OSPF路由协议综述及其配置

keaide

路由器A:
RouterA(config)#interface serial 0
RouterA(config-if)#encapsulation hdlc
RouterA(config-if)#ip address 120.120.1.1 255.255.255.0
RouterA(config)#interface serial 1
RouterA(config-if)#encapsulation frame-relay
RouterA(config-if)#ip address 140.140.1.1 255.255.255.0
RouterA(config-if)#ip ospf network point-to-multipoint
路由器B:
RouterB(config)#interface serial 0
RouterB(config-if)#ip address 140.140.1.2 255.255.255.0
RouterB(config-if)#encapsulation frame-relay
RouterB(config-if)#ip ospf network point-to-multipoint

验证如下:
RouterA#show ip ospf interface s1

Serial1 is up, line protocol is up
    Internet Address 140.140.1.1/24, Area 1
    Process ID 100, Router ID 120.120.1.1, Network Type Point-To-Multipoint, Cost: 64  
    Transmit Delay is 1 sec, State: Point_To_Multipoint  
    Timer intervals configured,Hello 30, Dead 120, Wait 120, Retransmit 5
    Hello due in 00:00:11
    Neighbor count is 2, Adjacent neighbor count is 2
    Adjacent with neighbor 140.140.1.2
    Adjacent with neighbor 140.140.1.3
(略)

接下来再看看point-to-multipoint nonbroadcast模式,这个模式是RFC兼容的point-to-multipoint的扩展;邻居必须人工指定;不选举DR/BDR;使用在某些邻居不能自动发现的场合下

然后是broadcast模式,要选举DR/BDR

最后是point-to-point模式,使用在当NBMA网络中只存在2个节点的时候;不选举DR/BDR;每条点到点的连接处在同一个子网中;一般只和point-to-point subinterface结合使用


定义subinterface的命令如下:
Router(config)#interface serial [number.subinterface-number] {point-to-point | multipoint}
默认在point-to-point的帧中继subinterface的OSPF模式是point-to-point模式;在multipoint的帧中继subinterface的OSPF模式是NBMA(nonbroadcast)模式;在帧中继物理接口的OSPF模式也是NBMA模式

下图就是一个point-to-point subinterface的例子:
http://www.show-tym.com/image/note/200451213185585082.jpg


如图每条VC要求一个单独的子网

下图是一个multipoint subinterface的例子:
http://www.show-tym.com/image/note/20045121319382913.jpg

如图,第一个subinterface S1.1为point-to-point模式;OSPF把第二个multipoint subinterface S1.2当作NBMA模式

下图是几种模式的一个比较:
http://www.show-tym.com/image/note/200451213191410024.jpg

debug ip ospf adj:用来跟踪OSPF邻居信息

Types of OSPF Routers

当OSPF area过大的话,带来的负面影响有:
1.太过频繁的SPF计算,造成路由器CPU负载过重
2.路由表过大
3.LSDB过大
解决方案是划分层次化的area路由(hierarchical area routing),减少了SPF运算的频率,减小了路由表的体积,减少了LSU的负载

OSPF路由器的类型如下图:
http://www.show-tym.com/image/note/200451213192229365.jpg


internal routers:所有的接口在一个area里,拥有相同的LSDB
backbone router:至少一个有接口连接到area 0里,和internal routers保持相同的OSPF进程和算法
ABR:接口连接了多个area,每个接口保持它所连的area的单独的LSDB
ASBR:至少有一个接口连接到外部网络比如其他的AS,非OSPF网络
当然,一个路由器同时可以扮演上述多个角色

keaide

OSPF LSA Types

一些LSA的类型如下:
类型1:router LSA
类型2:network LSA
类型3/4:summary LSA
类型5:AS external LSA
类型6:multicast OSPF LSA,使用在OSPF多播应用程序里
类型7:使用在Not-So-Stubby area(NSSA)里
类型8:特殊的LSA用来连接OSPF和BGP
类型9/10/11paque LSA,用于今后OSPF的升级等

LSA类型1(router LSA),如下图:
http://www.show-tym.com/image/note/200451213193048970.jpg


