本文实例讲述了CCNP 认证考试OSPF基本概念与原理。分享给大家供大家参考，具体如下：

CCNP---OSPF

• 目录
  • 基本概念
  • OSPF 数据包
  • OSPF 状态机
  • OSPF 工作过程
    • 当网络结构发生变化
  • OSPF 选路规则
  • 成为邻接关系的条件 --- 关注网络类型
  • OSPF 的接口网络类型
  • OSPF 的不规则区域
  • OSPF 的数据库表
    • 常见的 LSA
  • 减少 LSA 的更新量
    • 手工汇总
    • 特殊区域
  • OSPF 的基本配置
    • OSPF 路由表
    • OSPF 扩展配置
      • 认证
      • 被动接口
      • 加快收敛
      • 缺省路由
        • 3 类缺省
        • 5 类缺省
        • 7类缺省

目录

基本概念

OSPF：Open Shortest Path First
开放式的最短路径优先协议，是标准的链路状态（ LS ）型路由协议—共享拓扑。

基于 IP 封装，协议号为 89。支持手工汇总和认证。
管理距离110，使用COST值作为度量值。

OSPF是一种链路状态型协议，传递的是 LSA（链路状态通告），LSA包含了路由信息和拓扑信息，常见的有 1、2、3、4、5、7 类 LSA 。

更新方式：触发更新以及存在 30min 的周期链路更新
更新为组播更新，地址为：224.0.0.5 和 224.0.0.6

OSPF网络需要结构化部署：
1、区域划分：基于接口划分
优势：减少 LSA 的传递距离和范围，减少 LSA 的数量。
区域：分为 0（骨干）区域和非 0（骨干）区域。
区域划分规则：
（1）必须拥有区域 0（骨干区域），所有非骨干的区域必须直连骨干区域
（2）必须拥有 ABR —区域边界路由器
2、IP地址规划

链路状态型路由协议的距离矢量特征：区域之内传递拓扑，区域之间传递路由

OSPF 数据包

hello包：用于发现、建立并保活（10s）邻居关系。存在全网唯一的 Router-ID ，用于路由器的身份标识，使用的 IP 地址的方式表示。
DD包：Database Description，数据库描述包。
LSR：链路状态请求。
LSU：链路状态更新（携带了 LSA ）。
LSAck：链路状态确认。

LSA：链路状态通告，就是OSPF中不同的拓扑或者路由信息。
LSDB：链路状态数据库，所有的 LSA 的集合

OSPF 状态机

down：未启动协议。一旦启动协议并发出hello包之后，立即进入下一状态。
init：等待邻居回复的状态。若收到的hello包中携带了自己的RID，则和对方一起进入下一状态。
2-way：表示邻居关系建立。条件匹配：若成功，则进入下一状态；若失败，仅hello包保活。
Exstart：预启动，使用假的DD报文比较RID，大者优先进入下一状态。
Exchange：双方交换DD报文。
Loading：使用LSR/LSU/LSAck获取未知的路径拓扑或者路由。
Full：邻接关系建立，收敛完成。

OSPF 工作过程

1.启动协议后，设备本地基于 224.0.0.5 组播发出 hello 包，发现并建立邻居关系，生成邻居表，之后进行条件匹配，若成功，则进入下一状态；若失败，则仅 hello 包 10s 进行邻居关系保活。

2.RID 大者优先进入下一状态，先交换 DD ，然后再使用 LSR/LSU/LSACK 收集未知的 LSA ，生成 LSDB —数据库表。

3.设备基于此 LSDB ，使用 SPF 算法计算出去往目标的最佳路径，生成路由表，完成收敛。

4.之后 10s 周期保活，30min 周期性比对 DD ，若不一致将使用 LSR/LSU/LSack 重新获取。

当网络结构发生变化

1.新增&断开：直连发生变化的设备通过 DBD/LSR/LSU/LSACK 完善即可。

2.设备无法通信：hello 包 10s 保活 dead time 40s–计时结束后，删除邻居关系以及从邻居处学习到的所有 LSA 信息。

OSPF 选路规则

路由表中，所有 OSPF 计算所得的路径使用 OSPF 表示，OSPF 优先级为 10 。
Cost 值=参考带宽÷入接口带宽（默认参考带宽为100Mbits/s）

当接口带宽大于参考带宽时，COST取1，会导致选路不佳，可以通过修改参考带宽来解决：
 

r1(config)#ospf 1
r1(config-ospf-1)#bandwidth-reference ?
INTEGER<1-2147483648> The reference bandwidth (Mbits/s)
r1(config-ospf-1)#bandwidth-reference 10000 //修改参考带宽

PS：参考带宽的修改需要全网一致

若去往某一个目标拥有多条路径时，优先选择整条路经控制层面入接口Cost之和最小的

控制层面：路由来的方向
数据层面：数据去的方向

成为邻接关系的条件 — 关注网络类型

1.点到点：在一个网络内只能存在两个节点
 

点到点网络类型，邻居关系必须成为邻接关系，否则无法正常收敛。

2.MA（多路访问）：在一个网络内不限制节点数
 

MA 网络类型中，若全网均为邻接关系，那么将可能出现大量重复性的 LSA 洪泛。
为避免该现象，则需要选举 DR/BDR 角色，所有的非DR/BDR间不得建立成为邻接关系。
为了消除重复更新，选举时间 40s，其他所有没有定义角色的路由器成为 DROther。

角色关系：
DR与DROther之间是邻接关系
BDR与DROther之间是邻接关系
DROther与DROther之间是邻居关系
DR与BDR之间是邻接关系

选举规则：
1.先比较接口优先级，大优。默认所有路由器接口优先级为 1。0 表示不参选，点到点接口默认为 0；
2.比较 Router-ID，大优；

干涉选举的方法：
1.可以通过修改设备参加选举的接口的优先级实现控制选举，修改DR最大优先级，BDR次大：
 

r1(config)#interface fastEthernet 0/0
r1(config-if)#ip ospf priority 5
r2(config)#interface fastEthernet 0/1
r2(config-if)#ip ospf priority 3

PS：DR 选举非抢占，故修改优先级后必须重启设备的OSPF 进程
clear ip ospf process （重启OSPF进程）

2.修改 DR 最大优先级，BDR 次大；剩余所有设备优先级修改为 0。
PS：不能将所有的接口优先级全改成0

OSPF 的接口网络类型

OSPF 协议在不同网络类型下的接口上，拥有不同的工作方式。

show ip ospf interface lo0 查看OSPF协议在某个接口上的工作方式

OSPF接口工作方式：

网络类型	接口工作状态	工作方式
环回接口	LOOPBACK	无hello，使用主机路由发送
点到点（HDLC/PPP）	POINT_TO_POINT	hello time 10s,不选DR
BMA （以太网）	BROADCAST	hello time 10s,选DR
NBMA （MGRE）	POINT_TO_POINT	hello time 10s,不选DR

PS：
 

1.点到点的工作方式，仅适用于一个网段两个节点的网络，故在 MGRE 环境下若适用 tunnel 口默认的工作方式，那么一个网段内若存在两个以上节点将出现邻居关系翻滚。
2.若MGRE环境下，不同接口处于不同的网络类型。若 hello time 一致将建立邻居关系，当工作机制的不同导致 LSA 更新出现问题，必须所有节点处于相同的工作方式。
3.MGRE 环境下，若构建的 OSPF 工作环境不是一个全连结构（网段内所有设备间均建立邻居关系），那么一旦使用 broadcast 工作方式，就必须将 DR 固定在中心站点位置，否则将出现 DR 位置混乱，导致网络无法正常收敛。

解决方式：
1.所有节点修改 BROADCAST
 

r1(config)#interface tunnel 0
r1(config-if)#ip ospf network broadcast

2.所有节点修改为点到多点模式；
点到多点为cisco为OSPF协议额外设置的工作方式
 

r1(config)#interface tunnel 0
r1(config-if)#ip ospf network point-to-multipoint

点到多点的工作：hello time30；无DR选举；生成访问各个节点的精确路由；

OSPF 的不规则区域

1.远离骨干的非骨干区域 — ABR 必须同时工作于区域 0，才能进行区域间的路由共享。
2.不连续骨干—从一个区域获取到的路由信息不得发往编号相同的区域，即使该区域连接了本区域不同的ABR，水平分割。

解决方案：
1.普通 tunnel—在两台 ABR 上建立隧道，然后将其宣告于 OSPF 协议中
缺点：
（1）周期的保活和更新，触发的信息均需要通过中间的穿越区域，对中间区域影响较大；
（2）选路不佳.
OSPF协议若通过不同的区域学习到的相同的路由，优选区域0；若均为非骨干，比较度量值；

2.OSPF虚链路—非骨干区域间的ABR到骨干区域的ABR处授权–建立一条虚链路
 

r2(config)#router ospf 1
r2(config-router)#area 1（中间的穿越区域） virtual-link 4.4.4.4（对端的ABR的RID）
 

因为没有新的网段出现，故选路正常。
缺点：为了避免周期的信息对中间区域的影响，故停止虚链路间的所有周期行为—不可靠。

3.多进程双向重发布
一台设备上若同时运行多个进程，那么不同进程拥有不同的 RID，生成各自的数据库，当数据库不共享，仅将各自计算所得路由加载于同一张路由表内。若多个进程工作于同一个接口上，仅最新启动的进程生效。

在解决不规则区域时，让连接两个非骨干区域的ABR设备，将不同区域宣告到本地的不同进程下，之后使用重发布技术，进行路由共享即可。
 

r4(config)#router ospf 1
r4(config-router)#redistribute ospf 2 subnets
r4(config-router)#exit
r4(config)#router ospf 2
r4(config-router)#redistribute ospf 1 subnets

OSPF 的数据库表

OSPF 协议基于 LSU 来共享 LSA 信息，在不同的条件下发出不同类别的 LSA。

详细查看某条LSA：
 

r1#show ip ospf database（类别名） router 1.1.1.1（link-id/番号）

无论哪种类别的LSA均存在以下参数：
 

LS age: 142 — 老化时间，周期 1800 归 0，也可触发归 0 。最大老化3609s。
Options: (No TOS-capability, DC)
LS Type: Router Links — 类别名，此处为1类
Link State ID: 1.1.1.1 — link-ID，在目录中的编号
Advertising Router: 1.1.1.1 — 通告者的RID
LS Seq Number: 80000004
Checksum: 0x65F9
Length: 60
Number of Links: 3

常见的 LSA

类别	名称	传播范围	link-ID	通告者	携带信息
LSA1	router	本区域	通告者的RID	本地区域所有设备	本地的直连拓扑
LSA2	network	本区域	DR的接口IP地址	DR	MA网段部分的拓扑
LSA3	Summary	整个OSPF域	O IA路由，目标网络号	ABR（在经过下一跳ABR时，修改为本地）	O IA 域间路由
LSA4	asbr-summary	除ASBR所在区域外	ASBR的RID	ABR（在经过下一跳ABR时，修改为本地）	ASBR位置
LSA5	External	整个OSPF域	O E 路由，目标网络号	ASBR（不会修改）	O E 域外路由
LSA7	nssa-external	NSSA区域内	O N路由，目标网络号	ASBR（不会修改）	O N 域外路由

PS：7类在离开该区域后转换回5类。

减少 LSA 的更新量

方法：
1.手工汇总
2.特殊区域

手工汇总

减少骨干区域LSA量
（1）域间路由汇总 — 只能在ABR上配置
 

r1(config)#router ospf 1
r1(config-router)#area 2 range 5.5.4.0 255.255.252.0
 

通过该区域的 1、2 类 LSA 计算所得路由才能汇总成功

（2）域外路由汇总 — ASBR上配置
 

r4(config)#router ospf 1
r4(config-router)#summary-address 99.1.0.0 255.255.252.0

PS：以上汇总均会自动生成空接口防环路由。

特殊区域

针对非骨干区域，不能为骨干区域、不能存在虚链路。
1.没有 ASBR
（1）stub ，末梢区域
拒绝 4、5 类的 LSA ，ABR 自动产生 3 类缺省发向该区域。
 

r5(config)#router ospf 1
r5(config-router)#area 1 stub

PS：该区域所有的设备均需要配置为 stub 模式。

(2）totally-stub ，完全末梢区域
在末梢区域的基础上进一步拒绝 3 类的 LSA ，仅保留一条 3 类的缺省。
先将该区域配置为末梢区域，然后仅在 ABR 上定义完全即可。
 

r1(config-router)#area 2 stub no-summary

2.存在 ASBR
（1）NSSA — 非完全末梢区域
该区域拒绝 4、5 类LSA，不自动产生 3 类缺省，本地的 5 类 LSA 基于 7 类转发，通过 NSSA 区域后转回 5 类。
该特殊区域的意义在于拒绝其他区域的 ASBR 产生的 4、5 类数据，又为了避免环路的出现，默认不自动产生缺省路由，导致无法访问其他的域外网段；故在管理员确定无环的情况下，可以手工添加缺省路由。
 

r4(config)#router ospf 1
r4(config-router)#area 1 nssa

PS：该区域所有设备都要配置

（2）完全NSSA
在 NSSA 的基础上进一步拒绝 3 类的 LSA ，自动产生 3 类缺省。
先将该区域配置为 NSSA ，然后仅在 ASBR 上定义完全即可。
 

r3(config)#router ospf 1
r3(config-router)#area 1 nssa no-summary

PS：ISP 所在位置的非骨干区域不得配置为任何的特殊区域，若 ISP 连接在其他的协议所在的区域时，连接该协议的非骨干区域也不得配置为任何特殊区域。

OSPF 的基本配置

r1(config)#router ospf 1（进程号）
 

启动协议时需要配置进程号，进程号仅具有本地意义；
 

r1(config-ospf-1)#router-id 1.1.1.1（ RID ）
 

手工配置RID，不配置时，环回>物理接口。
 

r1(config-ospf-1)#network 172.16.1.0 0.0.0.255 area 0
 

区域宣告：1、激活接口 2、发布拓扑或路由 3、区域划分

OSPF 路由表

show ip route ospf （查看 OSPF 路由表）

路由表中的字母：
 

O 本区域内通过 LS 计算所得的路径
O IA 区域之间通过 ABR 引入的
O E1/2 从其他路由协议或者其他 OSPF 进程通过重发布技术引入的路由
O N1/2 从其他路由协议或者其他 OSPF 进程通过重发布技术引入的路由同时本地是 NSSA 区域

OSPF 扩展配置

认证

1.接口认证
 

（1）接口明文
 

r1(config)#interface s1/1
 

连接邻居的接口上配置
 

r1(config-if)#ip ospf authentication
 

开启接口明文认证需要，开启后本地 hello 包中认证类型字段被修改，若邻居间不一致，将无法建立邻居关系
 

r1(config-if)#ip ospf authentication-key cisco
 

定义明文认证的秘钥

（2）接口密文
 

r2(config)#interface s1/1
r2(config-if)#ip ospf authentication message-digest
 

开启密文认证需要
 

r2(config-if)#ip ospf message-digest-key 1 md5 cisco123
 

配置秘钥及编号

（3）区域认证
 

例：在 R1 上开启关于区域 0 的明文或密文认证；实际就是在 R1 上所有的区域 0 接口配置了明文或密文的认证需求，修改了认证类型字段而已，接口的秘钥还需要到各个接口上逐一匹配。
 

r2(config)#router ospf 1
r2(config-router)#area 1 authentication
 

区域明文
 

r2(config-router)#area 1 authentication message-digest
 

区域密文

（4）虚链路认证
 

r2(config-router)#area 1 virtual-link 4.4.4.4 authentication
 

先开启明文认证需求
 

r2(config-router)#area 1 virtual-link 4.4.4.4 authentication-key cisco
 

再配明文认证密码

r2(config-router)#area 1 virtual-link 4.4.4.4 authentication message-digest
 

先开启密文认证需求
 

r2(config-router)#area 1 virtual-link 4.4.4.4 message-digest-key 1 md5 cisco123
 

再配密文认证密码

被动接口

只接收不发送路由协议信息，仅用于连接用户的接口，不得用于连接邻居的接口。
 

r2(config)#router ospf 1
r2(config-router)#passive-interface fastEthernet 0/0

加快收敛

r2(config)#interface s1/1
r2(config-if)#ip ospf hello-interval 10
 

修改hello time
 

r2(config-if)#ip ospf dead-interval 40
 

修改dead time

PS：
1.修改本端的hello time，本端的dead time将自动4倍关系匹配；
2.邻居间hello 和 dead time必须一致。

缺省路由

3 类缺省

由特殊区域自动产生。末梢、完全末梢、完全NSSA

5 类缺省

设备通过其他协议存在缺省路由后，可以将其重发布到OSPF的域内。
 

r3(config)#router ospf 1
r3(config-router)#default-information originate

产生的缺省路由为 E2 类型；
 

类型 2 的种子度量为 1 ，且不叠加内部度量；
 

修改为类型 1 后，可以叠加内部度量
 

r3(config)#router ospf 1
r3(config-router)#default-information originate metric-type 1 metric 2

若本地路由表中不存在缺省路由，可以强制产生 5 类的缺省
 

r3(config)#router ospf 1
r3(config-router)#default-information originate always （类型2，度量1）
r3(config-router)#default-information originate always metric-type 1 metric 23

7类缺省

本地区域为 NSSA 区域，同时连接 ISP，且本地路由表中已经通过其他协议产生了缺省路由，那么可以进行重发布。
 

r7(config)#router ospf 1
r7(config-router)#area 2 nssa default-information-originate
 

默认类型N2，种子度量为1
 

r7(config-router)#area 2 nssa default-information-originate metric-type 1
 

修改度量类型

若一台设备同时学习到不同类型的缺省路由将进行选举:
1、内部由于外部，3 类优于 5、7 类。
2、5 和 7 先比度量，小优；若相同 5 类优于 7 类。

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