本文實(shí)例講述了CCNP 認(rèn)證考試OSPF基本概念與原理。分享給大家供大家參考，具體如下：

CCNP---OSPF

• 目錄
  • 基本概念
  • OSPF 數(shù)據(jù)包
  • OSPF 狀態(tài)機(jī)
  • OSPF 工作過程
    • 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化
  • OSPF 選路規(guī)則
  • 成為鄰接關(guān)系的條件 --- 關(guān)注網(wǎng)絡(luò)類型
  • OSPF 的接口網(wǎng)絡(luò)類型
  • OSPF 的不規(guī)則區(qū)域
  • OSPF 的數(shù)據(jù)庫(kù)表
    • 常見的 LSA
  • 減少 LSA 的更新量
    • 手工匯總
    • 特殊區(qū)域
  • OSPF 的基本配置
    • OSPF 路由表
    • OSPF 擴(kuò)展配置
      • 認(rèn)證
      • 被動(dòng)接口
      • 加快收斂
      • 缺省路由
        • 3 類缺省
        • 5 類缺省
        • 7類缺省

目錄

基本概念

OSPF：Open Shortest Path First
開放式的最短路徑優(yōu)先協(xié)議，是標(biāo)準(zhǔn)的鏈路狀態(tài)（ LS ）型路由協(xié)議—共享拓?fù)洹?/p>

基于 IP 封裝，協(xié)議號(hào)為 89。支持手工匯總和認(rèn)證。
管理距離110，使用COST值作為度量值。

OSPF是一種鏈路狀態(tài)型協(xié)議，傳遞的是 LSA（鏈路狀態(tài)通告），LSA包含了路由信息和拓?fù)湫畔?，常見的?1、2、3、4、5、7 類 LSA 。

更新方式：觸發(fā)更新以及存在 30min 的周期鏈路更新
更新為組播更新，地址為：224.0.0.5 和 224.0.0.6

OSPF網(wǎng)絡(luò)需要結(jié)構(gòu)化部署：
1、區(qū)域劃分：基于接口劃分
優(yōu)勢(shì)：減少 LSA 的傳遞距離和范圍，減少 LSA 的數(shù)量。
區(qū)域：分為 0（骨干）區(qū)域和非 0（骨干）區(qū)域。
區(qū)域劃分規(guī)則：
（1）必須擁有區(qū)域 0（骨干區(qū)域），所有非骨干的區(qū)域必須直連骨干區(qū)域
（2）必須擁有 ABR —區(qū)域邊界路由器
2、IP地址規(guī)劃

鏈路狀態(tài)型路由協(xié)議的距離矢量特征：區(qū)域之內(nèi)傳遞拓?fù)?，區(qū)域之間傳遞路由

OSPF 數(shù)據(jù)包

hello包：用于發(fā)現(xiàn)、建立并?；睿?0s）鄰居關(guān)系。存在全網(wǎng)唯一的 Router-ID ，用于路由器的身份標(biāo)識(shí)，使用的 IP 地址的方式表示。
DD包：Database Description，數(shù)據(jù)庫(kù)描述包。
LSR：鏈路狀態(tài)請(qǐng)求。
LSU：鏈路狀態(tài)更新（攜帶了 LSA ）。
LSAck：鏈路狀態(tài)確認(rèn)。

LSA：鏈路狀態(tài)通告，就是OSPF中不同的拓?fù)浠蛘呗酚尚畔ⅰ?br /> LSDB：鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，所有的 LSA 的集合

OSPF 狀態(tài)機(jī)

down：未啟動(dòng)協(xié)議。一旦啟動(dòng)協(xié)議并發(fā)出hello包之后，立即進(jìn)入下一狀態(tài)。
init：等待鄰居回復(fù)的狀態(tài)。若收到的hello包中攜帶了自己的RID，則和對(duì)方一起進(jìn)入下一狀態(tài)。
2-way：表示鄰居關(guān)系建立。條件匹配：若成功，則進(jìn)入下一狀態(tài)；若失敗，僅hello包保活。
Exstart：預(yù)啟動(dòng)，使用假的DD報(bào)文比較RID，大者優(yōu)先進(jìn)入下一狀態(tài)。
Exchange：雙方交換DD報(bào)文。
Loading：使用LSR/LSU/LSAck獲取未知的路徑拓?fù)浠蛘呗酚伞?br /> Full：鄰接關(guān)系建立，收斂完成。

