OSPF

1. 概述

支持中大型IGP，以组播的形式发送LSU，组播地址为224.0.0.5和224.0.0.6，见第5部分。管理距离为110
OSPF为进程级的路由协议，不同进程号不影响建立邻接关系。
OSPF报文确认方式：隐式确认（使用相同报文回复，序列号相同）和显式确认（单独报文回复）。

RID，唯一标示一台路由器，可以：
- 1，手动配置；
- 2，选UP环回口最大IP地址；
- 3，物理接口最大的UP口（不一定非要运行OSPF）。
- 即使回环口、物理口down之后，RID不会改变。

2. 区域

2.1 两类区域

区域的划分基于端口，可以缩小路由表项，减少LSA泛洪。

主干区域：transit area或者area 0
非主干区域：regular area

所有非主干区域必须连接到主干区域上

2.2 特殊区域

2.2.1 Stub Area

将4、5类LSA过滤，即过滤OSPF外部路由信息；
注入一条拥有默认路由的3类LSA到该区域。

配置建议：只有一个ABR；保证该区域所有路由器均配置Stub属性；不允许有ASBR；不允许在Area 0；不允许有虚链路。

2.2.2 Totally Stubby Area

将3、4、5类LSA过滤，即过滤域间路由以及OSPF外部路由；
注入一条拥有默认路由的3类LSA到该区域。

2.2.3 NSSA Area

将4，5类LSA过滤，即过滤OSPF非本区域重分发进入的外部路由信息；
不会注入一条拥有默认路由的3类LSA到该区域；
通过ASBR重分发进入OSPF的路由转化为7类（nssa-external）LSA，可以在NSSA区域内传递；
RID较大的ABR会将7类LSA转换成5类LSA在其他区域进行传递。

2.2.4 Total NSSA Area

将3，4，5类LSA过滤，即过滤域间路由以及OSPF非本区域重分发进入的外部路由信息；
注入一条拥有默认路由的3类LSA到该区域；
通过ASBR重分发进入OSPF的路由转化为7类（nssa-external）LSA，可以在NSSA区域内传递（同NSSA）；
RID较大的ABR会将7类LSA转换成5类LSA在其他区域进行传递（同NSSA）。

2.2.5 四种特殊区域对比

区域	过滤掉的LSA	拥有的LSA
Stub	4, 5	1, 2, 3
Totally Stub	3, 4, 5	1, 2, 3(一条)
NSSA	4, 5	1, 2, 3, 7
Totally NSSA	3, 4, 5	1, 2, 3(一条), 7

3. 路由计算

3.1 路由表优先级

O（域内路由） > O IA（域间路由） > O E1 > O E2（重分发路由，LSA5） = O N1 > O N2（重分发路由，LSA7）

3 .2 路由计算

域内的每台路由器有完全一致的LSDB，并可以将自己作为root，根据Dijkstra计算路径。通过分段带宽，COST计算方式为(10^8)/(BW(bit/s))，可以通过命令auto-cost reference-bandwidth来修改10^8的值。
E, N路由为外部路由重分发进入OSPF的路由，E1, N1类型的路由会计算OSPF和外部的cost值，而E2, N2只会计算OSPF外部的值

3.3 路由计算举例

拓扑如下所示，环回口的cost为1

R1(11)↔(12)R2(13)↔(14)R3(15)↔(16)R4

每个路由器有一个环回口，R1的环回口的地址为1.1.1.1

R1的路由表中

路由条目	Metric
1.1.1.1	0
12.1.1.0	0
2.2.2.2	1+11=12
3.3.3.3	1+13+11=25
4.4.4.4	1+15+13+11=40
23.1.1.0	13+11=24
34.1.1.0	15+13+11=39

R4的路由表中

路由条目	Metric
4.4.4.4	0
34.1.1.0	0
1.1.1.1	1+12+14+16=43
2.2.2.2	1+14+16=31
3.3.3.3	1+16=17
12.1.1.0	12+14+16=42
23.1.1.0	14+16=30

如果R4的loopback接口是重分发进入的，并且指定重分发进入的metric-type为2，则在R1的路由表中，其cost为20（默认20）；
若其重分发metric-type为1，则cost为100 + 15 + 13 + 11 = 139

4. 邻接关系

4.1 必要条件

相同的Hello、Dead时间；
相同的Area；
相同的认证类型和密钥；
相同的STUB标识；
相同MTU；
相同网络类型。

4.2 8类邻接关系

Down，接口刚被宣告进入OSPF，即没有发送，也没有收到hello报文；
Attempt，只发生NBMA网络中，使用单播更新，发送HELLO分组，但从邻居没有收到任何信息。
Init，路由器一方发送了hello报文，但是不知道对方是否收到；
- 或者只有一方收到的另一方的HELLO数据包，并且在邻居字段中收到对方的route-id.
2-way，双方都收到neighbor字段有自己的RID的hello报文；
- 此时开始DR/BDR的选举；
Exstart，交互三个不带LSA的DBD，选出Master/Slave。
- 接口MTU不一致会一直卡在这一状态。接口使用命令ip ospf mtu-ignore忽略MTU检查；
Exchange，主从关系确立后，开始交换DBD报文，即所有LSDB的摘要信息；
Loading，路由器与邻居之间相互发送LSR报文、LSU报文、LSAck报文。
Full，LSDB同步完成。

4.3 MA网络邻接关系

MA网络DR和BDR可以建立full邻接关系，others建立2-way邻接关系。

5. LSA

OSPF是通过传递LSA来获取整个网络的拓扑信息的，当邻居关系达到Loading，或者受到邻居发来的LSR时，路由器会将LSA封装到LSU中传递给邻居，或者将其泛洪。
每30分钟发一次，且都有序列号，最大为0x80000001，最小为0x7fffffff。
当一个接口被宣告进入OSPF进程中，该端口会开始监听发往224.0.0.5的流量。MA网络中，DR和BDR会监听发往224.0.0.6的流量，DR Other利用224.0.0.6地址传递LSA，DR会将其进行综合，再利用224.0.0.5地址分发给大家。

5.1 Router LSA

通告者：每台属于一个区域的路由器都会通告一条；
传播范围：区域以内
内容：本地接口拓扑信息。
MA网络中，会有DR的RID和本地接口的信息。Link-ID：为DR的RID；
P2P网络中，会有两条链路信息，一种是P2P消息，包含有对端RID和本地接口信息，Link-ID为对端接口的地址；另一条是stub信息，会有链路的网络前缀和子网掩码，Link-ID为该链路的网络号。

5.2 Network LSA

通告者：DR
传播范围：区域内
内容：MA网络中所连接的路由器以及掩码
Link-ID：DR的接口地址

5.3 Summary Network LSA

通告者：ABR
传播范围：除该区域以外的区域
内容：一条域间路由
Link-ID：路由前缀
ADV Router：ABR的RID

5.4 Summary ASB LSA

通告者：与ASBR在同一区域的ABR
传播范围：除该区域以外的区域
内容：描述ASBR所在位置
Link-ID：ASBR的RID
ADV Router：ABR，且会因跨区域而更改为本区域的ABR

5.5 External LSA

通告者：ASBR
传播范围：整个OSPF区域
内容：一条OSPF区域外路由条目
Link-ID：路由前缀
查看边界路由器：show ip ospf border-routers

5.6 Group Membership LSA

5.7 NSSA External LSA

通告者：ASBR
传播范围：NSSA
内容：一条OSPF域外路由条目

6. 报文类型

Hello 用于建立和维护邻居关系。

时间间隔10s或者30s，取决于链路类型。乘以4为dead和wait时间。Hello时间可以修改，在接口下使用命令：ip ospf hello-interval 12，hello时间改为12秒，wait和dead时间自动改为48s；而单独修改wait和dead时间，hello时间不会跟着被修改。其还可以选择DR和BDR。

DBD 用于传递LSDB，其包含LSA的包头、使用隐式确认。DBD中的flag位，I->M->M/S。
LSR 链路状态请求，用LSU确认
LSU 链路状态更新，使用LSAck确认
LSAck 链路状态确认。

请参考：OSPF报头及各种报文格式

7. DR与BDR

MA网络中，第一台到达2-way状态的路由器宣布开始选择DR、BDR。

7.1 选择原则

优先级较高的端口，默认为1，范围是0-255，0代表不参选DR、BDR；
该接口的路由器有较高的RID

7.2 特点

DR、BDR具有非抢占性；
DR掉线之后，BDR成为DR，新的BDR需要在DR Other中选择；
每个单独的MA网络，选择DR与BDR是单独进行的；
如果一个MA网络中没DR、BDR，该网段中不会收发LSA；

8. 路由汇总

域间汇总：在ABR上部署，对3类LSA的汇总，命令：area 0 range 0.0.0.0 0.0.0.0。会生成Null 0路由；
域外汇总：在ASBR上部署，对5类LSA的汇总。命令：summary-address 0.0.0.0 0.0.0.0。会产生Null 0路由。

9. 连接非直连的普通区域和骨干区域

如何连接：area2 -- area 1 -- area 0

两个OSPF进程相互重分布；
使用隧道技术，Tunnel；
使用OSPF虚拟链路：在两个ABR之间建立虚拟链路，配置举例：

基础配置：
R1:
interface Loopback0
    ip address 1.1.1.1 255.255.255.255
!
interface FastEthernet0/0
    ip address 12.1.1.1 255.255.255.0
    no shutdown
!
router ospf 110
    router-id 1.1.1.1
    network 0.0.0.0 255.255.255.255 area 0
!
R2:
interface Loopback0
    ip address 2.2.2.2 255.255.255.255
!
interface FastEthernet0/0
    ip address 12.1.1.2 255.255.255.0
    no shutdown
!
interface FastEthernet0/1
    ip address 23.1.1.2 255.255.255.0
    no shutdown
!
router ospf 110
    router-id 2.2.2.2
    network 2.2.2.2 0.0.0.0 area 0
    network 12.1.1.2 0.0.0.0 area 0
    network 23.1.1.2 0.0.0.0 area 23
!
R3:
interface Loopback0
    ip address 3.3.3.3 255.255.255.0
!
interface FastEthernet0/1
    ip address 23.1.1.3 255.255.255.0
    no shutdown
!
router ospf 110
    router-id 3.3.3.3
    network 3.3.3.3 0.0.0.0 area 23
    network 23.1.1.3 0.0.0.0 area 23
!
配置虚链路：
R3:
interface Loopback10
    ip address 10.10.10.3 255.255.255.255
    description add_to_area_10_to_simulate_vir_link
!
router ospf 110
    network 10.10.10.3 0.0.0.0 area 10
    area 23 virtual-link 2.2.2.2 ! 在area 23中穿越
!
R1:
router ospf 110
    area 23 virtual-link 3.3.3.3 ! 在area 23中穿越

10. 认证

链路级明文认证：

! 在链路两端做相同的配置
int fa0/0
    ip ospf authentication
    ip ospf authentication-key link_plain_text

链路级密文认证：

! 在链路两端做相同的配置
int fa0/0
    ip ospf authentication message-digest
    ip ospf message-digest-key 13 md5 link_md5_key

区域级明文认证：

! 所有在该区域的路由器做相同配置
router ospf 110
    area 0 authentication
! 在设备两（多）端做相同配置
int fa0/0
    ip ospf authentication-key area_plain_text

区域级密文认证：

! 所有在该区域的路由器做相同配置
router ospf 110
    area 0 authentication message-digest
! 在设备两（多）端做相同配置
int fa0/0
    ip ospf message-digest-key 12 md5 area_md5_key

虚链路级明文认证：

! 所有在该区域的路由器做相同配置
router ospf 110
    area 2 virtual-link 91.1.1.1 authentication
    area 2 virtual-link 91.1.1.1 authentication-key vir_link_plain_text

虚链路级密文认证：

! 所有在该区域的路由器做相同配置
router ospf 110
    area 2 virtual-link 91.1.1.1 authentication message-digest
    area 2 virtual-link 91.1.1.1 message-digest-key 12 md5 vir_link_md5_key

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1. 概述

2. 区域

2.1 两类区域

2.2 特殊区域

2.2.1 Stub Area

2.2.2 Totally Stubby Area

2.2.3 NSSA Area

2.2.4 Total NSSA Area

2.2.5 四种特殊区域对比

3. 路由计算

3.1 路由表优先级

3 .2 路由计算

3.3 路由计算举例

4. 邻接关系

4.1 必要条件

4.2 8类邻接关系

4.3 MA网络邻接关系

5. LSA

5.1 Router LSA

5.2 Network LSA

5.3 Summary Network LSA

5.4 Summary ASB LSA

5.5 External LSA

5.6 Group Membership LSA

5.7 NSSA External LSA

6. 报文类型

7. DR与BDR

7.1 选择原则

7.2 特点

8. 路由汇总

9. 连接非直连的普通区域和骨干区域

10. 认证

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2. 区域

2.1 两类区域

2.2 特殊区域

2.2.1 Stub Area

2.2.2 Totally Stubby Area

2.2.3 NSSA Area

2.2.4 Total NSSA Area

2.2.5 四种特殊区域对比

3. 路由计算

3.1 路由表优先级

3 .2 路由计算

3.3 路由计算举例

4. 邻接关系

4.1 必要条件

4.2 8类邻接关系

4.3 MA网络邻接关系

5. LSA

5.1 Router LSA

5.2 Network LSA

5.3 Summary Network LSA

5.4 Summary ASB LSA

5.5 External LSA

5.6 Group Membership LSA

5.7 NSSA External LSA

6. 报文类型

7. DR与BDR

7.1 选择原则

7.2 特点

8. 路由汇总

9. 连接非直连的普通区域和骨干区域

10. 认证