链路状态确认报文（LSAck）用于对LSR和LSU报文确认，实现LSR和LSU报文的可靠传输 OSPF单区域
如图配置网络 在路由器上启用OSPF协议 @R1 [R1]ospf [R1-ospf-1]area 0 [R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.12.0 0.0.0.255 [R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.1.0 0.0.0.255 @R2 [R2]ospf 2 [R2-ospf-2]area 0 [R2-ospf-2-area-0.0.0.0]network 192.168.12.0 0.0.0.255 [R2-ospf-2-area-0.0.0.0]network 192.168.23.0 0.0.0.255 [R2-ospf-2-area-0.0.0.0]network 192.168.2.0 0.0.0.255 [R2-ospf-2-area-0.0.0.0]quit @R3 [R3]ospf 3 [R3-ospf-3]area 0 [R3-ospf-3-area-0.0.0.0]network 192.168.3.0 0.0.0.255 [R3-ospf-3-area-0.0.0.0]network 192.168.23.0 0.0.0.255 [R3-ospf-3-area-0.0.0.0]quit经过上面的配置，网络中的主机就可以互通 查看邻居表 [R2]dis ospf peer brief OSPF Process 2 with Router ID 192.168.2.254 Peer Statistic Information ---------------------------------------------------------------------------- Area Id Interface Neighbor id State 0.0.0.0 GigabitEthernet0/0/1 192.168.1.254 Full 0.0.0.0 GigabitEthernet0/0/0 192.168.3.254 Full ---------------------------------------------------------------------------- [R2]参数解释： OSPF Process 2：进程号，如果不写，默认是1，取值范围为1-65535, 作用：在路由器本地区分不同的OSPF协议，同一个路由器上，不同进程的OSPF协议是互相隔离，不能互通。Router-ID：OSPF为区分不同的路由器，为每个OSPF路由器取得一个名字，确定Router-ID的方式有两种 手动指定：OSPF { 进程号 } router-id 1.1.1.1自动选举：首先选择IP地址大的逻辑端口的IP地址，其次选择IP地址大的那个物理端口的IP地址。Area ID：区域号，在OSPF网络中，一定需要用到区域号，OSPF协议通过区域号对网络进行分层，区域号取值空间为0-4294967295，但是分为两种类型：骨干区域，即0区域，非骨干区域，即非0区域。并且所有的非骨干区域，必须与骨干区域 “直接相连” 。Neighbor id，表示的是邻居设备的router-idState，表示的是邻居的状态，最终完美状态是FULL init 初始化状态two-way 双向通信状态exstart 交换初始化状态exchange 交换loading 加载full 完美状态单区域总结 企业内网，如果仅仅配置一个区域，那必须是OSPF区域0，主干区域OSPF进程号的作用是：在同一个额路由器上区分不同的OSPF协议，不同路由器上的进程号可以相同也可以不相同。OSPF的Router-ID用于标识不同的路由器们必须确保全网唯一OSPF Ruter-id最大特点：稳定。一旦确定，就无法修改，除非重启OSPF协议或者重启路由器OSPF邻居表中的状态必须是Full，才能互相学习对方的路由 OSPF多区域企业内网规模越来越大，网络的稳定性，扩展性以及管理工作，受到越来越大的考验，为了增强网络的稳定性以及扩展性，简化网络管理和故障排查工作，引入OSPF多区域
路由器的类型： 骨干区域路由器：路由器的所有接口，都属于骨干区域的路由器非骨干区域路由器：路由器的所有借口，都属于非骨干区域区域边界路由器：同时连接着骨干区域和非骨干区域的路由去自治系统边界路由器：具有产生外部路由能力的路由器
OSPF区域的类型： 骨干区域：area 0非骨干区域： 普通区域特殊区域：Stub区域、完全Stub区域、NSSA区域、完全NSSA区域所有的非骨干区域，必须与骨干区域直接相连，否则区域之间无法互通 案例1： 如图连接并配置设备接口IP地址将R1和R2属于设置为区域12，R5、R6设置为区域56将区域R2/3/4/5设置为区域0，最终实现PC1和PC2的互通