类型1的LSA只在一个area里传播,不会穿越ABR.描述了和路由器直接相连的链路集体状态信息.RID鉴别类型1的LSA,LSA描述了链路的网络号和掩码(即link ID).另外类型1的LSA还描述了路由器是否是ABR或ASBR

类型1的LSA不同的链路类型的link ID如下:
1.point-to-point的link ID是邻居的RID
2.transit network的link ID是DR的接口地址
3.stub network的link ID是IP网络号
4.virtual link的link ID是邻居的RID

LSA类型2(network LSA),如下图:
http://www.show-tym.com/image/note/200451213193795300.jpg


类型2的LSA只在一个区域里传播,不会穿越ABR.描述了组成transit network的直连的路由器.transit network直连至少2台OSPF路由器.DR负责宣告类型2的LSA,然后在transit network的一个area里进行洪泛.类型2的LSA ID是DR进行宣告的那个接口的IP地址

LSA类型3(summary LSA),如下图:
http://www.show-tym.com/image/note/200451213194558820.jpg

类型3的LSA由ABR发出.默认OSPF不会对连续子网进行汇总.可在ABR上进行人工设定启用汇总.类型3的LSA可以在整个AS内进行洪泛

LSA类型4(summary LSA),如下图:
http://www.show-tym.com/image/note/200451213195581325.jpg


类型4的LSA只使用在area里存在ASBR的时候,类型4的LSA鉴别ASBR和提供到达ASBR的路由.类型4的LSA只包含了ASBR的RID信息.类型4的LSA由ABR生成,并在整个AS里进行洪泛

LSA类型5(external LSA),如下图:
http://www.show-tym.com/image/note/200451213201882605.jpg


类型5的LSA描述了到达外部AS的路由,由ASBR生成并在整个AS内洪泛
  
Interpreting the OSPF LSDB and Routing Table

使用show ip ospf database来查看OSPF的LSDB信息

一些route designator如下:
1.O:代表OSPF area内(intra-area)路由,为router LSA
2.O IA:在一个AS里的area之间(inter-area)的路由,为summary LSA
3.O E1/O E2:AS外路由,为external LSA

SPF算法根据LSDB运算出SPF树来决定最佳路径,步骤如下:
1.所有在各自的area里的路由器计算出最佳路径并放进路由表里,为LSA类型1和类型2.用O来标记
2.area之间的路由器计算出最佳路径,这些最佳路径是area间路由条目,或LSA类型3和LSA类型4.用O IA来标记
3.所有的除了stub area的路由器计算出到达外部AS的最佳路径(LSA类型5),标记为O E1或O E2

O E1和O E2的区别为是到达外部网络,前者要加内部cost,后者不加,如下图:
http://www.show-tym.com/image/note/20045162221920297.jpg

keaide

路由器A:
RouterA(config)#interface serial 0
RouterA(config-if)#encapsulation hdlc
RouterA(config-if)#ip address 120.120.1.1 255.255.255.0
RouterA(config)#interface serial 1
RouterA(config-if)#encapsulation frame-relay
RouterA(config-if)#ip address 140.140.1.1 255.255.255.0
RouterA(config-if)#ip ospf network point-to-multipoint
路由器B:
RouterB(config)#interface serial 0
RouterB(config-if)#ip address 140.140.1.2 255.255.255.0
RouterB(config-if)#encapsulation frame-relay
RouterB(config-if)#ip ospf network point-to-multipoint

验证如下:
RouterA#show ip ospf interface s1

Serial1 is up, line protocol is up
    Internet Address 140.140.1.1/24, Area 1
    Process ID 100, Router ID 120.120.1.1, Network Type Point-To-Multipoint, Cost: 64  
    Transmit Delay is 1 sec, State: Point_To_Multipoint  
    Timer intervals configured,Hello 30, Dead 120, Wait 120, Retransmit 5
    Hello due in 00:00:11
    Neighbor count is 2, Adjacent neighbor count is 2
    Adjacent with neighbor 140.140.1.2
    Adjacent with neighbor 140.140.1.3
(略)

