思科OSPF技术详解

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OSPF的五个包:

1.Hello:9项内容,4个必要

2.DBD:数据库描述数据包(主要描述始发路由器数据库中的一些或者全部LSA信息),主要包括接口的MTU,主从位MS,数据库描述序列号等);

3.LSR:链路状态请求数据包(查看收到的LSA是否在自己的数据库,或是更新的LSA,如果是将向邻居发送请求);

4.LSU:链路状态更新数据包(用于LSA的泛洪扩散和发送LSA去响应链路状态请求数据包);

5.LSACK:链路状态确认数据包(用来进行LSA可靠的泛洪扩散,即对可靠包的确认)。

Hello包作用:

1.发现邻居;

2.建立邻居关系;

3.维持邻居关系;

4.选举DR,BDR

5.确保双向通信。

Hello包所包含的内容:

路由器id

Hello&Dead间隔 *

区域id *

邻居

DR

BDR

优先级

验证 *

末节区域 *

注:1.“*”部分全部匹配才能建立邻居关系。

2.邻居关系为FULL状态;而邻接关系是处于TWO-WAY状态。

Hello时间间隔:

在点对点网络与广播网络中为10秒;

在NBMA网络与点对多点网络中为30秒。

注:

保持时间为hello时间4倍

虚电路传送的LSA为DNA,时间抑制,永不老化.

OSPF的组播地址:

DR将使用组播地址224.0.0.5泛洪扩散更新的数据包到DRothers

DRothers使用组播地址224.0.0.6发送更新数据包

组播的MAC地址分别为:0100.5E00.0005,0100.5E00.0006

OSPF的包头格式:

| 版本    | 类型 | 长度  | 路由器ID | 区域ID  | 验证和 | 验证类型  |验证 | 数据 |
| 1 byte |   1   | 2 | 4 | 4 | 2 | 2 | 8 | variance |

OSPF支持的验证类型:

OSPF支持明文和md5认证,用Sniffer抓包看到明文验证的代码是“1”,md5验证的代码是“2”。

OSPF支持的网络类型:

1.广播

2.非广播

3.点对点(若MTU不匹配 将停留在EX-START状态)

4.点对多点

5.虚电路(虚电路的网络类型是点对点)

虚链路必须配置在ABR上,

虚链路的配置使用的命令是area transit-area-id virtual-link router-id

虚链路的Metric等同于所经过的全部链路开销之和

DR /BDR选举:

1.优先级(0~255; 0代表不参加选举;默认为1);

2.比较Router-id。

次者为BDR。

在Point-to-Point, Point-to-Multipoint(广播与非广播)这三种网络类型不选取DR与BDR; Broadcast, NBMA选取DR与BDR。

先启动OSPF进程的路由器会等待一段时间,这个时间内你没有启动其它路由的OSPF进程的话,第一台路由就认为自己是DR,之后再加进来的也不能在选举了,这个等待时间叫做Wait Timer计时器,CISCO规定的Wait Timer是40秒。这个时间内你启动的路由是参与选举的,所以真实工作环境中,40秒你大概只启动了两台,DR会再前两台启动的路由中产生,工作一段时间以后,活的最久的路由最有可能成为DR

OSPF over FRAME-RELAY 的配置:

(1) NBMA : 在HUB上指定邻居;SPOKE上设置优先级为0。

(2) P-TO-P: 接口下配置命令 ip ospf network point-to-point。

(3) P-TO-MULT P:接口下配置命令 ip ospf network point-to-multipoint。

按需电路配置:

接口下配置命令 ip ospf demand-cricuit。

孤立区域问题解决:

1.虚电路 (虚电路穿过的区域一定是标准区域,标准区域一定是全路由的)

2.隧道

3.多进程重分发

注:如果中间间隔区域为stub区域,则只能用隧道解决.

OSPF分区域的原因:

1.LSA数据过大,造成带宽负载过大。

2.计算全网拓扑,对cup要求过高。

3.数据库过大,对内存要求过高。

OSPF的区域类型:

骨干: LSA:1 2 3 4 5

标准: LSA:1 2 3 4 5

stub: LSA1 2 3

nssa: LSA1 2 3 7 7(default)

AREA 1 NSSA DEFAULT INFORMATION-ORIGINATE

(ABR上产生默认路由LSA 7)

total-stub: 1 2一条默认3

total-nssa: 1 2 7一条默认3

LSA的类型:

类型1: 路由器链路信息

内容包括:路由器链路Router-id; 接口地址; 接口网络; 接口花费

可使用show ospf database router命令查看。

类型2: 网络链路信息

由DR通告,如果是点对点的网络类型,没有LSA2

类型3、4:汇总链路(都是ABR通告)

3号通告ospf区域间信息

4号通告asbr的router-id信息(通告nssa区域的abr)