OSPF 工作過程

1.啟動(dòng)協(xié)議后，設(shè)備本地基于 224.0.0.5 組播發(fā)出 hello 包，發(fā)現(xiàn)并建立鄰居關(guān)系，生成鄰居表，之后進(jìn)行條件匹配，若成功，則進(jìn)入下一狀態(tài)；若失敗，則僅 hello 包 10s 進(jìn)行鄰居關(guān)系?；睢?/p>

2.RID 大者優(yōu)先進(jìn)入下一狀態(tài)，先交換 DD ，然后再使用 LSR/LSU/LSACK 收集未知的 LSA ，生成 LSDB —數(shù)據(jù)庫(kù)表。

3.設(shè)備基于此 LSDB ，使用 SPF 算法計(jì)算出去往目標(biāo)的最佳路徑，生成路由表，完成收斂。

4.之后 10s 周期?；?，30min 周期性比對(duì) DD ，若不一致將使用 LSR/LSU/LSack 重新獲取。

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化

1.新增&斷開：直連發(fā)生變化的設(shè)備通過 DBD/LSR/LSU/LSACK 完善即可。

2.設(shè)備無法通信：hello 包 10s ?；?dead time 40s–計(jì)時(shí)結(jié)束后，刪除鄰居關(guān)系以及從鄰居處學(xué)習(xí)到的所有 LSA 信息。

OSPF 選路規(guī)則

路由表中，所有 OSPF 計(jì)算所得的路徑使用 OSPF 表示，OSPF 優(yōu)先級(jí)為 10 。
Cost 值=參考帶寬÷入接口帶寬（默認(rèn)參考帶寬為100Mbits/s）

當(dāng)接口帶寬大于參考帶寬時(shí)，COST取1，會(huì)導(dǎo)致選路不佳，可以通過修改參考帶寬來解決：
 

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 //修改參考帶寬

PS：參考帶寬的修改需要全網(wǎng)一致

若去往某一個(gè)目標(biāo)擁有多條路徑時(shí)，優(yōu)先選擇整條路經(jīng)控制層面入接口Cost之和最小的

控制層面：路由來的方向
數(shù)據(jù)層面：數(shù)據(jù)去的方向

成為鄰接關(guān)系的條件 — 關(guān)注網(wǎng)絡(luò)類型

1.點(diǎn)到點(diǎn)：在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)只能存在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)
 

點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)類型，鄰居關(guān)系必須成為鄰接關(guān)系，否則無法正常收斂。

2.MA（多路訪問）：在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)不限制節(jié)點(diǎn)數(shù)
 

MA 網(wǎng)絡(luò)類型中，若全網(wǎng)均為鄰接關(guān)系，那么將可能出現(xiàn)大量重復(fù)性的 LSA 洪泛。
為避免該現(xiàn)象，則需要選舉 DR/BDR 角色，所有的非DR/BDR間不得建立成為鄰接關(guān)系。
為了消除重復(fù)更新，選舉時(shí)間 40s，其他所有沒有定義角色的路由器成為 DROther。

角色關(guān)系：
DR與DROther之間是鄰接關(guān)系
BDR與DROther之間是鄰接關(guān)系
DROther與DROther之間是鄰居關(guān)系
DR與BDR之間是鄰接關(guān)系

選舉規(guī)則：
1.先比較接口優(yōu)先級(jí)，大優(yōu)。默認(rèn)所有路由器接口優(yōu)先級(jí)為 1。0 表示不參選，點(diǎn)到點(diǎn)接口默認(rèn)為 0；
2.比較 Router-ID，大優(yōu)；