接下来再看看point-to-multipoint nonbroadcast模式,这个模式是RFC兼容的point-to-multipoint的扩展;邻居必须人工指定;不选举DR/BDR;使用在某些邻居不能自动发现的场合下

然后是broadcast模式,要选举DR/BDR

最后是point-to-point模式,使用在当NBMA网络中只存在2个节点的时候;不选举DR/BDR;每条点到点的连接处在同一个子网中;一般只和point-to-point subinterface结合使用


定义subinterface的命令如下:
Router(config)#interface serial [number.subinterface-number] {point-to-point | multipoint}
默认在point-to-point的帧中继subinterface的OSPF模式是point-to-point模式;在multipoint的帧中继subinterface的OSPF模式是NBMA(nonbroadcast)模式;在帧中继物理接口的OSPF模式也是NBMA模式

下图就是一个point-to-point subinterface的例子:
http://www.show-tym.com/image/note/200451213185585082.jpg

keaide

如图每条VC要求一个单独的子网

下图是一个multipoint subinterface的例子:
http://www.show-tym.com/image/note/20045121319382913.jpg

如图,第一个subinterface S1.1为point-to-point模式;OSPF把第二个multipoint subinterface S1.2当作NBMA模式

下图是几种模式的一个比较:
http://www.show-tym.com/image/note/200451213191410024.jpg

debug ip ospf adj:用来跟踪OSPF邻居信息

Types of OSPF Routers

当OSPF area过大的话,带来的负面影响有:
1.太过频繁的SPF计算,造成路由器CPU负载过重
2.路由表过大
3.LSDB过大
解决方案是划分层次化的area路由(hierarchical area routing),减少了SPF运算的频率,减小了路由表的体积,减少了LSU的负载

OSPF路由器的类型如下图:
http://www.show-tym.com/image/note/200451213192229365.jpg


internal routers:所有的接口在一个area里,拥有相同的LSDB
backbone router:至少一个有接口连接到area 0里,和internal routers保持相同的OSPF进程和算法
ABR:接口连接了多个area,每个接口保持它所连的area的单独的LSDB
ASBR:至少有一个接口连接到外部网络比如其他的AS,非OSPF网络
当然,一个路由器同时可以扮演上述多个角色

OSPF LSA Types

一些LSA的类型如下:
类型1:router LSA
类型2:network LSA
类型3/4:summary LSA
类型5:AS external LSA
类型6:multicast OSPF LSA,使用在OSPF多播应用程序里
类型7:使用在Not-So-Stubby area(NSSA)里
类型8:特殊的LSA用来连接OSPF和BGP
类型9/10/11paque LSA,用于今后OSPF的升级等

LSA类型1(router LSA),如下图:
http://www.show-tym.com/image/note/200451213193048970.jpg


类型1的LSA只在一个area里传播,不会穿越ABR.描述了和路由器直接相连的链路集体状态信息.RID鉴别类型1的LSA,LSA描述了链路的网络号和掩码(即link ID).另外类型1的LSA还描述了路由器是否是ABR或ASBR

keaide

类型1的LSA不同的链路类型的link ID如下:
1.point-to-point的link ID是邻居的RID
2.transit network的link ID是DR的接口地址
3.stub network的link ID是IP网络号
4.virtual link的link ID是邻居的RID

LSA类型2(network LSA),如下图:
http://www.show-tym.com/image/note/200451213193795300.jpg


类型2的LSA只在一个区域里传播,不会穿越ABR.描述了组成transit network的直连的路由器.transit network直连至少2台OSPF路由器.DR负责宣告类型2的LSA,然后在transit network的一个area里进行洪泛.类型2的LSA ID是DR进行宣告的那个接口的IP地址

LSA类型3(summary LSA),如下图:
http://www.show-tym.com/image/note/200451213194558820.jpg

类型3的LSA由ABR发出.默认OSPF不会对连续子网进行汇总.可在ABR上进行人工设定启用汇总.类型3的LSA可以在整个AS内进行洪泛

LSA类型4(summary LSA),如下图:
http://www.show-tym.com/image/note/200451213195581325.jpg