配置各个路由器接口和PC的ip地址 配置OSPF R1 R2 R3 R4 R5 R6 R1： [AR1]ospf 1 router-id 1.1.1.1 [AR1-ospf-1]area 12 [AR1-ospf-1]silent-interface g0/0/1 //静默接口 不发送也不接收ospf报文 [AR1-ospf-1-area-0.0.0.12]network 192.168.1.0 0.0.0.255 //将接口宣告进ospf 1 area 12 [AR1-ospf-1-area-0.0.0.12]network 192.168.12.0 0.0.0.255 R2: [AR2]ospf 1 router-id 2.2.2.2 [AR2-ospf-1]area 12 [AR2-ospf-1-area-0.0.0.12]network 192.168.12.0 0.0.0.255 [AR2-ospf-1]area 0 //将接口宣告进ospf 1 area 0 骨干区域 [AR2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.23.0 0.0.0.255 R3: [AR3]ospf 1 router-id 3.3.3.3 [AR3-ospf-1]area 0 [AR3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.23.0 0.0.0.255 [AR3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.34.0 0.0.0.255 R4: [AR4]ospf 1 router-id 4.4.4.4 [AR4-ospf-1]area 0 [AR4-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.34.0 0.0.0.255 [AR4-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.45.0 0.0.0.255 R5: [AR5]ospf 1 router-id 5.5.5.5 [AR5-ospf-1]area 0 [AR5-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.45.0 0.0.0.255 [AR5-ospf-1-area-0.0.0.0]q [AR5-ospf-1]area 56 [AR5-ospf-1-area-0.0.0.56]network 192.168.56.0 0.0.0.255 R6： [AR6]ospf 1 router-id 6.6.6.6 [AR6-ospf-1]silent-interface g0/0/01 [AR6-ospf-1]area 56 [AR6-ospf-1-area-0.0.0.56]network 192.168.56.0 0.0.0.255 [AR6-ospf-1-area-0.0.0.56]network 192.168.2.0 0.0.0.255 [AR6-ospf-1-area-0.0.0.56]验证与测试
OSPF常用的查询命令 display ospf peer brief -> 查看邻居表 display ospf brief -> 查看设备角色 display ip routing-table -> 查看路由表 display ip routing-table protocol ospf -> 查看OSPF路由 display ip interface brief -> 查看接口IP地址信息 reset ospf process -> 重启 OSPF 进程 ospf {进程号} router-id {x.x.x.x} ->配置router-id import-route {类型} -> 导入OSPF外部路由 default-route-advertise ->产生OSPF默认路由 特殊区域背景：
在上述的拓扑中，我们为了确保企业内网和外部网络互通，我们在企业的边界设备上（R6）通过“Import-route”这种方式宣告了外网路由进入到企业内网，从而实现了互通。 但是，我们发现：通过import-route 方式宣告的路由，被称之为OSPF外部路由。并且这种外部路由(O_ASE)，可以在整个 OSPF 网络中任意的传输。ospf计算外部路由是通过External LSA计算出来的 那么，一旦这种外部路由，非常的不稳定。就会导致全网的OSPF路由器都会不稳定。但是，在企业内网通常又会存在很多重要的区域，希望不要受到不稳定的链路的影响（即保护特定的区域），即，所谓的特殊区域，指的就是那些不要外部路由的区域 R7： [AR7]ip route-static 0.0.0.0 0 192.168.67.6 [AR7] R6： [AR6]ip route-static 192.168.3.0 24 192.168.67.7 [AR6-ospf-1]import-route static 查看R1的OSPF路由表 dis ip routing-table protocol ospf Route Flags: R - relay, D - download to fib ------------------------------------------------------------------------------ Public routing table : OSPF Destinations : 6 Routes : 6 OSPF routing table status : Destinations : 6 Routes : 6 Destination/Mask Proto Pre Cost Flags NextHop Interface 192.168.2.0/24 OSPF 10 6 D 192.168.12.2 GigabitEthernet0/0/0 192.168.3.0/24 O_ASE 150 1 D 192.168.12.2 GigabitEthernet0/0/0 192.168.23.0/24 OSPF 10 2 D 192.168.12.2 GigabitEthernet0/0/0 192.168.34.0/24 OSPF 10 3 D 192.168.12.2 GigabitEthernet0/0/0 192.168.45.0/24 OSPF 10 4 D 192.168.12.2 GigabitEthernet0/0/0 192.168.56.0/24 OSPF 10 5 D 192.168.12.2 GigabitEthernet0/0/0 OSPF routing table status : Destinations : 0 Routes : 0 Stub区域(末梢区域） 场景：如果想保护一个区域，不要收到外部路由的影响，就可以配置为stub区域配置原则:整个区域中的所有路由器，都必须使用下面的相同的命令将区域12配置为 stub 区域。 [AR2]ospf [AR2-ospf-1]area 12 [AR2-ospf-1-area-0.0.0.12]stub [AR1]ospf [AR1-ospf-1]area 12 [AR1-ospf-1-area-0.0.0.12]stub -------------------------------------------------- 没有配置之前，我们可以在区域12的R1上看到 O_ASE的路由 在配置之后，我们在区域12的R1上就再也看不到 O_ASE的路由 ----------------------------------------------- display ospf brief ->查看某个特定的区域的类型 Area: 0.0.0.12 Area Flag:stub Totally stub（完全末梢区域） 场景：保护一个区域不要受到外部链路影响，同时也不要受到其他区域的链路的影响。配置 步骤： 1.配置为stub区域 2.配置该区域的ABR，不要发送区域之间的路由 1： [AR2]ospf [AR2-ospf-1]area 12 [AR2-ospf-1-area-0.0.0.12]stub [AR1]ospf [AR1-ospf-1]area 12 [AR1-ospf-1-area-0.0.0.12]stub [AR2-ospf-1-area-0.0.0.12]stub no-summary 此时，在区域12中的R1上没有外部路由，有没有其他区域的路由。只有区域内的路由 以及ABR自动产生的1个默认路由,指导数据包转发 [AR1]dis ip routing-table protocol ospf Route Flags: R - relay, D - download to fib ------------------------------------------------------------------------------ Public routing table : OSPF Destinations : 1 Routes : 1 OSPF routing table status : Destinations : 1 Routes : 1 Destination/Mask Proto Pre Cost Flags NextHop Interface 0.0.0.0/0 OSPF 10 2 D 192.168.12.2 GigabitEthernet0/0/0 OSPF routing table status : Destinations : 0 Routes : 0 [AR1] Stub区域，不会受到外部链路的不稳定的影响ABR会自动产生一个默认路由，确保该区域与外部链路及其他区域互通在Stub区域基础上，更加优化的方案是：ToTally Stub区域在Totally Stub 区域中的设备，不会受到外部链路及其他区域的链路的影响，确保该区域更加稳定和安全 NSSA区域 （not so stub area - 不那么末梢的区域） 场景：想保护一个区域不受到外部链路的影响，自己本区域还能引入外部路由。既保持了Stub区域的特点，该类型的区域内的设备，还可以引入外部路由，是NSSA LSA的形式
将区域12配置为NSSA区域，在区域12上配置 R2： [R2-ospf-1]area 12 [R2-ospf-1-area-0.0.0.12]undo stub 撤销stub [R2-ospf-1-area-0.0.0.12]nssa R1： [R1-ospf-1]import-route direct [R1-ospf-1]area 12 [R1-ospf-1-area-0.0.0.12]undo stub [R1-ospf-1-area-0.0.0.12]nssa [R1-ospf-1]dis ip routing-table protocol ospf Route Flags: R - relay, D - download to fib ------------------------------------------------------------------------------ Public routing table : OSPF Destinations : 6 Routes : 6 OSPF routing table status : Destinations : 6 Routes : 6 Destination/Mask Proto Pre Cost Flags NextHop Interface 