干涉選舉的方法：
1.可以通過修改設(shè)備參加選舉的接口的優(yōu)先級(jí)實(shí)現(xiàn)控制選舉，修改DR最大優(yōu)先級(jí)，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 選舉非搶占，故修改優(yōu)先級(jí)后必須重啟設(shè)備的OSPF 進(jìn)程
clear ip ospf process （重啟OSPF進(jìn)程）

2.修改 DR 最大優(yōu)先級(jí)，BDR 次大；剩余所有設(shè)備優(yōu)先級(jí)修改為 0。
PS：不能將所有的接口優(yōu)先級(jí)全改成0

OSPF 的接口網(wǎng)絡(luò)類型

OSPF 協(xié)議在不同網(wǎng)絡(luò)類型下的接口上，擁有不同的工作方式。

show ip ospf interface lo0 查看OSPF協(xié)議在某個(gè)接口上的工作方式

OSPF接口工作方式：

PS：
 

1.點(diǎn)到點(diǎn)的工作方式，僅適用于一個(gè)網(wǎng)段兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，故在 MGRE 環(huán)境下若適用 tunnel 口默認(rèn)的工作方式，那么一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)若存在兩個(gè)以上節(jié)點(diǎn)將出現(xiàn)鄰居關(guān)系翻滾。
2.若MGRE環(huán)境下，不同接口處于不同的網(wǎng)絡(luò)類型。若 hello time 一致將建立鄰居關(guān)系，當(dāng)工作機(jī)制的不同導(dǎo)致 LSA 更新出現(xiàn)問題，必須所有節(jié)點(diǎn)處于相同的工作方式。
3.MGRE 環(huán)境下，若構(gòu)建的 OSPF 工作環(huán)境不是一個(gè)全連結(jié)構(gòu)（網(wǎng)段內(nèi)所有設(shè)備間均建立鄰居關(guān)系），那么一旦使用 broadcast 工作方式，就必須將 DR 固定在中心站點(diǎn)位置，否則將出現(xiàn) DR 位置混亂，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)無法正常收斂。

解決方式：
1.所有節(jié)點(diǎn)修改 BROADCAST
 

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

2.所有節(jié)點(diǎn)修改為點(diǎn)到多點(diǎn)模式；
點(diǎn)到多點(diǎn)為cisco為OSPF協(xié)議額外設(shè)置的工作方式
 

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

點(diǎn)到多點(diǎn)的工作：hello time30；無DR選舉；生成訪問各個(gè)節(jié)點(diǎn)的精確路由；

OSPF 的不規(guī)則區(qū)域

1.遠(yuǎn)離骨干的非骨干區(qū)域 — ABR 必須同時(shí)工作于區(qū)域 0，才能進(jìn)行區(qū)域間的路由共享。
2.不連續(xù)骨干—從一個(gè)區(qū)域獲取到的路由信息不得發(fā)往編號(hào)相同的區(qū)域，即使該區(qū)域連接了本區(qū)域不同的ABR，水平分割。

解決方案：
1.普通 tunnel—在兩臺(tái) ABR 上建立隧道，然后將其宣告于 OSPF 協(xié)議中
缺點(diǎn)：
（1）周期的?；詈透?，觸發(fā)的信息均需要通過中間的穿越區(qū)域，對(duì)中間區(qū)域影響較大；
（2）選路不佳.
OSPF協(xié)議若通過不同的區(qū)域?qū)W習(xí)到的相同的路由，優(yōu)選區(qū)域0；若均為非骨干，比較度量值；

2.OSPF虛鏈路—非骨干區(qū)域間的ABR到骨干區(qū)域的ABR處授權(quán)–建立一條虛鏈路
 

r2(config)#router ospf 1
r2(config-router)#area 1（中間的穿越區(qū)域） virtual-link 4.4.4.4（對(duì)端的ABR的RID）
 

因?yàn)闆]有新的網(wǎng)段出現(xiàn)，故選路正常。
缺點(diǎn)：為了避免周期的信息對(duì)中間區(qū)域的影響，故停止虛鏈路間的所有周期行為—不可靠。

3.多進(jìn)程雙向重發(fā)布
一臺(tái)設(shè)備上若同時(shí)運(yùn)行多個(gè)進(jìn)程，那么不同進(jìn)程擁有不同的 RID，生成各自的數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)不共享，僅將各自計(jì)算所得路由加載于同一張路由表內(nèi)。若多個(gè)進(jìn)程工作于同一個(gè)接口上，僅最新啟動(dòng)的進(jìn)程生效。

在解決不規(guī)則區(qū)域時(shí)，讓連接兩個(gè)非骨干區(qū)域的ABR設(shè)備，將不同區(qū)域宣告到本地的不同進(jìn)程下，之后使用重發(fā)布技術(shù)，進(jìn)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 的數(shù)據(jù)庫(kù)表

OSPF 協(xié)議基于 LSU 來共享 LSA 信息，在不同的條件下發(fā)出不同類別的 LSA。

詳細(xì)查看某條LSA：
 

r1#show ip ospf database（類別名） router 1.1.1.1（link-id/番號(hào)）

無論哪種類別的LSA均存在以下參數(shù)：
 

LS age: 142 — 老化時(shí)間，周期 1800 歸 0，也可觸發(fā)歸 0 。最大老化3609s。
Options: (No TOS-capability, DC)
LS Type: Router Links — 類別名，此處為1類
Link State ID: 1.1.1.1 — link-ID，在目錄中的編號(hào)
Advertising Router: 1.1.1.1 — 通告者的RID
LS Seq Number: 80000004
Checksum: 0x65F9
Length: 60
Number of Links: 3

常見的 LSA

PS：7類在離開該區(qū)域后轉(zhuǎn)換回5類。

減少 LSA 的更新量

方法：
1.手工匯總
2.特殊區(qū)域

手工匯總

減少骨干區(qū)域LSA量
（1）域間路由匯總 — 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
 

通過該區(qū)域的 1、2 類 LSA 計(jì)算所得路由才能匯總成功

（2）域外路由匯總 — ASBR上配置
 

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

PS：以上匯總均會(huì)自動(dòng)生成空接口防環(huán)路由。

特殊區(qū)域

針對(duì)非骨干區(qū)域，不能為骨干區(qū)域、不能存在虛鏈路。
1.沒有 ASBR
（1）stub ，末梢區(qū)域
拒絕 4、5 類的 LSA ，ABR 自動(dòng)產(chǎn)生 3 類缺省發(fā)向該區(qū)域。
 

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

PS：該區(qū)域所有的設(shè)備均需要配置為 stub 模式。

(2）totally-stub ，完全末梢區(qū)域
在末梢區(qū)域的基礎(chǔ)上進(jìn)一步拒絕 3 類的 LSA ，僅保留一條 3 類的缺省。
先將該區(qū)域配置為末梢區(qū)域，然后僅在 ABR 上定義完全即可。
 

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

2.存在 ASBR
（1）NSSA — 非完全末梢區(qū)域
該區(qū)域拒絕 4、5 類LSA，不自動(dòng)產(chǎn)生 3 類缺省，本地的 5 類 LSA 基于 7 類轉(zhuǎn)發(fā)，通過 NSSA 區(qū)域后轉(zhuǎn)回 5 類。
該特殊區(qū)域的意義在于拒絕其他區(qū)域的 ASBR 產(chǎn)生的 4、5 類數(shù)據(jù)，又為了避免環(huán)路的出現(xiàn)，默認(rèn)不自動(dòng)產(chǎn)生缺省路由，導(dǎo)致無法訪問其他的域外網(wǎng)段；故在管理員確定無環(huán)的情況下，可以手工添加缺省路由。
 

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

PS：該區(qū)域所有設(shè)備都要配置

（2）完全NSSA
在 NSSA 的基礎(chǔ)上進(jìn)一步拒絕 3 類的 LSA ，自動(dòng)產(chǎn)生 3 類缺省。
先將該區(qū)域配置為 NSSA ，然后僅在 ASBR 上定義完全即可。
 

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

PS：ISP 所在位置的非骨干區(qū)域不得配置為任何的特殊區(qū)域，若 ISP 連接在其他的協(xié)議所在的區(qū)域時(shí)，連接該協(xié)議的非骨干區(qū)域也不得配置為任何特殊區(qū)域。

OSPF 的基本配置

r1(config)#router ospf 1（進(jìn)程號(hào)）
 

啟動(dòng)協(xié)議時(shí)需要配置進(jìn)程號(hào)，進(jìn)程號(hào)僅具有本地意義；
 

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

手工配置RID，不配置時(shí)，環(huán)回>物理接口。
 

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

區(qū)域宣告：1、激活接口 2、發(fā)布拓?fù)浠蚵酚?3、區(qū)域劃分

OSPF 路由表

show ip route ospf （查看 OSPF 路由表）

路由表中的字母：
 

O 本區(qū)域內(nèi)通過 LS 計(jì)算所得的路徑
O IA 區(qū)域之間通過 ABR 引入的
O E1/2 從其他路由協(xié)議或者其他 OSPF 進(jìn)程通過重發(fā)布技術(shù)引入的路由
O N1/2 從其他路由協(xié)議或者其他 OSPF 進(jìn)程通過重發(fā)布技術(shù)引入的路由同時(shí)本地是 NSSA 區(qū)域

OSPF 擴(kuò)展配置

認(rèn)證

1.接口認(rèn)證
 

（1）接口明文
 

r1(config)#interface s1/1
 

連接鄰居的接口上配置
 

r1(config-if)#ip ospf authentication
 

開啟接口明文認(rèn)證需要，開啟后本地 hello 包中認(rèn)證類型字段被修改，若鄰居間不一致，將無法建立鄰居關(guān)系
 

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

定義明文認(rèn)證的秘鑰

（2）接口密文
 

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

開啟密文認(rèn)證需要
 

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

配置秘鑰及編號(hào)

（3）區(qū)域認(rèn)證
 

例：在 R1 上開啟關(guān)于區(qū)域 0 的明文或密文認(rèn)證；實(shí)際就是在 R1 上所有的區(qū)域 0 接口配置了明文或密文的認(rèn)證需求，修改了認(rèn)證類型字段而已，接口的秘鑰還需要到各個(gè)接口上逐一匹配。
 

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

區(qū)域明文
 

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

區(qū)域密文

（4）虛鏈路認(rèn)證
 

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

先開啟明文認(rèn)證需求
 

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

再配明文認(rèn)證密碼

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

先開啟密文認(rèn)證需求
 

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

再配密文認(rèn)證密碼

被動(dòng)接口

只接收不發(fā)送路由協(xié)議信息，僅用于連接用戶的接口，不得用于連接鄰居的接口。
 

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

加快收斂

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將自動(dòng)4倍關(guān)系匹配；
2.鄰居間hello 和 dead time必須一致。

缺省路由

3 類缺省

由特殊區(qū)域自動(dòng)產(chǎn)生。末梢、完全末梢、完全NSSA

5 類缺省

設(shè)備通過其他協(xié)議存在缺省路由后，可以將其重發(fā)布到OSPF的域內(nèi)。
 

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

產(chǎn)生的缺省路由為 E2 類型；
 

類型 2 的種子度量為 1 ，且不疊加內(nèi)部度量；
 

修改為類型 1 后，可以疊加內(nèi)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，可以強(qiáng)制產(chǎn)生 5 類的缺省
 

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

7類缺省

本地區(qū)域?yàn)?NSSA 區(qū)域，同時(shí)連接 ISP，且本地路由表中已經(jīng)通過其他協(xié)議產(chǎn)生了缺省路由，那么可以進(jìn)行重發(fā)布。
 

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

默認(rèn)類型N2，種子度量為1
 

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

修改度量類型

若一臺(tái)設(shè)備同時(shí)學(xué)習(xí)到不同類型的缺省路由將進(jìn)行選舉:
1、內(nèi)部由于外部，3 類優(yōu)于 5、7 類。
2、5 和 7 先比度量，小優(yōu)；若相同 5 類優(yōu)于 7 類。