类型4的LSA只使用在area里存在ASBR的时候,类型4的LSA鉴别ASBR和提供到达ASBR的路由.类型4的LSA只包含了ASBR的RID信息.类型4的LSA由ABR生成,并在整个AS里进行洪泛

LSA类型5(external LSA),如下图:
http://www.show-tym.com/image/note/200451213201882605.jpg


类型5的LSA描述了到达外部AS的路由,由ASBR生成并在整个AS内洪泛
  
Interpreting the OSPF LSDB and Routing Table

使用show ip ospf database来查看OSPF的LSDB信息

一些route designator如下:
1.O:代表OSPF area内(intra-area)路由,为router LSA
2.O IA:在一个AS里的area之间(inter-area)的路由,为summary LSA
3.O E1/O E2:AS外路由,为external LSA

SPF算法根据LSDB运算出SPF树来决定最佳路径,步骤如下:
1.所有在各自的area里的路由器计算出最佳路径并放进路由表里,为LSA类型1和类型2.用O来标记
2.area之间的路由器计算出最佳路径,这些最佳路径是area间路由条目,或LSA类型3和LSA类型4.用O IA来标记
3.所有的除了stub area的路由器计算出到达外部AS的最佳路径(LSA类型5),标记为O E1或O E2

O E1和O E2的区别为是到达外部网络,前者要加内部cost,后者不加,如下图:
http://www.show-tym.com/image/note/20045162221920297.jpg

一般只有一个ASBR宣告到达外部AS的外部路由的时候,就使用O E2(O E2为默认类型);如果有多个ASBR宣告一条到达同一个外部AS的外部路由的时候,就应该使用O E2

keaide

Changing the Cost Metric

默认情况下,Cisco根据100Mbps/bandwidth来计算metric,比如64Kbps链路的metric约为1562,T1的为64,100Mbps的链路为1.当链路速率大于100Mbps的时候,应该在OSPF进程下使用如下命令:
RouterA(config-router)#auto-cost reference-bandwidth

在接口自定义cost的命令如下:
RouterA(config-if)#ip ospf cost [value]
这条命令将使得超越默认的cost计算,具有更高的优先权.value范围为1到65535.值越低,就越优先采用该接口

OSPF Route Summarization Concepts

OSPF路由汇总可以减少路由表条目,减少类型3和类型5的LSA的洪泛,节约带宽资源和减轻路由器CPU负载,还能够对拓扑的变化本地化

OSPF路由汇总的两种类型如下:
1.inter-area(IA) route summarization:发生在ABR上
2.external route summarization:发生在ASBR上

Configuring Route Summarization

因为OSPF是基于无类的路由协议,它不会进行自动汇总.手动在ABR上做IA route summarization的命令如下:
Router(config-router)#area [area-id] range [address] [mask]
在ASBR上做external route summarization的命令如下:
Router(config-router)#summary-address [address] [mask] [not-advertise] [tag tag]

如下图就是一个ASBR上的external route summarization的例子:
http://www.show-tym.com/image/note/20045162222844756.jpg

R1(config-router)#network 172.16.64.1 0.0.0.0 area 1
R1(config-router)#summary-address 172.16.32.0 255.255.224.0

Default Routes in OSPF

OSPF路由器默认不会产生默认路由到一般性的area里,但是可以通过相关命令启用默认路由.默认路由作为LSA类型5出现在LSDB中

创建OSPF默认路由的命令如下:
Router(config-router)#default-information originate [always] [metric value] [metric-type type-value] [route-map map-name]
参数always是不管路由表里是否存在默认路由,都会宣告一条默认路由0.0.0.0
metric value是指定默认路由的metric,默认为10
type-value可以为1或者2.1为O E1,2为O E2,默认是2
route-map map-name是如果满足route map的话就产生默认路由

实例如下图:
http://www.show-tym.com/image/note/20045162223786089.jpg

keaide

R1(config)#router ospf 100
R1(config-router)#netw 10.1.1.1 0.0.0.0 area 0
R1(config-router)#default-information originate metric 10
R2(config)#router ospf 100
R2(config-router)#netw 10.2.1.1 0.0.0.0 area 0
R2(config-router)#default-information originate metric 100