类型5: 通告外部路由

类型7: nssa区域外部路由

类型11: 用于打标签

类型代码

类型名称

描述

1

路由器LSA

每台路由器都会产生,在区域内泛洪

2

网络LSA

DR产生,在区域内泛洪

3

网络汇总LSA

ABR始发,在整个OSPF域中泛洪

4

ASBR汇总LSA

ABR始发,在整个OSPF域中泛洪

5

AS外部LSA

ASBR始发,在整个OSPF域中泛洪

6

组成员LSA

标识OSPF组播中的组成员,不做讨论

7

NSSA外部LSA

ASBR始发,

8

外部属性LSA

没有实现

9

Opaque LSA(本地链路范围)

用于MPLS流量工程,不做讨论

10

Opaque LSA(本地区域范围)

11

Opaque LSA(AS范围)

OSPF邻居建立过程:

A————————-B

down

init B收到A 发来hello进入init状态

two way hello 4个“*”匹配,选举DR BDR ;A在hello中发现自己的Router-id;

exstart 交换DBD;确立主从关系(多路访问Router-id高为主,低为从; 串行接口下接口地址大的为主)

exchange 交换数据DBD (主的先发)

loading 交换完整数据包LSR LSU

full

注:

每个LSA由序列号确认为最新的更新。

当路由器收到LSA之后的处理过程:

(1)如果数据库有这样的,再查看序列号,如果序列号相同,忽略这条LSA;如果序列号偏大,将其转到数据库,并进行SPF,更新路由表;如果序列号偏小,将一个包含自己的LSA新信息发送给发送方。

(2)如果数据可没有这样的,将其加到数据库表,并发一个ACK返回,并运行SPF,更新路由表。‘

OSPFMetric值:

Cost=10的8次方/带宽,简便记做100Mb/带宽值。Metric值是由cost值逐跳累加的。

环回口的路由,掩码为/32,既我们所说的“主机路由”。在实际应用中,环回口以32位的居多,用作ospf的管理接口。但是如果你想让环回口模拟一个网段,我们可以通过以下配置来消除。

R1(config)#int loopback 0

R1(config-if)#ip ospf network point-to-point

环回口只能配置成point-to-point这种类型,不可以配置成其它的类型。

其他:

1.当一个路由器既是ABR又是ASBR时为了不让巨量外部路由分发进nssa区域使用命令:area 1 nssa no-redistribution default-information originate

2.配置命令show ip ospf database router用来查询拓扑

3.一个路由器在理论上支持65535个OSPF进程,在实际环境中一个路由器可支持的OSPF

进程数量与其可用物理接口数量相等。(这个我对老师说的有疑问,如果我启用了很多环回口,每个环回口一个区域不可以吗?)

OSPF汇总

在OSPF骨干区域当中,一个区域的所有地址都会被通告进来。但是如果某个子网忽好忽坏不稳定,那么在它每次改变状态的时候,都会引起LSA在整个网络中泛洪。为了解决这个问题,我们可以对网络地址进行汇总。

Cisco路由器的汇总有两种类型:区域汇总和外部路由汇总。区域汇总就是区域之间的地址汇总,一般配置在ABR上;外部路由汇总就是一组外部路由通过重发布进入OSPF中,将这些外部路由进行汇总。一般配置在ASBR上。

区域汇总:

area area-id range ip-address mask

外部路由汇总:

summary-address ip-address mask

我设计的两个试验,把几个知识点串起来

试验一

用一个试验总结一下ospf over 桢中继的时候,OSPF几种网络类型的差别。

clip_image002

封装好FR,DEBUG看到的几种情况

情况一:两边只起了OSPF进程,其它全部默认

这种情况下邻居需要手动配置!

R2(config)#router ospf 10

R2(config-router)#neighbor 12.1.1.3

选举了DR,BDR

hello的间隔是30s

OSPF的数据包是单播传送的。

情况二:两边的网络类型改为Broadcast(命令接口下ip ospf network broadcast

这种网络类型下是不需要手动配置邻居关系

有DR与BDR的选举。

Hello时间间隔为10s。

使用224.0.0.5这个组播地址传送数据包。

情况三:网络类型改为Point-to-Point(命令接口下ip ospf net point-to-point

不需要手动指定邻居

没有DR/BDR的选举

Hello时间间隔为10s

使用224.0.0.5这个组播地址传送数据。

情况四:Point-to-Multipoint(命令接口下ip ospf network point-to-multipoint

不需要手动指定邻居

没有DR和BDR的选举

Hello时间间隔为30s

以224.0.0.5这个组播地址发送数据

情况五:非广播的Point-to-Multipoint

(命令接口下ip ospf network point-to-multipoint non-broadcast)

