华为路由器:ospf协议入门介绍
一、OSPF协议的介绍
OSPF协议概述
OSPF全称是开放式最短路径优先。是IETF开发的一种链路状态路由协议,使用基于带宽的度量值
。采用SPF算法计算路由,从算法上保证了无路由环路。通过邻居关系维护路由
,避免定期更新对带宽进行的消耗。路由更新效率高,网络收敛快,适用大中型网络。
与静态路由相比
- OSPF依靠报文传输路由信息,保密性差,而且传输报文会占用线路带宽。
- 但静态路由配置繁琐且容易出错,不适用大型网络。
- 当网络的拓扑结构和链路状态发生变化时,路由器中路由信息需要大范围地调整。
与rip协议相比
- OSPF使用基于带宽的度量值,选路更加科学。
- 当路由条目更新时,仅发送更新路由减小了线路带宽的消耗,收敛速度快。
- rip发送整个路由表,且每隔30秒发送一次。此处收敛是指当网络发生变化时的收敛,网络刚运行OSPF时,网络中的各个路由器学习到路由的时间可能要多于RIP,原因是路由器间选举DR,BDR需要40s,所以如果想加快网络初始化收敛速度,我们常常把线路配置成点到点线路。
OSPF的三个阶段
- 邻居建立阶段:OSPF路由器发送HELLO报文,建立和维护邻居关系。
- 路由交换阶段:OSPF路由器发送
DBD
报文描述自己的LSDB
,再用LSR
(请求特定的LSA的报文 ),LSU
(承载LSA的报文)交换自己缺少的LSA
,使得双方的LSDB
达到一致,即所有路由器知道网络的全局拓扑关系图。双方LSDB
一致的标志是邻居达到FULL
状态。 - 路由计算阶段:通过SPF算法计算出去往各个网段的最佳路由。并添加到路由表中。
OSPF的七种状态机
- down:初始状态。
- init:互相发送Hello报文,hello报文中包含
Router ID,AreaID,各种定时器,认证,DR信息,接口优先级
等等。初始化状态即单向通信,A收到B的hello(或B收到A的hello)。 - tow way:路由器收到对方的Hello包,网络中非DR,BDR路由器之间就是这种状态,也是一种稳态。 双方互相通信状态,彼此收到对方的hello,并且从hello包中读取信息,建立邻居关系。
- exstart:确立主从关系,RID高的路由器成为主路由器,如果MTU值不匹配,将停留在此阶段。就是将要开始发送DBD,在发送之前确认谁先发,谁后发,他们自动协商,依靠router id,越大越优先。
- exchange:主从关系确立后,开始交换DBD报文,LSDB同步的第一个阶段,主要建立LSDB的总体框架。
- lading:加载DBD,发送LSR,通过更新LSU,LSA报文,交换相互缺少的DD报文,完成LSDB的同步。第二个阶段。收到DBD后进行比较是否相同(比较依据查看序列号),然后进行LSR、LSU的请求和更新;
- full:同步完成后,建立邻接关系。以后LSA的交换,用过LSU报文进行。
ospf术语
- DR 指定路由器
- BDR: 备份路由器
- LSDB:链路状态数据库
- LSA: 链路状态广播
- AS:自治系统
- ABR:区域边界路由器
- ASBR:自治系统边界路由器
- 邻居:可以相互发送hello报文
- 邻接:选出DR和BDR,其他路由器与DR 、 BDR 的关系就是邻接可以发送LSA信息
区域的划分
- area 0 骨干区域(核心区域);
- area 1、2…其他都是常规区域;
- 常规区域必须和骨干区域
直接相连
。
划分多区域的目的
- 减小了LSDB,降低了路由器的内存消耗并减轻了CPU SPF计算负担。
- 减小了LSA洪泛范围,有效地把拓扑变化控制在区域内,提高了 网络的稳定性。
- 在区域边界可以做路由汇总,减小了路由表,减轻了设备的数据转发负担。
- 提高了网络的拓展性,有利于组件大规模网络。
OSPF中路由器的角色(重点)
ABR
:区域边界路由器。R2 R3位于两个区域的中间,我们称之为区域边界路由器
;他用来链接骨干区域和普通区域。ASBR
:自制系统边界路由器。进行了重新分布操作的路由器。例如上图中的R5链接着两个自制系统,我们把R5称作自制系统边界路由器
,自制系统边界路由器用来链接ospf的AS与外部其他的路由。Internet Router
:内部路由器,所有接口都处于同一个区域的路由器被称为区域内部路由器
。它的LSDB只有本区域的所有LSA.
router id讲解
router id 标识允许ospf的路由器的身份ID。身份ID不能重复
router id的选举规则
- 手动指定最为优先,如果没有指定则选举环回口,如果没有环回口则选择物理接口。
- 接口地址越大越优先。
- 华为设备:手动指定最优先,最先UP的接口最优先。
- 手动指定方法:全局
router id 2.2.2.2
给动态路由协议指定router id
OSPF的三张表
- 邻居表(neighbortable):一OSPF用邻居机制来发现和维持路由的存在,邻居表存储了双向通信的邻居关系OSPF路由器列表的信息。
- 拓扑表(topology table):-OSPF用LSA(link state Advertisement链路状态通告)来描述网络拓扑信息,然后OSPF路由器用拓扑数据库来存储网络的这些LSA。
- OSPF路由表(routingtable):一对链路状态数据库进行SPF(Dijkstra)计算,而得出的OSPF路由表。
OSPF的基本运行步骤
- 1、建立邻接关系(Establish router adjacencies)
- 2、必要的时候进行DR的选举(Elect the DR/BDR)
- 3、发现路由(Discover routes)
- 4、选择合适的路由器(Select appropriate routes)
- 5、维护路由信息(Maintain routing information)
ospf协议无法建立邻居的原因
原因其实有很多,我们暂时学到的两个:
- 两台路由器router id 相同导致冲突;
- 两台路由器中间直连的网段必须宣告到相同的area区域;
更多请查看这里:https://blog.csdn.net/weixin_34365417/article/details/92934807
OSPF的LSA类型
- LSA1:每个OSPF路由器都会针对本区域产生一个LSA1,描述拓扑信息。
- LSA2 :由DR产生的,补充说明类型LSA1,描述多路访问架构。描述一条链路上有哪些路由器。
- LSA3:网络汇总。描述OSPF的区域间路由(在路由表中以 O IA 标识)。原LSA 1所描述的路由信息会由所在区域的ABR将其转换为LSA3。LSA3可以传播到整个OSPF的所有区域(特殊区域除外)。由ABR通告。注意:LSA 3每穿越一个ABR,其ADVRouter都会发生改变,ADV Router转变为最后一次穿越的ABR路由器。
- LSA4:由ABR产生,当ASBR产生一个LSA5时,ABR会产生一个LSA4,指明ASBR区域。
- LSA5: 自治系统外部LSA 。LSA 5描述的是OSPF区域以外的路由(RIP、EIGRP、BGP等等)。由ASBR所通告,LSA 5可以传播到整个OSPF的所有区域(特殊区域除外)。注意:LSA 5的通告路由器在穿越ABR的时候是不会改变的。
- LSA7:只有在NSSA中存在,可以理解为LSA5的重发布变种。
OSPF多区域的防环机制
区域内使用SPF算法,算法上防止出现环路。所有非骨干区域必须与骨干区域直接相连,区域间路由需经由骨干区域中转。ABR从非骨干区域收到的Type-3 LSA不能用于区域间路由的计算。
区域间的水平分割: ABR不会将描述一个Area内部的路由信息的Type-3 LSA再注入回该区域中。
二、单区域ospf协议实验
https://blog.csdn.net/annita2019/article/details/119064992
三、ospf协议常用的查看命令
第一个最常用
display ospf peer brief #显示OSPF中各区域邻居的信息,最常用的
display ospf lsdb #显示OSPF的链路状态数据库(LSDB)信息
display ospf interface #显示OSPF的接口信息
dis ip routing-table protocol ospf #显示ospf协议的路由表
四、ospf 排错
ospf 排错命令(非常有用)
dis ospf error
演示:
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