Types of OSPF Areas

一些OSPF area的类型如下:
1.standard area:接收链路更新,路由汇总和外部路由
2.backbone area(transit area):标记为area 0,拥有standard area的一切属性
3.stub area:不可以包含ASBR.不接收外部路由信息(LSA类型5),如果要到达外部AS的话就使用标记为0.0.0.0的默认路由.好处是可以减少路由表的条目.stub area没有虚链路(virtual link)穿越它们
4.totally stubby area:Cisco私有,不接收外部路由信息和路由汇总信息(LSA类型3,4和5).不可以包含ASBR.如果要到达外部AS的话就使用标记为0.0.0.0的默认路由.好处是最小化路由表条目
5.not-so-stubby area(NSSA):NSSA是OSPF RFC的补遗.定义了特殊的LSA类型7.提供类似stub area和totally stubby area的优点,可以包含的有ASBR

Stub Area Configuration

stub area的配置命令如下:
RouterA(config-router)#area [area-id] stub
所有在stub area里的路由器必须都使用stub命令,例子如下图:
http://www.show-tym.com/image/note/20045162224451808.jpg


R3(config)#router ospf 100
R3(config-router)#netw 192.168.14.0 0.0.0.255 area 0
R3(config-router)#netw 192.168.15.0 0.0.0.255 area 2
R3(config-router)#area 2 stub
R4(config)#router ospf 10
R4(config-router)#netw 192.168.15.0 0.0.0.255 area 2
R4(config-router)#area 2 stub
如上是把area 2配置为stub area,R3做为ABR自动向area 2(stub area)宣告一条metric为1的默认路由0.0.0.0

Totally Stubby Area Configuration

totally stubby area的配置命令如下:
RouterA(config-router)#area [area-id] stub no-summary
ABR默认宣告一条metric为1的默认路由到totally stubby area,修改这个metric的命令如下:
RouterA(config-router)# area [area-id] default-cost [cost]

配置实例如下图:
http://www.show-tym.com/image/note/20045162225191823.jpg

R3(config)#router ospf 100
R3(config-router)#netw 130.130.0.0 0.0.255.255 area 1
R3(config-router)#area 1 stub
R4(config)#router ospf 50
R4(config-router)#netw 130.130.0.0 0.0.255.255 area 1
R4(config-router)#netw 130.135.0.0 0.0.255.255 area 0
R4(config-router)#area 1 stub no-summary
R4(config-router)#area 1 default-cost 10
R4(config)#router ospf 50
R2(config-router)#netw 130.130.0.0 0.0.255.255 area 1
R2(config-router)#netw 130.135.0.0 0.0.255.255 area 0
R2(config-router)#area 1 stub no-summary
R2(config-router)#area 1 default-cost 5
如上,默认路由将选用R2上的,因为R2的metric更低

keaide

Not-So-Stubby Areas

之前说过stub area和totally stub area不可以包含的有ASBR,但是假如你想使用ASBR,又想使其具有stub area和totally stub area的优点(减少路由表条目)的话,就可以采用NSSA,如下图:
[img:b61272a7ab]http://www.show-tym.com/image/note/20045162225942579.jpg[/img:b61272a7ab]
RIP经过再发布(redistribution)到NSSA以后,NSSA的ASBR将产生只存在于NSSA中的LSA类型7,然后ABR将LSA类型7转换成LSA类型5

NSSA的配置命令为在OSPF进程下使用area [area-id] nssa,所有位于NSSA里的路由器都要使用这条命令.如下图是配置实例:
http://www.show-tym.com/image/note/2004516223789257.jpg


