OSPF--HCIE

目录

OSPF

基本概念

  • OSPF基于IP协议，协议号为89
  • 开放式最短路径优先OSPF，一个基于链路状态的内部网关协议
  • OSPF作为基于链路状态的协议，具有收敛快，路由无环，可扩展性有点，广泛使用
  • OSPFv2基于IPV4，扩展性是基于LSA的扩展。
  • 基于IP层协议，可靠性得不到保障，所以需要协议自身实现确认机制，认证机制
  • 基于IP协议，随着IP普及度扩大，OSPF也成为主流的IGP协议，一般用于企业网，企业网工程师熟练高。

特点

  • 使用范围广：支持多种网络类型，规模大。
  • 快速收敛:在网络中的拓扑发生变化，立即发送跟新报文，使这一变化在自治系统中同步，
  • 无自环：由于OSPF根据收集到的链路状态，用最短路径树计算路由，从算法本身保证不会生成自环路由。
  • 区域划分：允许自治系统的网络被划分成区域来管理。路由器链路状态数据库减少降低了内存消耗和CPU的负担，区域间传送路由信息的减少降低了网络带宽的占用。
  • 等价路由：支持到同一目的地址的多条等价路由。
  • 路由分级：使用4类不同的路由，按优先顺序来说分别是：区域内路由，区域间路由，区域外部路由
  • 支持验证：支持基于接口的报文认证，以保证报文交互和路由计算的安全性。
  • 组播发送：在某些类型的链路上以组播地址发送协议报文，减少对其他设备的干扰。

报文类型

  • 每个OSPF报文都由OSPF Header加上OSPF payload组成，OSP支持组播发送报文。其中224.0.0.5是为OSPF设备预留的IP组播地址，224.0.0.6是为OSPF的DR/BDR设备预留的IP组播地址。

  • OSPF头部字段

    1. 版本
    2. 类型
    3. 长度
    4. 发送者路由器的router ID
    5. 发送报文出接口所在区域
    6. 校验和
    7. 认证类型
    8. 认证数据

  • 五个OSPF报文作用。

    1. Hello周期性发送，用来发现和维持OSPF邻居关系的建立，内容包括一些定时器的数值、DR、BDR以及自己已知的邻居。
    2. DD（数据库描述）报文：描述了本地LSDB中每一条LSA的摘要信息，用于两台路由器进行数据同步。
    3. LSR（链路状态请求）报文：向对方请求所需的LSA。两台路由器互相交互DD报文之后，得知对端的路由器有哪些LSA是本地的LSDB所缺少的，这时需要发送LSR报文像对方去请求所需的LSA，内容包括所需要的LSA摘要。
    4. LSU（链路状态更新）报文:向对方发送所需要的LSA，
    5. LSA（链路状态确定）报文：用来对收到的LSA进行确认，内容需要确定的LSA的Header（一个报文可对多个LSA做确定）

  • 注：报文中携带的报文及作用了解。

路由类型

  • 区域内，区域间，区域外；路由划分更加精细，更好对路由做控制。

  • 优先级从高到底，排列：

    1. 区域内路由
    2. 区域间路由
    3. 外部路由type1：外部开销加上内部开销之和
    4. 外部路由type2：自己算外部开销（缺省情况下，华为实现引入路由为type2）

LSA的类型

LSA类型 LSA作用
router-LSA（type1） 每个设备都会产生，描述了设备的链路状态和开销，在所属的区域内传播
network-LSA（type2） 有DR产生，描述的本网段的链路状态，在所属的区域内传播（描述伪节点信息）
network-summary（type3） 由ABR产生，描述区域内某个网段的路由，并通告给除ASBR所在区域的其他区域（描述区域间的路由信息）
ASBR-summary（type4） 由ABR产生，描述到ASBR的路由，通告给除了ASBR所在的其他区域（描述到ASBR的位置信息）
as-external-LSA（type5） 由ASBR产生，描述去往外部的路由，通告到除特殊区域的所有区域
NSSA LSA（type7） 由ASBR产生，描述到AS外部的路由，仅在NSSA区域内传播。
Opaque LSA（Type9/Type10/Type11） Opaque LSA提供用于OSPF的扩展的通用机制。其中：Type9 LSA仅在接口所在网段范围内传播。用于支持GR的Grace LSA就是Type9 LSA的一种。Type10 LSA在区域内传播。用于支持TE的LSA就是Type10 LSA的一种。Type11 LSA在自治域内传播，目前还没有实际应用的例子。
  • LSA新旧比较：首先比较序列号（有32位，从0X80000001到0X7FFFFFFF），如果序列号越高，则越新。
  • 如果序列号相同，则比较校验和，检验和越高越新。
  • 如果校验和相同，则比较存活时间，如果这些LSA中只有一条存活时间为36000s，则认为该LSA是最新的。
    1. 若LSA的Age为Maxage（3600s）则该LSA被认定更新
    2. 若LSA间的Age差额超过15min，则Age时间小的被认为是更新的
    3. 若LSA age差额在15min内，则二者视为相同“新“的LSA，只保留先收到的一份。

网络类型

网络类型 含义
广播类型（Broadcast） 当链路层协议是Ethernet、FDDI时，缺省情况下，OSPF认为网络类型是Broadcast。在该类型的网络中：通常以组播形式发送Hello报文、LSU报文和LSAck报文。其中，224.0.0.5的组播地址为OSPF设备的预留IP组播地址；224.0.0.6的组播地址为OSPF DR/BDR（ Backup Designated Router）的预留IP组播地址。以单播形式发送DD报文和LSR报文。
NBMA类型（Non-Broadcast Multi-Access） 当链路层协议是帧中继、X.25时，缺省情况下，OSPF认为网络类型是NBMA。在该类型的网络中，以单播形式发送协议报文（Hello报文、DD报文、LSR报文、LSU报文、LSAck报文）。
点到多点P2MP类型（Point-to-Multipoint） 没有一种链路层协议会被缺省的认为是Point-to-Multipoint类型。点到多点必须是由其他的网络类型强制更改的。常用做法是将非全连通的NBMA改为点到多点的网络。在该类型的网络中：以组播形式（224.0.0.5）发送Hello报文。以单播形式发送其他协议报文（DD报文、LSR报文、LSU报文、LSAck报文）。
点到点P2P类型（point-to-point） 当链路层协议是PPP、HDLC和LAPB时，缺省情况下，OSPF认为网络类型是P2P。在该类型的网络中，以组播形式（224.0.0.5）发送协议报文（Hello报文、DD报文、LSR报文、LSU报文、LSAck报文）。

区域划分

  • 骨干区域：被配置为区域0的区域
  • 普通区域：没有被配置为特殊区域的非骨干区域
  • 特殊区域：特殊配置为此区域
  • 区域划分规则
    1. 非骨干区域必须和骨干区域之间相连
    2. 骨干区域要保证连续性
    3. 区域边界在路由器上，不同接口划分不同区域

路由器类型

  • IR：OSPF域内路由器
  • BR：OSPF骨干区域内的骨干路由器
  • ABR：区域边界路由器，是骨干区域和非骨干区域之间的路由器
  • ASBR：AS边界路由器，是OSPF域和其他网络边界的路由器

邻居关系

  • 影响建立OSPF邻居关系建立的因素

  1. Router-ID：

    • 直连的路由器router-ID一致：不能建立邻居关系，因为exstart状态时会通过router—ID选举主从关系，如果邻居主从关系不能确定则不能达到完全邻居关系。
    • 两台不直连同区域的路由器router-ID一致：邻居关系能正常建立，但是LSDB中只有一份一类LSA，导致SPF树没办法计算，选择先学到的一类LSA。
    • 如果不同区域的路由器router-ID一致：邻居关系可以正常建立区域内和区域间的也可以正常计算，但是如果其中有一台路由器是ASBR的话就会出现问题，由于LSA5类LSA在传递过程中ADV-router不改变，如果某一区域内的路由器发现本区域中有路由器的router-ID和ASBR的router-ID冲突的话，则会将这条收到的5类LSA的老化时间改为3600并进行泛洪，希望其他路由器收到过后会删除这条LSA，但当产生这条5类LSA的ASBR收到后也会删除这条5类LSA，也会继续产生LSA5，就会使整个网络中不断产生和删除LSA5，造成网络震荡。

  2. 区域ID一致

  3. 广播，NBMA的网络接口掩码

  4. 认证类型和认证密钥要一致

  5. dead时间要一致

  6. Hello时间要一致

  7. Option字段的E和N比特要一致

    • STUB区域E=0，N=0
    • NSSA区域E=0，N=1
    • 普通区域E=1，N=0

  8. 接口IP MTU要一致

    • MTU字段在exstart状态进行比较，MTU在DD报文中，如果一致性不通过，就会停在exstart状态，如果不进行MTU一致性，报文会重复分片，降低转发效率。华为设备默认将DD报文中的MTU值设置为0，并不做MTU比较。

  9. 帧中继网络中要有brodcast关键字

邻居状态机

  • 邻居关系：OSPF设备启动后，会通过OSPF接口向外发送Hello报文，收到Hello报文的OSPF设备会检查报文中所定义的参数，如果双方一致就会形成邻居关系，两端设备互为邻居。
  • 邻接关系：形成邻居关系后，如果两端设备成功交换DD报文和LSA，才建立邻接关系。

OSPF共有8种状态机，分别是：Down、Attempt、Init、2-way、Exstart、Exchange、Loading、Full。

  • Down：邻居会话的初始阶段，表明没有在邻居失效时间间隔内收到来自邻居路由器的Hello数据包。
  • Attempt：该状态仅发生在NBMA网络中，表明对端在邻居失效时间间隔（dead interval）超时前仍然没有回复Hello报文。此时路由器依然每发送轮询Hello报文的时间间隔（poll interval）向对端发送Hello报文。
  • Init：收到Hello报文后状态为Init。
  • 2-way：收到的Hello报文中包含有自己的Router ID，则状态为2-way；如果不需要形成邻接关系则邻居状态机就停留在此状态，否则进入Exstart状态。
  • Exstart：开始协商主从关系，并确定DD的序列号，此时状态为Exstart。
  • Exchange：主从关系协商完毕后开始交换DD报文，此时状态为Exchange。
  • Loading：DD报文交换完成即Exchange done，此时状态为Loading。
  • Full：LSR重传列表为空，此时状态为Full。

DR/BDR选举

  • 为了减少邻居关系的数量，在广播型和NBMA型网络需要选举DR/BDR，优选优先级高的，如果优先级一样则比较router-ID大的。优先级缺省为1，取值范围为0~255，若优先级为0则不参与选举。
  • DR/BDR不具备抢占性。如果有优先级更高的路由接入也不能立即成为DR或BDR。
  • DR-other之间路由器建立2-way的邻居关系，DR/BDR和DR-other之间建立FULL的邻居关系。

本章涉及的面试题目

OSPF邻居关系建立

OSPF的区域类型和LSA的作用

影响OSPF邻居关系建立的因素，以及LSA新旧的比较

posted @ 2020-07-05 23:05  皓先生  阅读(694)  评论(0)  编辑  收藏  举报