OSPF基础知识介绍

Posted 2021-01-09

OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先）是一个内部网关协议(Interior Gateway Protocol，简称IGP），用于在单一自治系统（autonomous system,AS）内决策路由。是对链路状态路由协议的一种实现，隶属内部网关协议（IGP），故运作于自治系统内部。著名的迪克斯加算法(Dijkstra)被用来计算最短路径树。OSPF分为OSPFv2和OSPFv3两个版本,其中OSPFv2用在IPv4网络，OSPFv3用在IPv6网络。OSPFv2是由RFC 2328定义的，OSPFv3是由RFC 5340定义的。与RIP相比，OSPF是链路状态协议，而RIP是距离矢量协议。

因为OSPF路由器之间会将所有的链路状态（LSA）相互交换，毫不保留，当网络规模达到一定程度时，LSA将形成一个庞大的数据库，势必会给OSPF计算带来巨大的压力；为了能够降低OSPF计算的复杂程度，缓存计算压力，OSPF采用分区域计算，将网络中所有OSPF路由器划分成不同的区域，每个区域负责各自区域精确的LSA传递与路由计算，然后再将一个区域的LSA简化和汇总之后转发到另外一个区域，这样一来，在区域内部，拥有网络精确的LSA，而在不同区域，则传递简化的LSA。区域的划分为了能够尽量设计成无环网络，所以采用了Hub-Spoke的拓朴架构，也就是采用核心与分支的拓朴，如下图：
区域的命名可以采用整数数字，如1、2、3、4，也可以采用IP地址的形式，0.0.0.1、0.0.0.2，因为采用了Hub-Spoke的架构，所以必须定义出一个核心，然后其它部分都与核心相连，OSPF的区域0就是所有区域的核心，称为BackBone 区域（骨干区域），而其它区域称为Normal 区域（常规区域），在理论上，所有的常规区域应该直接和骨干区域相连，常规区域只能和骨干区域交换LSA，常规区域与常规区域之间即使直连也无法互换LSA，如上图中Area 1、Area 2、Area 3、Area 4只能和Area 0互换LSA，然后再由Area 0转发，Area 0就像是一个中转站，两个常规区域需要交换LSA，只能先交给Area 0，再由Area 0转发，而常规区域之间无法互相转发。
OSPF区域是基于路由器的接口划分的，而不是基于整台路由器划分的，一台路由器可以属于单个区域，也可以属于多个区域，如下图：
如果一台OSPF路由器属于单个区域，即该路由器所有接口都属于同一个区域，那么这台路由器称为Internal Router（IR），如上图中的R2，R3和R4；如果一台OSPF路由器属于多个区域，即该路由器的接口不都属于一个区域，那么这台路由器称为Area Border Router （ABR），如上图中的R1，ABR可以将一个区域的LSA汇总后转发至另一个区域；如果一台OSPF路由器将外部路由协议重分布进OSPF，那么这台路由器称为Autonomous System Boundary Router （ASBR），如上图中，R5将EIGRP重分布进OSPF，那么R5就是ASBR，但是如果只是将OSPF重分布进其它路由协议，则不能称为ASBR。

Internal Router：域内路由器
ABR(Area Border Router）：区域边界路由器
Backbone Router(BR）：骨干路由器
ASBR(Autonomous System Boundary Router）：自治系统边界路由器.

配置LOOPBACK接口地址
ROUTER(config)#interface loopback 0
ROUTER(config)#ip address IP地址 掩码

ospf区域的配置

router ospf 100 / 区域号在锐捷低端设备(交换机S3550，路由器R2621)里是不需要指定区域号的/
network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0
router-id 192.168.2.1 手动设置router-id
area 1 default-cost 50 手动设置开销
#clean ip ospf process

配置ospf明文认证

interface s0
ip ospf authentication
ip ospf authentication-key <；密码>

配置ospf密文认证

interface s0
ip ospf authentication
ip ospf message-digest-key 1 md5 7 <；密码>

debug ip ospf adj 开启ospf调试

show ip protocols
show ip ospf interface s0

手动配置接口花销，带宽，优先级

inter s0
ip ospf cost 200
bandwidth 100
ip ospf priority 0

虚链路的配置

router ospf 100
area <area-id> virtual-link <router-id>
show ip ospf virtual-links
Show ip ospf border-routers
Show ip ospf process-id
Show ip ospf database
show ip ospf database nssa-external

OSPF路由归纳

Router ospf 1对ASBR外部的路由进行路由归纳
Summary-address 200.9.0.0 255.255.0.0
Router ospf 1执行AREA1到AREA0的路由归纳
Area 1 range 192.168.16.0 255.255.252.0

配置末节区域

IR area <area-id> stub
ABR area <area-id> stub

配置完全末节区域

IR area <area-id> stub
ABR area <area-id> stub no-summary

配置NSSA

ASBR router ospf 100
area 1 nssa
ABR router ospf 100
area 1 nssa default-information-orrginate
OSPF协议主要优点
1、OSPF是真正的LOOP- FREE（无路由自环）路由协议。源自其算法本身的优点。（链路状态及最短路径树算法）
2、OSPF收敛速度快：能够在最短的时间内将路由变化传递到整个自治系统。
3、提出区域（area）划分的概念，将自治系统划分为不同区域后，通过区域之间的对路由信息的摘要，大大减少了需传递的路由信息数量。也使得路由信息不会随网络规模的扩大而急剧膨胀。
4、将协议自身的开销控制到最小。见下：
1）用于发现和维护邻居关系的是定期发送的是不含路由信息的hello报文，非常短小。包含路由信息的报文时是触发更新的机制。（有路由变化时才会发送）。但为了增强协议的健壮性，每1800秒全部重发一次。
2）在广播网络中，使用组播地址（而非广播）发送报文，减少对其它不运行ospf 的网络设备的干扰。
3）在各类可以多址访问的网络中（广播，NBMA），通过选举DR，使同网段的路由器之间的路由交换（同步）次数由 O（N*N）次减少为 O （N）次。
4）提出NSSA区域的概念，使得NSSA区域内不再传播引入的ASE路由。
5）在ABR（区域边界路由器）上支持路由聚合，进一步减少区域间的路由信息传递。
6）在点到点接口类型中，通过配置按需拨号属性（OSPF over On Demand Circuits），使得ospf不再定时发送hello报文及定期更新路由信息。只在网络拓扑真正变化时才发送更新信息。
5、通过严格划分路由的级别（共分四极），提供更可信的路由选择。
6、良好的安全性，ospf支持基于接口的明文及md5 验证。
7、OSPF适应各种规模的网络，最多可达数千台。