邻居需要手动指定,但是邻居只要在一边指定即可。

没有DR和BDR的选取

Hello时间间隔为30s

使用单播传送OSPF数据

列出一张表,方便看

网络类型

邻居自动发现

有无DR选举

Hello间隔

传输方式

默认

30s

单播

Broadcast

10s

组播

Point-to-Point

10s

组播

Point-to-Multipoint

30s

组播

Point-to-Multipoint(非广播)

否,单边指即可

30s

单播

试验二

OSPF的认证总结:

clip_image004

OSPF的认证有2种类型(不验证也算的话是3种),使用DEBUG可以看到type0表示无认证,type1表示明文认证,type2表示MD5认证。明文认证发送密码进行认证,而MD5认证发送的是报文摘要。

OSPF的认证可以在链路上进行,也可以在整个区域内进行认证。另外虚链路同样也可以进行认证。

同样也是分情况来讨论。

情况一:R1和R2明文验证

R1(config)#int s1/0

R1(config-if)#ip ospf authentication(启用认证)

R1(config-if)#ip ospf authentication-key cisco(配置密码)

不配置R2的话

通过debug工具我们可以看到如下信息:

*Aug 15 22:51:54.275: OSPF: Rcv pkt from 10.1.1.2, Serial1/0 : Mismatch Authentication type. Input packet specified type 0, we use type 1

这里的type0是指对方没有启用认证,type1是明文认证。

在R2上配置认证,使得邻居关系恢复。

R2(config)#int s1/0

R2(config-if)#ip ospf authentication

R2(config-if)#ip ospf authentication-key cisco

*Aug 15 22:54:55.815: %OSPF-5-ADJCHG: Process 10, Nbr 1.1.1.1 on Serial1/0 from LOADING to FULL, Loading Done

情况二:在R2和R3的串行链路上进行MD5认证的:

R2(config)#int s1/1

R2(config-if)#ip ospf authentication message-digest(定义认证类型为MD5

R2(config-if)#ip ospf message-digest-key 1 md5 cisco(定义key和密码)

R3(config)#int s1/0

R3(config-if)#ip ospf authentication message-digest

R3(config-if)#ip ospf message-digest-key 1 md5 cisco

情况三:增加R2和R3上串行链路的MD5认证的密码:

在R2原有的配置上加上下面这条命令:

R2(config-if)#ip ospf message-digest-key 2 md5 openlab

R2#sho ip ospf neighbor

Neighbor ID Pri State Dead Time Address Interface

3.3.3.3 0 FULL/ – – 11.1.1.2 OSPF_VL0

1.1.1.1 1 FULL/BDR 00:00:34 21.1.1.1 FastEthernet0/0

1.1.1.1 0 FULL/ – 00:00:37 10.1.1.1 Serial1/0

3.3.3.3 0 FULL/ – 00:00:31 11.1.1.2 Serial1/1

邻居关系没有丢失。

增加新的密码钥匙,然后在将原来的密码删除,候邻居关系不受影响。

情况四:在Area0上进行区域认证(以前没做过吧)

R1(config)#router ospf 10

R1(config-router)#area 0 authentication

还没有写下一步,就是刚启用,还没设置密码,邻居就down掉了

同样,R2上启用一下,邻居就恢复

或者都设置相同的密码也可以。

情况五:Area0上进行区域认证以后。。。

R2#clear ip ospf pro清进程,A2区域的学不到邻居了。R3是通过虚链路连接到骨干区域的。因为virtual-link属于Area0,因此在R2配置完成Area0区域认证后,R3也需要相应的配置。

R3(config)#router ospf 10

R3(config-router)#area 0 authentication

这样就可以了

情况六:单纯的虚链路的认证(这个以前也没做过吧)

明文认证,MD5认证。配置命令如下:

明文:

R2(config-router)#area 1 virtual-link 3.3.3.3 authentication-key cisco

R3(config-router)#area 1 virtual-link 2.2.2.2 authentication-key cisco

MD5:

R2(config-router)#area 1 virtual-link 3.3.3.3 authentication message-digest

R2(config-router)#area 1 virtual-link 3.3.3.3 message-digest-key 1 md5 cisco

R3(config-router)#area 1 virtual-link 2.2.2.2 authentication message-digest

R3(config-router)#area 1 virtual-link 2.2.2.2 message-digest-key 1 md5 cisco

另外通过实验知道虚链路在建立起来后是DNA LSA(不老化LSA),所以如果没有重启OSPF进程的话,即使一端配置了认证,虚链路也是不会断开的。

后面是sniffer抓得包

Hello包

clip_image006

Lsu包

clip_image008

clip_image010

LSACK包

clip_image012

上面是一般情况,下面是明文验证的几个包

Hello

clip_image014

DBD

clip_image016

LSR

clip_image018

LSU

clip_image020

LSACK

clip_image022

下面是MD5加密认证得包

Hello

clip_image024

DBD

clip_image026

LSR

clip_image028

LSU

clip_image030

clip_image032

LSACK

clip_image034

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