R2(config)#router ospf 100
R2(config-router)#summary-address 150.150.0.0 255.255.0.0
R2(config-router)#netw 130.130.20.0 0.0.0.255 area 1
R2(config-router)#netw 130.130.0.0 0.0.255.255 area 0
R2(config-router)#area 1 nssa default-information-originate
使用default-information-originate参数创建一条area 0到NSSA的默认路由.并且类型5的LSA将不会进入NSSA(类似stub area)
R1(config)#router ospf 100
R1(config-router)#redistribute rip subnets
R1(config-router)#default metric 150
R1(config-router)#netw 130.130.0.0 0.0.255.255 area 1
R1(config-router)#area 1 nssa

还可以将NSSA配置成具有totally-stub的特性,如下:
R1(config)#router ospf 100
R1(config-router)#redistribute rip subnets
R1(config-router)#default metric 150
R1(config-router)#netw 130.130.0.0 0.0.255.255 area 1
R1(config-router)#area 1 nssa
R2(config)#router ospf 100
R2(config-router)#summary-address 150.150.0.0 255.255.0.0
R2(config-router)#netw 130.130.20.0 0.0.0.255 area 1
R2(config-router)#netw 130.130.0.0 0.0.255.255 area 0
R2(config-router)#area 1 nssa no-summary
这样类型3,4和5的LSA将不会进入NSSA,no-summary参数只应用在ABR上就可以了,NSSA里的其他路由器只需使用area 1 nssa

The show Commands for Stub and NSSA

一些验证性命令如下:
show ip ospf:显示area类型
show ip ospf database:显示LSA类型7
show ip ospf database nssa-external:显示LSDB中每条类型7的LSA的信息
show ip route:显示标记为O N1/N2的NSSA路由条目(默认为O N2)

Defining an OSPF Virtual Link

在OSPF里所有的area都要和area 0相连,但是假如某个区域没有和area 0相连的话,就可以采用虚链路来连接它们,如下图:
http://www.show-tym.com/image/note/20045162231536814.jpg

keaide

虚链路一般是做为备份连接或者是临时连接

虚链路的配置命令如下:
Router(config-router)#area [area-id] virtual-link [RID]
一些其他可选参数如下:
authentication [message-digest|null]:指定验证方式为MD5加密还是明文口令
hello-intervals [second]:定义hello包发送时间间隔,默认为10秒

配置实例如下图:
http://www.show-tym.com/image/note/20045162232321535.jpg


R2(config)#router ospf 100
R2(config-router)#netw 10.3.0.0 0.0.0.255 area 1
R2(config-router)#netw 10.7.0.0 0.0.0.255 area 3
R2(config-router)#area 1 virtual-link 10.3.10.5
注意上面的RID,是指定虚链路中对方的RID,R1的配置如下:
R1(config)#router ospf 200
R1(config-router)#netw 10.2.3.0 0.0.0.255 area 0
R1(config-router)#netw 10.3.2.0 0.0.0.255 area 1
R1(config-router)#area 1 virtual-link 10.7.20.123
注意area-id都为area 1,因为area 1做为虚链路的transit area

使用show ip ospf virtual-links命令验证虚链路的配置

keaide

OSPF路由协议综述及其配置(2)

OSPF Neighbor Adjacency Establishment


Hello协议用来建立和保持OSPF邻居关系,采用多播地址224.0.0.5,hello包包含的信息如下:
1.Router ID(RID):路由器的32位长的一个唯一标识符,选举规则是,如果loopback接口不存在的话,就选物理接口中IP地址等级最高的那个;否则就选取loopback接口
2.hello/dead intervals:定义了发送hello包频率(默认在一个多路访问网络中间隔为10秒);dead间隔是4倍于hello包间隔.邻居路由器之间的这些计时器必须设置成一样
3.neighbors:邻居列表
4.area ID:为了能够通信,OSPF路由器的接口必须属于同一网段中的同一区域(area),即共享子网以及子网掩码信息
5.router priority:优先级,选举DR和BDR的时候使用.8位长的一串数字
6.DR/BDR IP addressR/BDR的IP地址信息
7.authentication password:如果启用了验证,邻居路由器之间必须交换相同的密码信息.此项可选
8.stub area flag:stub area是通过使用默认路由代替路由更新的一种技术(有点像EIGRP中的stub功能)

Establishing Bidirectional Communication

看看双向通信的建立过程,如下图: