一、了解OSPF基础

OSPF协议基础

大型网络的变化：

RIP缺陷：

路由协议原理上分类：

工作范围上分类：

AS自治系统：

二、了解OSPF邻居建立过程

OSPF三部曲：

一、邻居建立过程（阶段一）

项目建议：

Hello报文：

Hello发送规则：

Hello包：

hello包中影响邻居关系的因素：（任何情况下）

OSPF邻居建立包文交互过程

OSPF可靠性机制：

链路状态数据库同步（Hello建立邻居到2-way，阶段二）

OSPF的LSDB同步：

ExStart预启动状态：

Exstart（OSPF七级邻居关系4）：

Exchange（OSPF七级邻居关系5）：

Loding状态（OSPF七级邻居关系6）：

Full（OSPF七级邻居关系7）：

为什么要同步？

三、OSPF报文类型

OSPF报文类型：

摘要信息：

设计好处：

OSPF工作在哪一层？

OSPF报文功能需求：

四、OSPF-LSA和链路类型

LSA的头部：

OSPF邻居状态机：

OSPF的度量值：

OSPF-LSA:

1、Router LSA（1类LSA）：

四种链路类型：

（1）、stubnet：

（2）、transnet：

（3）、P2P：

（4）、vlink：

链路的网络类型（四种）：

MA网络中的问题：

为了解决MA网络问题：

OSPF邻居表：

五、OSPF多区域

单区域OSPF配置：

单区域问题（划分区域的原因）：

区域划分：

ABR区域边界路由器：

区域间的路由如何计算？

区域间路由计算方法：

避免区域间路由环路：

2、3类LSA传递规则：

六、Vlink虚链路

Vlink虚链路：

虚链路实验：

七、OSPF外部路由

OSPF外部路由：

五类LSA：

八、OSPF特殊区域

OSPF特殊区域及其他特性：

OSPF的LSA问题：

解决LSA问题的方法：

OSPF特殊区域

特殊区域不足：

Stub区域（末节区域）：

Totally Stub区域（完全末节区域）：

NSSA区域：

Totally NSSA区域：

LSA总结：

九、OSPF区域间汇总和外部路由汇总

特殊区域的局限性在哪里？

特殊区域不使用，减少LSA还有没有其他方法？

区域间路由汇总和外部路由汇总：

1、区域间路由汇总：

2、外部路由汇总

十、OSPF更新机制和协议认证

OSPF更新机制

1、周期性更新（反应网络的实时状态）：

2、触发更新：

OSPF协议认证

什么是数据安全？

OSPF认证方式：

1、区域认证：

2、接口认证：

认证模式：

1、不认证：默认情况下。

2、明文认证：

3、MD5认证：

学习目标：

1、了解OSPF基础

2、了解OSPF邻居建立过程

3、OSPF报文类型

4、OSPF-LSA和链路类型

5、OSPF多区域

6、Vlink虚链路

7、OSPF外部路由

8、OSPF特殊区域

9、OSPF区域间汇总和外部路由汇总

10、OSPF更新机制和协议认证

一、了解OSPF基础

OSPF协议基础

由于RIP是基于矢量算法的路由，在大型网络中存在收敛慢、度量值不科学、可扩展性差等问题被淘汰了。

IETF提出了SPF算法（数学算法，最短路由优先算法），OSPF基于SPF算法开发而来的一种链路状态协议，多厂家都能支持OSPF协议，部署在大型网络中，弥补了RIP的不足。

‘路由中OSPFv2、BGP、MPLS三大基石。

OSPFv3、ISIS、EVPN、SR、TE。

大型网络的变化：

1、网络规模大

2、网络可靠性提高（收敛需要毫秒级）

3、网络异构化趋势加剧

RIP缺陷：

1、逐跳收敛很慢，故障恢复时间长

2、传闻路由，缺少对全局网络的了解，去往目的地都是听其他路由器"来说"，基于传闻的协议。

3、跳数作为度量值，有效15跳（受限当时网络技术影响，基本都2M网络，现在带宽很大，不同链路区别很大）。

4、最大开销15跳（经过15台路由）

路由协议原理上分类：

1、距离矢量协议：收到路由信息自己计算完结果，再发别人。

RIPv1、RIPv2、IGRP（cisco私有）

2、链路状态协议：把路由信息传递，收到路由信息再自己进行计算。

OSPFv2、OSPFv3、ISIS

3、路径矢量路由协议：BGP

4、混合型路由协议（高级距离矢量）：EIGRP

工作范围上分类：

AS自治系统：

技术上定义：运行相同的IGP协议的设备所组成的网络。

1、内部网关路由协议：实现AS内部互联互通的路由协议（RIPv1、RIPv2、IGRP、OSPFv2、OSPFv3、ISIS、EIGRP）。

2、外部网络路由协议：实现AS之间互联互通的路由协议（BGP）。

OSPF链路状态协议（属于传输层协议）

1、路由信息的传递与路由计算分离

2、基于SPF算法

3、以“累积链路开销”作为选路参考值

二、了解OSPF邻居建立过程

OSPF三部曲：

阶段一：建立邻居关系（一切的开始）

阶段二：进行链路状态数据库的同步（LSDB一致）

阶段三：运行SPF算法，计算路由

一、邻居建立过程（阶段一）

Router ID：自治系统中唯一标识一台运行OSPF的路由器（Router ID跟IP地址没有任何关系，只是结构相同·）。

默认OSPF的Router ID如何确定？

1、默认使用路由器全局的Router ID作为协议的Router ID。

2、默认情况下，设备配置的第一个IP地址就是全局的Router ID。

3、允许管理员手动全局配置Router ID（修改全局Router ID后，协议的Router ID需要重置协议才会改变）。

4、允许管理员单独手动配置/修改协议的Router ID，优先级最高（修改协议Router ID后，协议的Router ID需要重置协议才会改变）。

项目建议：

1、一般项目上通常使用loopback接口地址作为全局或协议的Router ID，方便网络管理。

2、协议Router ID的变更，生效需要重启进程，会导致邻居关系中断，网络产生振荡，一般网络不会频繁变更Router ID。

思科设备运行OSPF是手动配置优先级最高，没手动选择loopback口的IP做为Router ID，如果loopback没配置IP就选择物理口最大的IP地址作为Router ID。

OSPF报文

Hello报文：

1、邻居发现：自动发现邻居路由器。

2、邻居建立：完成Hello报文中参数协商，建立邻居关系。

3、邻居保持：通过keepalive机制，检测邻居运行装置。

Hello发送规则：

1、凡是加入到OSPF协议的接口都会主动发送Hello报文（环回口/隧道口除外）

2、Hello接口源地址为接口IP地址，目的地址为组播224.0.0.5

@在点到点、广播型链路每隔10秒周期性发送，邻居失效时间默认为Hello间隔的4倍（4倍Hello时间收不到邻居Hello断掉邻居关系，并重新计算路由）

@在NBMA、点到多点链路每隔30秒发送

Hello包：

OSPF封装在IPv4包头中，协议号为89

1、版本号：OSPF的版本

2、报文类型：1是hello包、2的DD报文、3是LSU、4是LSR、5是LSACK

3、报文长度

4、Router ID：路由的OSPF的Router ID

5、区域ID：描述发送hello报文接口所属区域

6、认证类型和认证数据：

Auth Type：0代表空认证（不认证）、1代表明文认证、2代表MD5认证

Auth Data：明文密码、密文MD5值

7、network mask：发送hello的接口子网掩码

8、hello时间：hello发送周期

9、Opthin中N和E位：

10、router priorit路由器优先级：默认是1，用于选举DR/BDR

11、dead interval：邻居失效时间

12、DR：链路上DR路由器的接口IP地址

13、BDR：链路上BDR接口路由器的IP地址

如果是P2P、P2MP，DR/BDR值为0，不选举DR/BDR。

hello包中影响邻居关系的因素：（任何情况下）

1、Router-ID不能冲突

（1）、Router ID冲突会导致ExStart状态中第一次交互DD报文主从选举没法进行（主从选举比Router ID大小）

2、区域ID要一致

3、认证类型要一致

4、认证数据要一致

5、Hello间隔要一致

6、Hello失效间隔要一致

7、N、Ebit取值要一致

以上七个条件是OSPF任何情况下都要同时满足建立邻居的条件

遗忘曲线、给别人讲

OSPF邻居建立包文交互过程

1、Down（OSPF七级邻居关系1）：路由器没有发现邻居，接口没有收到任何邻居的Hello包，但不影响自己发Hello包（发的Hello包不携带邻居的router id）。

2、Init（OSPF七级邻居关系2）：初始化，收到邻居的Hello包，能感知到链路上存在其他运行OSPF的路由器（第一次握手，收到了邻居Hello，但是在邻居的Hello包没有发现自己，单向发现）。

3、2-way（OSPF七级邻居关系3）：hello参数协商后携带邻居router id发送Hello包（双向发现）。

实际3个包就到2-way了（3次握手）：

OSPF可靠性机制：

1、3次握手建立双向邻居关系，避免单边的邻居建立。

链路状态数据库同步（Hello建立邻居到2-way，阶段二）

OSPF的LSDB同步：

1和2选出了主从，3、4、5进行DD摘要的交互，从路由器发送DD报文摘要使用主路由器的序列号发送，主发DD序列号+1做确认和传递自己的DD报文，从再使用主发的序列号+1作为自己DD报文的结束（+1就是可靠性的体现）。

从没有资格对序列号+1（被动地位），只能使用主的序列号发送DD报文。

进入到2-way状态后，开始进行LSDB的同步

ExStart预启动状态：

通过发送DD报文进行主从选举，发送不携带LSA的DD报文。

DD报文2种：

1、不携带LSA（链路状态）摘要信息的DD报文（主从选举）。

2、携带LSA（链路状态）摘要信息的DD报文。

DD报文中I、M、MS三个bit位（状态的表达）和DD sequence序列号

I：为0代表不是第一次发DD报文，1是第一次发DD报文。

M：为0代表DD报文发完了，1代表不是最后一个DD报文还要发。

MS：为1代表是master主路由器，为0代表是slave从路由器。

R1和R2第一次DD报文I、M、MS都一样，协商主从（Router ID大的做Master主路由器），协商完再做同步

Exstart（OSPF七级邻居关系4）：

交换不携带摘要信息的DD报文，完成主从选举，进入Exchange状态。

Exchange（OSPF七级邻居关系5）：

将自身LSDB中所有LSA的摘要通过DD报文进行交换（实现LSDB同步）。

LSA摘要就是描述路由的头部。

DD报文（LSDB的目录）中LSA的摘要就是每一条LSA的头部信息

摘要的用途：（实现LSDB同步，同步设计的字段、字段的含义、同步的规则）

1、唯一的标识一条LSA，由Type、Ls id、adv router三个参数唯一标识一条LSA（通过识别LSA判断自己是否缺少LSA，LSA差异）

（1）、Type类似：表面LSA的种类。

（2）、LS ID链路状态ID：LSA的名字，Ls ID的取值由Type决定。

（3）、Adv Router：产生这条LSA路由器的Router ID。

2、用于判断LSA的新旧（通过LSA的sequence序列号、checksum校验合、Ls Age老化时间判断新旧程度，旧的被新的替换掉）

（1）、sequence number：序列号越大越新，起始值0x80000001，最大值0x7FFFFFFF。

（2）、checksum校验和：越大越新

（3）、LS Age老化时间：等于3600s最新。

（4）、如果LS Age都不等于3600s，则判断LS Age差值，如果大于900s则LSA Age小的新，如果小于/等于900s则认为相同。

所谓的LSDB同步就是邻居之间最终拥有相同的LSA的信息，以及这些LSA的新旧程度一致。

1、Type类似：表面LSA的种类。

2、LS ID链路状态ID：LSA的名字，Ls ID的取值由Type决定。

3、Adv Router：产生这条LSA路由器的Router ID。

4、sequence number：序列号越大越新，起始值0x80000001，最大值0x7FFFFFFF。

5、checksum校验和：越大越新

6、length：长度

为什么同步，同步的规则：

DD报文（就是一本书的目录）的设计就是为了加快收敛速度，节省设备资源。

从路由器携带DD摘要信息使用主路由器的序列号（主路由器决定从路由器发送DD报文的序列号，让DD报文传输有可靠的传输机制），主路由器收到从路由器发自己DD的摘要会把序列号+1（1、从使用主的序列号发DD做缺认，确定你从路由器身份。2、同时把自己的DD报文发给对方）。

从路由器

主路由器

从再回使用主的序列号

最后一个DD报文

主路由器发最后一份DD：

从路由器要发一份空的做最后确认

从的DD报文（最后做确认）

1、DD seq = x i = 0 More = 1 ms = 0 LSA1 头部、LSA2头部、LSA3头部

3、DD seq = x+1 i = 0 More = 1 ms = 0 LSA4头部、LSA5头部

5、DD seq = x+2 i = 0 More = 0 ms = 0 LSA6头部

7、DD seq = x+3 i = 0 More = 0 ms = 0 null（告诉主路由器最后发的收到了，做一个最后确认收尾）

主的DD报文（最后一个DD报文）

2、DD seq = x+1 i = 0 More = 1 ms = 1 LSA1 头部、LSA2头部、LSA3头部

4、DD seq = x+2 i = 0 More = 1 ms = 1 LSA4头部、LSA5头部

6、DD seq = x+3 i = 0 More = 0 ms = 1 LSA6头部

Loding状态（OSPF七级邻居关系6）：

通过LSR中携带DD摘要的LSA标识，发给对方请求这条LSA，对方收到LSR的请求会把对应的LSA明细通过LSU发过去（收到LSR、LSU做交换）。

R2的LSR请求，LSA头部

R1通过LSU更新完整条目给R2

收到DD报文判断对方DD中摘要是自己需要的（没有或对方新）就会发DD报文携带LSR请求自己需要的LSA。

不管谁最后发DD，总要有一个人最后做确认收尾。

Full（OSPF七级邻居关系7）：

对LSU做确定发LS ACK，同步了LSA，最终LSDB同步（到达Full）。

LS ACK：对收到的LSU中的LSA做确认（不是对LSU确认，信息确认，不是报文确认）：

R2的LSU：

R1的LSA ACK对收到之前的LSU做确认：

为什么要同步？

1、什么是同步：LSDB要一样。

2、如何做才能同步：通过LSR、LSU、LS Ack实现。

三、OSPF报文类型

OSPF报文类型：

DD、LSR、LSU、LSAck报文都包含那些信息？这么设计有什么好处？

DD报文携带LSDB中所有LSA的摘要信息，摘要信息有哪些？

摘要信息：

1、唯一的标识一条LSA，由Type、Ls id、adv router三个参数唯一标识一条LSA（通过识别LSA判断自己是否缺少LSA，LSA差异）

（1）、Type类型：表面LSA的种类。

（2）、LS ID链路状态ID：LSA的名字，Ls ID的取值由Type决定。

（3）、Adv Router：产生这条LSA路由器的Router ID。

2、用于判断LSA的新旧（通过LSA的sequence序列号、checksum校验合、Ls Age老化时间判断新旧程度，旧的被新的替换掉）

（1）、sequence number：序列号越大越新，起始值0x80000001，最大值0x7FFFFFFF。

（2）、checksum校验和：越大越新

（3）、LS Age老化时间：等于3600s最新。

（4）、如果LS Age都不等于3600s，则判断LS Age差值，如果大于900s则LSA Age小的新，如果小于/等于900s则认为相同。

LSR报文写到LSA的标识Type、Ls id、adv router。

LSU携带LSA的头部以及链路状态。

LSACK是LSA的摘要信息。

设计好处：

DD实现LSDB核对，按需同步LSA，提高邻居速度，节省设备资源。

OSPF邻居建立的可靠性提现。

由于OSPF是被IP协议直接封装的路由协议，IP协议不具备可靠性机制。

OSPF协议需要自己建立一套可靠性机制，保障邻居能成功同步。

1、三次握手形成two-way。

2、DD报文序列号+1机制，隐式确认（对报文做确认）。

显示确认：会单独针对报文发确认包。

隐式确认：发包通过序列号+1回复上个包收到了。

3、LSAck对LSA的确认，不是对LSU的确认（不是对LSU确认，信息确认，不是报文确认）。

OSPF工作在哪一层？

OSPF被IP协议封装，工作在网络层之上的一种路由协议（地位跟传输层持平，IP|OSPF、IP|TCP、IP|UDP，不好说OSPF是传输层）。

OSPF协议报文头部：DD、LSR、LSU、LSAck都有这个头部

OSPF报文功能需求：

1、邻居发现与保持：通过Hello机制实现。

2、LSA同步：双方互相发送LSA，完成同步，同时同步速度更快，占用资源更少，通过DD报文。

3、可靠性：确保LSA同步过程可靠性，DD报序列号+1，LSAck的确认。

四、OSPF-LSA和链路类型

LSA的头部：

1、LS Age：老化时间。

2、Options：可选项。

3、LS Type：LSA的类型。

4、Link State ID：LSA的名字，Ls ID的取值由Type决定。

5、Advertising Router：LSA的产生者。

6、LS sequence number：序列号。

7、LS checksum：校验和。

8、Length：长度。

OSPF邻居状态机：

OSPF的度量值：

1、链路开销：接口开销（默认环回口开销为0，能改）。

OSPF通过带宽计算开销，100M/带宽（serial链路带宽2.048）=48

只取整数位

100/1000 小于0取1，大于0取整数位，100/10000也是1，千兆和万兆值一样，比跳数了。

（1）改OSPF参考带宽（针对OSPF进程下所有接口生效）

改带宽命令（整个AS都要改）：

（2）、改接口带宽（针对接口生效）

2、路径开销：到目的网段路径的开销，就是链路出接口开销的累加和。

路径两端开销不一致会导致报文来回路径不一致（对用户来说不会有任何问题，会造成故障分析难度增加，安全上看如果中间有安全设备会导致被拦截）。

OSPF-LSA:

1、Router LSA（1类LSA）：

每台运行OSPF的路由器都会产生，用于描述路由器自身加入到OSPF进程的直连链路状态。

四种链路类型：

描述直连链路的时候，通过四种链路类型：

任何一种链路类型都由这三个参数描述link id、data、mctric。

（1）、stubnet：

描述路由器直连网络号，link id、data、mctric。

link id：直连网络号。

data：子网掩码。

mctric：自身到直连网络OSPF的cost开销。

（2）、transnet：

描述广播型/NBMA链路上的（伪节点）邻居。

link id：伪节点的router id，由DR的接口地址充当伪节点的router id。

data：自身和伪节点相连的接口IP。

mctric：到伪节点的开销。

这条链路的伪节点为10.1.234.2，但是DR≠伪节点，是链路本身的算法抽象了虚拟的伪节点，借用DR接口地址充当Router ID（每一条广播链路都会选DR，接口地址充当伪节点的Router ID）。

（3）、P2P：

描述P2P或P2MP链路上的（实节点）邻居。

link id：邻居的router id。

data：和邻居相连的接口地址。

mctric：到邻居的开销。

（4）、vlink：

描述虚链路上的（实节点）邻居。

link id：虚链路上邻居的router id。

data：和vlink邻居相连的接口地址。

mctric：到邻居的开销。

transnet、p2p、virtual共同点是用来描述邻居的，都可以叫拓扑信息（根据信息描述整个网络）。

stubnet网络（路由）信息，描述网络号和掩码。

先画树，再画叶，开枝（拓扑信息）散叶（路由信息）。

链路的网络类型（四种）：

1、p2p：ppp、hdlc

2、p2mp：手动配置

3、BRO：ethernet、fddi

4、NBMA：ATM、Fr（帧中继）

默认接口的链路层协议决定链路的网络类型，但是也可以被管理员手动修改。

主从选举是lsdb同步的时候发生的事情（解决两台路由器LSDB同步dd报文的可靠性问题），伪节点是算法上用DR接口ip地址充当伪节点的router id（解决算路由的时候，为了简化拓扑结构，从而虚拟化出的一个节点，避免多路访问描述复杂），DR/BDR

MA网络中的问题：

网络中多台设备互相建立邻居，泛洪信息导致重复的信息在网络中一直传递（n*（n-1）/2，n是网络中路由器的数量，个邻接关系泛洪，重复的LSA泛洪造成资源浪费）。

为了解决MA网络问题：

选出DR/BDR减少full的邻居关系，降低重复的LSA数量，优化网络。

MA多路访问：BRO/NBMA链路都属于MA的类型。

默认情况下OSPF协议在BRO/NBMA型网络会自动进行选举DR。

每条BRO/NBMA型都会进行DR/BDR的选举：

1、比较接口的优先级，默认等于1，取值范围0-255（比大）。

2、比较router id（比大）。

router id相同会导致主从选举问题和1类LSA识别问题。

3、DR/BDR不可被抢占。

4、其他路由器为DRother。

5、接口优先级等于0，代表只能是DROther，没有资格进行DR/BDR选举。

P2P/P2MP的链路上不会进行DR/BDR的选举，直接建立FULL的邻接关系。

224.0.0.5代表所有运行OSPF协议的路由器。

224.0.0.6代表BRO/NBMA链路上的DR/BDR。

DR失效，判断是否存在BDR，如果有BDR，则BDR成为新的DR，重新选举BDR（BDR可选可不选）。

DRother只建立邻居到2-way，所有DRother和DR/BDR建立邻接Full的关系。

DR/BDR的组播组地址224.0.0.6，DRother把LSU（状态通告）通过224.0.0.6发给DR/BDR，DR再通过224.0.0.5发给其他DRother。

DR/BDR同时监听224.0.0.5和224.0.0.6。

DRother只监听224.0.0.6。

DR/BDR彼此不当一回事，但是DROther要关注哪个是DR/哪个是BDR。

wait time：DR/BDR选举时间，一般是hello时间的4倍。

OSPF邻居表：

邻居的Router ID

邻居和我相连的接口IP：

和邻居的状态：

DD报文主从选举（预启动状态）：

优先级（选DR/BDR用）：

DR和BDR：

邻居死亡时间：

重置OSPF进程：

R1的1类LSA

顺藤摸瓜，自身1.1.1.1连着2.2.2.2，R1通过1类LSA找到R2

1类LSA对应的P2P的link-ID一定有一条匹配的1类LSA

R1针对2.2.2.2的1类LSA：

Transnet：用于描述连接着伪节点，而如何描述伪节点连着哪些节点呢？

摸到伪节点后，顺着1类LSA的线索断掉了，此时需要找2类LSA解决伪节点问题，2类LSA由DR产生，描述伪节点连接着哪些节点

R1的2类LSA，DR接口充当2类LSA名字：

查看3.3.3.3和4.4.4.4的1类LSA

这个时候看3的1类LSA：发现3没有其他的藤了

这个时候看4的1类LSA：

R1再画叶子路由：stubnet的

R2的叶子：

伪节点的叶子（2类的链路状态ID与子网掩码）：

DR的IP地址和DR的子网掩码与运算得出叶子网络，10.1.2.234.0/24

R3的叶子：

1、2类既描述拓扑，也描述路由。

通过1类、2类LSA计算出的路由信息为区域内路由，通过SPF算法计算出的路由，100%避免路由环路（因为不管实节点还是伪节点，都只能在树上出现一次）。

IGP协议的Network：控制将自己哪些直连链路加入到协议进程中，两种方法：

1、network 直连网络的网络号反掩码（配置少，不精确宣告接口，太麻烦得算，多网段还是得用这个）

2、network 接口IP地址 0.0.0.0（精确）

五、OSPF多区域

单区域OSPF配置：

单区域问题（划分区域的原因）：

如果一个区域规模很大，设备数量多，链路数量多，会有什么问题？

1、树的规模较大，SPF算法会消耗更多的CPU资源。

2、任何链路状态发生改变，产生的1类2类的更新后需要在整个区域内泛洪传递。

3、当网络不稳定，整个区域所有路由器都要参与SPF的重新计算，发生故障可能性会增加。

区域划分：

1、将网络划分成两层的区域结构，骨干区域（area 0区域）/非骨干区域（非area0），区域内发生变化，只能影响变化的区域，不影响其他区域。

2、area 0 有且只有一个，并且要连续。

3、非骨干区域一定要和骨干区域直连相连，骨干区域area0是花蕊，非骨干区域的靠在花蕊旁的花瓣。

ABR区域边界路由器：

1、连接多个区域，至少有一个活动接口属于area 0的路由器。

2、配置了vlink虚链路的路由器。

IR区域内部路由器：

1、所有接口都属于同一个区域的路由器。

区域间的路由如何计算？

由ABR将自身直连区域的区域内路由（1/2类计算的路由）转换成其他直连区域的3类LSA，完成区域间路由的计算。

ABR把区域内明细路由转换为三类LSA进行区域间传递。

三类LSA：Sum-Net，纯粹的路由信息（1、2类LSA是拓扑信息）

区域间路由计算方法：

Cost = 自身到ABR的开销 + ABR到路由的开销。

Next-Hop = 自身到ABR的下一跳，根据到ABR的APF树进行计算。

ABR转发3类LSA会改写Adv router为自身的router id，开销也会重新计算，3类LSA只能在产生区域内泛洪，转发其他区域会针对该区域重新生成3类LSA。

SPF在区域间是一种距离矢量算法。

区域间防环：所有非骨干区域流量，都得通过骨干区域传输，这样可以避免区域间环路。

区域间路由如何计算？

1、由ABR将自身直连区域内的区域路由器转换为其他直连区域的3类LSA，完成区域间路由的计算。

2、ABR将区域0中的3类LSA转化为其他骨干区域的3类。

区域间环路的产生：（真实这样设计不会有环路）

避免区域间路由环路：

1、骨干区域与非骨干区域，所有非骨干区域都要和骨干区域相连，骨干区域只能有一个，非骨干区域都要通过骨干区域中转。

2、3类LSA传递规则：

（1）、不是ABR就不能产生3类LSA。

（2）、从骨干区域传来的3类LSA不能再传回骨干区域。

六、Vlink虚链路

不规则OSPF区域设计解决方案，Vlink

Vlink虚链路：

1、创建了vlink的路由器都会成为ABR。

2、vlink永远是属于area 0的链路。

3、vlink不能在area 0创建，只能在非骨干区域创建，只能跨越一个非骨干区域（可以一步一步跳）。

4、特殊区域不能创建虚链路。

5、用于修复不连续的骨干区域。

6、将非骨干区域和骨干区域直接相连。

7、能不用就别用（能按规则设计就别乱搞，增加网络复杂性，故障排错很麻烦，除非是没办法了）。

8、做area 0的备用链路：

区域0上边链路down了，导致有两个区域0，可以事先A和B通过vlink在area 1中建立一条虚链路，当做备用链路来用。

对端的router id

虚链路实验：

做完后，AR2是ABR了

R7带源ping：

思考题：

1、一条Network-Summary-LSA可以描述多条路由吗？

一条3类LSA只能描述一条路由，区域间路由多的话，做区域间路由汇总。

2、OSPF如何避免区域间环路？

（1）、区域0有且只有一个，并且连续。

（2）、非骨干区域要和骨干区域直接相连，非骨干区域直接想要通，必须经过ABR，保证网络架构无环，星型架构。

（3）、区域间水平分割，从该区域传递到其他区域的路由不允许再传回本区域。

七、OSPF外部路由

OSPF外部路由：

企业需要和外部访问，不同企业网络之间存在互相访问。

外部路由引入：将其他协议的路由或OSPF其他进程的路由引入到OSPF协议进程中。

import route static 将执行该命令路由器的路由表中活动的静态路由引入OSPF进程中

外部路由，5类LSA：

FA转发地址

链路状态协议的最大特点：谁产生谁负责，其他路由器无权更改非自身产生的链路状态。

外部路由计算的规则：

1、和ASBR在同一个区域的路由如何计算外部路由？

cost = 自身到ASBR的开销 + 引入时开销

Next-hop = 自身到ASBR的下一跳

2、和ASBR不在同一个区域的路由如何计算外部路由？

4类LSA，属于路由信息，和ASBR同一个区域的ABR产生，描述自身到ASBR的开销，link id是ASBR的router id，adv router是ABR的router id。

cost = 1类得到自己到ABR的开销（SPF） + 4类得到ABR到ASBR的开销 + 5类外部路由本身的开销

Next-hop = 自身到ASBR的下一跳（根据4类算出，就是自到自己ABR的开销）

3类LSA描述的是到一个网络的开销。

4类LSA描述的是到一个节点的开销。

凡是没有描述邻居信息的都是路由信息！！！

外部路由类型：默认是OE 2

引入外部路由时在路由表中忽略AS内部路径的开销，仅显示引入时的开销。

1、OE 1：路由表中始终显示引入时的开销和内部路径开销之和（cost值是AS内部开销值 + AS外部开销值）。

2、OE 2：cost值是外部开销值。

外部路由选路：5类、7类

外部路由O E 1永远优于OE 2。

都是cost-type 1：选择cost小的，如果相同就负载分担，路由上的选路方式。

都是cost-type 2：优先比较引入时的开销（选小），不关注AS内部开销，管理意义上的选路方式，引入时开销一样，比较AS内部开销（选择到ASBR近的），如果内部开销也一样就负载分担。

路径优化（OSPF自动的路径优化）：去往8.0路由下一跳是1.8，外部路由会携带FA转发地址，如果R6发现FA转发地址，是通过自己的直连路由可达，本地有这条路由就会把这条路由的下一跳用为FA地址。

FA转发地址（直连环境下）：

这条FA地址确定的方法就是自己去往目的网络的下一跳，ASBR会把自己去往外部路由的下一跳作为这条外部5类LSA的FA地址传进去，内部路由器发下这条5类LSA携带有FA转发地址，并且FA转发地址是自己直连路由可达，那么就直接把转发地址作为这条5类LSA的下一跳。

当OSPF路由器计算外部路由时，5类LSA携带FA转发地址时，如果发现自身有存在FA转发地址的直连路由，则将这条外部路由的下一跳地址直接设置为FA地址（FA直连环境下）。

FA转发地址什么时候产生？（IE中具体说明）

五类LSA：

type ase

ls id 外部路由的网络号

adv router ASBR router id

network mask 外部路由的子网掩码

metric 1

cost-type 2

fa 0.0.0.0

tag 1

四类LSA：由ASBR所在区域的ABR产生

area 10产生了一条5类LSA，4类LSA是R2在area 0区域产生，来告诉其他区域ASBR在哪以及开销的计算。

八、OSPF特殊区域

OSPF特殊区域及其他特性：

OSPF需要维护区域内（1、2类LSA完成计算）、区域间（3类完成计算）、外部路由（5类完成计算，4类辅助）。

OSPF的LSA问题：

LSDB中需要维护大量的LSA，消耗设备资源。

解决LSA问题的方法：

通过OSPF特殊区域进步一减少LSA数量和路由表规模。

OSPF特殊区域

1、减少特殊区域中LSA的数量！！！

2、减少路由表的规模！！！

3、保证网络能通！！！

特殊区域不足：

1、会产生次优路径

2、不能建立vlink

3、area 0不能是特殊区域

Stub区域（末节区域）：

1、不允许5类LSA在该区域泛洪。

2、该区域不产生4类LSA。

3、该区域的ABR会产生一条3类的默认路由（默认是1，cost可以改，多条3类缺省用来控制选路，开销一样负载分担），用于访问外部网络。

4、区域视图下default-cost 修改缺省路由开销。

5、不能有ASBR，不允许引入外部路由。

6、DD报文同步的时候，故意隐瞒5类LSA，仅是跟你同步我想和你同步的内容，所以ABR Stub有5类LSA，Stub没有5类，邻居关系是Full。

hello报文中option中E、N bit：

E = 0 代表不进行5类LSA同步，E = 1 代表需要同步5类LSA。

N = 0 代表不进行7类LSA同步，N = 1 代表需要进行7类LSA同步。

E = 1 ，N = 0代表普通区域

E = 0 ，N = 0代表Stub/Totally Stub区域

E = 0， N = 1代表NSSA/Totally NSSA区域

E = 1， N = 1不存在这种组合

五类LSA很多：

配置Stub区域：区域内所有路由器都要敲，这个时候邻居关系会重新建立

会过滤4、5类LSA，并且下发一条3类默认指向ABR：

实验：

ABR和区域内路由器敲stub：

Stub之前：

stub之后：

Totally Stub区域（完全末节区域）：

1、不允许5类LSA在该区域泛洪。

2、该区域不产生3、4类LSA。

3、该区域的ABR会产生一条3类的默认路由（默认是1，cost可以改，多条3类缺省用来控制选路，开销一样负载分担），用于访问外部网络。

4、区域视图下default-cost 修改缺省路由开销。

5、DD报文同步的时候，故意隐瞒5类LSA，仅是跟你同步我想和你同步的内容，所以ABR Stub有5类LSA，Stub没有5类，邻居关系是Full。

6、不能有ASBR，不允许引入外部路由。

stub的时候：

Totally Stub之后：

NSSA区域：

1、允许本区域的ASBR引入外部路由，以7类LSA的形式存在。

2、不允许其他区域ASBR产生的5类LSA泛洪，不产生4类LSA。

3、NSSA区域的ABR产生一条7类缺省路由，用于访问其他区域引入的外部路由。

4、7类LSA只能在NSSA区域内泛洪。

5、NSSA区域的ABR会把7类LSA转换为5类LSA泛洪到其他区域（如果有多个ABR，比较router-id，大的做转换者，只需要一个转换者）。

7类LSA在路由表中标识为O-NSSA：

R1-------------R2---------------R3---------R4

------area 1----------area 0-------area 2------

R4在NSSA区域引入7类外部，R3以转换者的身份把7类LSA转换成5类LSA进行传递，5类LSA到R2后，R2会针对这个5类LSA产生一条4类LSA，连同收到的5类LSA（5类LSA传递ADV router不会改变，需要4类来计算到5类ASBR的开销【4类就是描述自己到ASBR的开销】），传递到area 1，4类LSA来辅助R1计算这条5类LSA的路由。

NSSA区域ABR【转换者】会选择性的把7类LSA转换为五类，什么时候会这样（特殊场景）？

R3是区域的ABR，同时也是NSSA的ABR、ASBR，转换7类发NSSA区域，转换5类发area 0区域，下边的ABR就没必要再做7转5的转换。

指定转换者路由器角色命令：

Totally NSSA区域：

1、允许本区域的ASBR引入外部路由，以7类LSA的形式存在。

2、不允许其他区域ASBR产生的3类、5类LSA泛洪，不产生4类LSA。

3、NSSA区域的ABR产生一条3类和7类的缺省路由，用于访问其他区域区域间路由【3类LSA】和其他区域引入的外部路由【7类LSA】（优先使用3类的缺省指导报文转发）。

4、7类LSA只能在NSSA区域内泛洪。

5、NSSA区域的ABR会把7类LSA转换为5类LSA泛洪到其他区域（如果有多个ABR，比较router-id，大的做转换者，只需要一个转换者）。

敲完nssa no-import route no-summary，会使路由器不产生7类到内部，只产生五类到外部，Totally NSSA区域内路由器的路由表会更优化（OSPF优化技术）。

7类LSA：

面试题：

交换机对于源目IP都是组播的数据包如何处理？

一般情况都是源是单播，目的是组播，华为不同型号交换机有的收到这样的数据包直接丢弃，有的会进行转发。

特殊区域，能不能增强特殊区域的稳定性？

可以，通过缺省路由访问外部网络，外部路由明细变化不会影响缺省路由。

LSA总结：

4类除了ASBR区域，其他区域每台ABR都会产生。

九、OSPF区域间汇总和外部路由汇总

特殊区域的局限性在哪里？

1、产生次优路径

2、不能有vlink

特殊区域不使用，减少LSA还有没有其他方法？

1、路由汇总

区域间路由汇总和外部路由汇总：

1、区域间路由汇总：

（1）、只能在ABR上做

（2）、只能对直连区域的路由做汇总

（3）、汇总路由的开销继承明细路由中开销最大的（华为继承大的，思科继承小的）

（4）、明细路由全部失效，汇总路由才会失效。

（6）、如果区域有多个ABR，所有ABR都要执行汇总，否则失去汇总效果（不然明细就进来了）。

汇总前：

汇总后：

手动更改汇总路由的开销：

汇总但是不通告，能做到路由过滤，不会产生这条汇总的3类LSA：

2、外部路由汇总

（1）、只能在ASBR上执行。

（2）、汇总路由的开销类型继承明细路由的开销类型，如果明细路由开销类型不一致，则开销类型为O E2。引入外部路由类型为O E1，汇总就是O E1，引入外部路由类型为O E2，汇总就是O E2，引入外部路由类型有O E1和O E2两种，汇总后是O E2（默认是O E2）。

（3）、NSSA区域的外部路由汇总，可以在ABR也可以在ASBR。

默认开销是2（引入外部路由的开销是1，做了汇总+1）：

十、OSPF更新机制和协议认证

OSPF更新机制

LSA比较新旧：

1、seq序列号越大越新

2、chksum校验和越大越新

3、ls age老化时间 = 3600最新，ls age差值大于900s，ls age小的新，ls age差值小于900s，一样新。

LSA更新机制：3600s没更新就会在LSDB中删除

1、周期性更新（反应网络的实时状态）：

默认情况下，产生这条LSA的路由器会每隔1800s（原来序列号+1，校验和重新计算、老化时间置零），会更新自身产生的LSA。

2、触发更新：

当产生这条LSA的的路由，发现这条LSA的状态发生了变化（邻居发生变化、开销发生变化、网络号/掩码发生变化、tag、type） ，会产生触发更新（原来序列号+1，校验和重新计算、老化时间置零），发生LSU在邻居之间进行同步。

产生LSA的路由器，要删除该LSA，会在序列号不变、校验和不变的情况下，ls age老化时间置位3600s，然后LSU更新出去，其它路由器收到后同步删除掉。

OSPF协议认证

OSPF协议认证：保护协议报文的安全性

什么是数据安全？

1、数据机密性：只有通信双方可以看懂数据内容，其他任何人都无法了解数据内容，通过加密实现。

2、数据完整性：数据无法被伪造或者篡改，通过散列算法实现。

3、数据不可抵赖性：不能否认你做过/没做过。

路由协议认证，只能实现数据完整性保护。

安全隐患：

1、通过接入非法设备，注入非法路由，使财务部和Database通信的流量经过非法设备，被获取。

OSPF认证方式：

1、区域认证：

在属于这个区域的接口上启用认证。

使用MD5做认证

2、接口认证：

仅在该接口上启用认证。

3、接口认证优先于区域认证：接口认证灵活性更高。

认证模式：

1、不认证：默认情况下。

认证类型取值为0，代表不认证，认证数据用0填充

2、明文认证：

密码一致就认为通过，则认为认证通过，auth type 1，无法实现数据完整性保护。

3、MD5认证：

数学上是一种哈希函数，

（1）、不可逆：无法通过哈希值反推出原始数据。

（2）、雪崩效应：原始数据任何bit被修改，得到的hash值和原始的hash存在很大区别。

（3）、不定长输入，定长输出：MD5为128bit（16字节，16*8=128bit），SHA为160bit。

auth crypt req：防重放攻击，每次收到只能越来越大。

4、加强版HMAC-MD5（仅在华为设备之间支持）

5、配置要求：Key id一致，秘钥Key一致，认证才能成功，认证模式要一致（一边区域认证MD5，一边接口认证MD5，只要认证模式一样就行）。

网络安全、信息安全（懂编程、懂操作系统）、信息安全管理，存储（不是所有公司都会用），华为数通、安全、存储、云计算，大数据、人工智能比较窄路（数学出生，数学不好没必要搞）

安全是建立在信任的前提上，两把秘钥、Key ID要一致，数据和秘钥做hash哈希计算，发给对方，对方提取原始数据和本地秘钥做hash，算出结果一致认为认证成功（MD5是不会传递密码的）。

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