0.0.0.0/0 O_NSSA 150 1 D 192.168.12.2 GigabitEthernet 0/0/0 192.168.2.0/24 OSPF 10 6 D 192.168.12.2 GigabitEthernet 0/0/0 192.168.23.0/24 OSPF 10 2 D 192.168.12.2 GigabitEthernet 0/0/0 192.168.34.0/24 OSPF 10 3 D 192.168.12.2 GigabitEthernet 0/0/0 192.168.45.0/24 OSPF 10 4 D 192.168.12.2 GigabitEthernet 0/0/0 192.168.56.0/24 OSPF 10 5 D 192.168.12.2 GigabitEthernet 0/0/0 OSPF routing table status : Destinations : 0 Routes : 0在NSSA区域查看R1的路由表，此时已经不存在区域56引入的外部路由（192.168.3.0的路由条目） 在其他区域的路由器上查看路由 dis ip routing-table protocol ospf Route Flags: R - relay, D - download to fib ------------------------------------------------------------------------------ Public routing table : OSPF Destinations : 6 Routes : 6 OSPF routing table status : Destinations : 6 Routes : 6 Destination/Mask Proto Pre Cost Flags NextHop Interface 192.168.1.0/24 OSPF 10 5 D 192.168.45.4 GigabitEthernet 0/0/1 192.168.2.0/24 OSPF 10 2 D 192.168.56.6 GigabitEthernet 0/0/0 192.168.12.0/24 OSPF 10 4 D 192.168.45.4 GigabitEthernet 0/0/1 192.168.23.0/24 OSPF 10 3 D 192.168.45.4 GigabitEthernet 0/0/1 192.168.34.0/24 OSPF 10 2 D 192.168.45.4 GigabitEthernet 0/0/1 192.168.110.0/24 O_ASE 150 1 D 192.168.45.4 GigabitEthernet 0/0/1 OSPF routing table status : Destinations : 0 Routes : 0 NSSA区域的特点：不接收其他区域的设备产生的外部路由，但是本区域设备自己可以产生外部路由ABR会自动产生一个默认路由，确保该区域可以与外部链路互通该区域依然会受到其他区域链路不稳定所造成的影响 Totally NSSA（完全不那么末梢的区域） 在NSSA区域的ABR上配置，确保该区域上不包含“区域之间的链路”，从而避免该区域受到其它区域的影响 [R2-ospf-1]area 12 [R2-ospf-1-area-0.0.0.12]nssa no-summary查看totally nssa区域路由表 dis ip routing-table protocol ospf Route Flags: R - relay, D - download to fib ------------------------------------------------------------------------------ Public routing table : OSPF Destinations : 1 Routes : 1 OSPF routing table status : Destinations : 1 Routes : 1 Destination/Mask Proto Pre Cost Flags NextHop Interface 0.0.0.0/0 OSPF 10 2 D 192.168.12.2 GigabitEthernet 0/0/0 OSPF routing table status : Destinations : 0 Routes : 0此时在R1上只存在直连路由和一条缺省缺省路由。 此时，在区域1中的R1/R2上没有外部路由，也没有其他区域的路由。 只有区域内的路由 以及 ABR自动产生的1个默认路由 同时， 还有自己的区域路由器（R1）引入的外部路由。 此时，R1/R2的路由器上： 包含了本区域的路由-OSPF，比如 192.168.12.0/24 或者 192.168.23.0/24 , OSPF包含了R1产生的外部路由 - 比如 192.168.110.0/24 ， 类型是 O_NSSA包含了一个 ABR 产生的 OSPF 默认路由 : 0.0.0.0/0 ,类型是 OSPF不包含其他区域的OSPF路由 - 比如 192.168.34.0/24也不包含其他区域产生的OSPF外部路由 - 比如 0.0.0.0/0 类型是 O_ASE 预告：下一篇来说一下OSPF的报文、数据库和一些理论 |
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