OSPF及路由器與路由器關系的建立

2019-11-05 00:41:16

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　　ospf和其它路由協議下路由器間關系的建立邏輯上是相通的。在這里大家還能清楚
　　知道并理解的多種數據報.同時能讓大家了解DR,BDR的選舉及ospf的配置。
　　以下的內容大家可以在兩本書中找到更詳盡的內容。一本是人民郵電出版社出版的[ospf網絡設計解決方案]，一本是電子工業出版社出版的[CCNP：BSCI(642-801）]。
　　
　　什么是OSPF：
　　最短路徑優先協議(ospf)，一種鏈路狀態路由選擇協議。
　　
　　什么是路由選擇協議：
　　路由選擇協議可以作為一個過程來分析。協議通常是通過請求注釋過程進行形式化的。
　　這個過程通常要為一個目標書寫注釋以便為該技術制定標準。一個路由選擇協議標準的例子就是定義ospf的RFC2328.
　　
　　路由選擇協義的基本操作：
　　一臺路由器不直接與其它路由器相連，因而不在路由表中。那么這個路由器是如何識別其他網絡的呢？可以通過三種路由選擇實現。
　　第一種，靜態路由選擇。是指在路由器內手工定義和安裝去往給定目的地址的惟一路徑；
　　第二種，缺省路由選擇。在路由器內手工為未知目的地址定義一個路徑的路由選擇類型；
　　第三種，動態路由選擇。使用一個或者是多個路由選擇協議中的路由選擇算法對到來的路由更新信息進行分析，然后獲得通往目的地址的最佳路徑。
　　
　　ospf的特性：
　　ospf是一個鏈路狀態協議，路由選擇域中的所有路由器之間交換信息。每個路由器都能了解整個網絡的拓撲結構。ospf協議為TCP/ip協議組中的IP協議提供路由信息；向路由器僅發送路由更新信息而不是整個路由表；與RIP相比，它帶來的網絡流量較少；它是基于標簽交換的路由協義。
　　到此對OSPF作了基本的概念定義。接下來我們了解一個OSPF術語及它的操作。
　　
　　ospf術語：
　　鄰居：鄰居被定義為一個運行有OSPF過程的已建立連接的相鄰的路由器，并且這個路由器還要帶有被指定為相同區域的鄰接接口。
　　鄰接：鄰接被定義為路由器與它相應的指定路由器和備份路由器間的邏輯連接。
　　鏈路：在OSPF中，鏈路被定義為一個網絡或者是被指定為給定網絡的路由器接口。
　　接口：路由器的一個物理的或邏輯的接口。
　　鏈路狀態通告LSA：是一個OSPF數據包，它包含有可在OSPF路由器間共享的鏈路狀態和路由信息。
　　
　　指定路由器DR：只在OSPF路由器被連到一個廣播網絡時使用。
　　備份指定路由器BDR：是在廣播網絡中熱備份的DR.
　　區域邊界路由器：有多個區域分配的路由器。
　　自治系統邊界路由器：是一個帶有連接外部網絡或不同AS接口的路由器。
　　非廣播多路訪問：是指像幀中繼，X.25和ATM等類型的網絡。
　　路由器ID：是一個用于識別路由器的IP地址。
　　
　　OSPF的操作：
　　在CCNP：BSCI（642-801）中作了如下定義：
　　OSPF操作可化分為三類，分別是：鄰居和鄰接初始化；LSA的擴散；SPF樹的計算。
　　在作出具體討論前，我們先來了解一個OSPF操作的每個基本步驟：
　　1,OSPF路由器從所有加入到OSFP過程的接口發送HELLO包；
　　2,一部分的鄰居將形成鄰接。形成鄰居取決于被發送的hello包所通過的網絡類型和交換交換這些hello數據包的路由器類型；
　　3,路由器發送LSA；
　　4,接收LSA的路由器將會記錄這些LSA到它們的鏈路數據庫，并轉發些LSA到各自的鄰居；
　　5,在學習了所有LSA后，每個路由器都會使用這個信息到創建自己的SPF樹。SPF樹中的信息會用來構建路由表。
　　
　　什么是鄰居：
　　OSPF將具有連接到一個共有網絡的接口的兩個路由器定義為鄰居。當OSPF發現它的鄰居時，這是發現網絡的和建立路由表的第一步。這個過程開始于路由器通過廣播的hello分組來獲知其鄰居的路由器標識。
　　在廣播和點到點接口中，hello分組每10s發送一次。當路由器在其他的路由器發送的hello分組中看到自己的RID時，應運始建立鄰居關系并且它們達成下列的一至：
　　hello/dead發送時間間隔；
　　區域ID號；
　　子網掩碼；
　　端區標志；
　　認證類型和密碼。
　　鄰接體：
　　為形成鄰接體，OSPF應先發現它的鄰居。鄰接體是為了交換路由信息才形成的。在下列條件下，OSPF形成鄰接體：
　　網絡的互聯是點到點的；
　　網絡互聯的通過虛鏈路實現的；
　　路由器是DR；
　　相鄰路由器是DR；
　　路由器是BDR；
　　相鄰咱由器是BDR。
　　你住在不同的人的四周，因此你們就是鄰居。當你驅車去商店的時候，你或許會和他們打招呼但是你們并不是親密的朋友。通常，你會和你碰到的最開始碰到的鄰居成為親密的朋友。這些親密的朋友就是鄰接體；你們總是在夏日隔著柵欄或者邀請他們吃飯儲如此類的事情。事實上，你和他們有了更緊密的交流。-------[ospf網絡設計解決方案]
　　
　　鄰居和鄰接初始化:
　　鄰居/鄰接的構成是OSPF操作中一個很大的部分。hello協議通常用于發現鄰居并建立鄰接，并含有大量的有關發包路由器的信息。
　　鄰居狀態：
　　Down宕機：沒有從此鄰居處收到hello包；
　　Attempt嘗試：它必須被手工配置，只可用于NBMA網絡的連接并表明沒有新的信息從這個鄰居處接收到；
　　Init：從另外的路由器處接收到hello包，但本地路由器在其他路由器的hello數據中沒有看到自己。雙向通信還沒有建立；
　　2way雙向：已經被接收到的Hello數據包的鄰居字段中包含有自己的路由器ID；
　　ExStart:為建立鄰接，通過交換數據庫描述DD數據包，主/從關系已經被建立；
　　Exdhange交換：路由信息通過使用DD和LSR數據包來交換；
　　Loding加載：鏈路狀態請求數據包被發送給鄰居，請求在交換狀態中所發現的新的LSA；
　　Full全鄰接：在鄰接的鄰居中所有的LSA信息都是同步的。
　　初始化的流程可簡單描述：這個過程從發送hello包開始。然后，每個偵聽的路由器都會將此發包路由器加入到鄰居數據庫中。響應的路由器將會使用它們的hello信息來做應答，這樣發包路由器就可以將它們這些路由器加入到自己的鄰居表中。
　　
　　OSPF的對等初始化表：
　　組播hello數據包(Down)----->偵聽路由器將新的
　　路由器加入到鄰接
　　表(狀態)----->路由器就答hello數據包
　　2way state
　　連路類型被
　　廣播多路訪問問
　　選擇DR和BDR<----- 鄰接必須被建立<------------------發包路由器將
　　 ^ ^ ^
　　應答路由器加入鄰接表
　　 ExStart state
　　 ---------------------->交換鏈路狀態信息(Exchange)
　　比較所有路由器
　　優先級值任何最終的LSA也被交換
　　 (Loading)
　　是
　　有連接嗎？------>比較路交換hello數據包，每10秒lsr/l
　　由器ID su交換
　　 --------------- (完整路由信息)
　　
　　取最高值---------->指定為DR--
　　
　　
　　取次高值--------->指定為BDR--
　　
　　一旦鄰居被確認，鄰接必須被建立，這樣路由LSA信息才能被交換。要改變一個鄰居OSPF路由器鄰接OSPF路由器需要有兩個步聚：
　　1,建立雙向通信；
　　2,建立數據庫同步，這包括在路由器間交換三種類型的數據包：
　　
　　庫描述DD數據包
　　鏈路狀態請求LSR數據包
　　鏈路狀態更新LSU數據包
　　一時數據庫同步開始，則兩個路由器被認為是鄰接。這就是鄰接如何被守鋮的，但你必須了解鄰接將發生在什么時候。
　　每個OSPF接口都擁有一個可配置的路由器優先級我們可以通過在接中配置模式中使用ip ospf PRiority命令設置此優先級?？梢杂糜贒R和BDR的選舉。
　　在DR和BDR選舉時這個優先級值是個要害。我們來看一下當時行DR和BDR選舉時的的步驟。
　　1,建立一個符合條件路由器的列表。用以下標準
　　優先級大于0
　　OSPF狀態為雙向
　　DR或BDR的IP地址是與所參加接口的IP地址相同
　　2,從符合條件的路由器列表中形成所有不要求成為DR的路由器列表；
　　3,使用下列標準，從第二步列表中選擇BDR
　　此BDR的IP地址是與所參加接口的IP地址相同
　　帶有最高路由器優先頃的路由器將成為BDR
　　假如所有路由器的優先級是相等的，擁有最高路由器ID的路由器將成為BDR
　　假如上述標準沒有路由器能夠滿足，則帶有最高路由器優先級的路由器將被選擇為BDR，萬一它們相等，帶有最高路由器ID的路由器將被選為BDR
　　4.使用下列標準，從剩下的符合條件的路由器中選擇DR
　　此DR字段使用路由器的接口的IP地址來進行設備
　　事宜最高路由器優先級的路由器被選為DR
　　假如沒有剩余的符合條件的路由器聲明要成為DR，在第3步中選擇的BDR將成為DR
　　
　　LSA
　　OSPF從 LSA數據庫得到路由選擇表。OSPF有各種路由器名稱和區域類型。這種復雜
　　性要求OSPF盡可能準確地交流信息以得到最佳的路由選擇。OSPF通過使用不同的類型
　　的LSA來完成通信。
　　在這里不作具體介紹，請見下表
　　LSA類型編號 LSA描述
　　1 路由器鏈路通告
　　2 網絡鏈路通告
　　3 ABR匯總鏈路通告
　　4 ASBR匯總鏈路通告
　　5 自治系統擴展路由通告
　　6 多播組LSA
　　7 非完全端區擴展
　　9 不透明的LSA：本地鏈路范圍
　　10 不透明的LSA：本地區域范圍
　　11 不透明的LSA：自治系統范圍
　　
　　SPF
　　SPF比較從一點到另一點間經過的不同路徑中的最短中的最短路徑。CISCO系統實現的SPF算法可以更快的計算路由。這種改變導致了兩種類型的SPF計算：完整的和局部的。而SPF樹是指通過網絡到達任意給定目標的路徑。對于每個不同的目的地就有一條單獨的路徑。OSPF可以熟悉兩種目的地類型：網絡和路由器。一旦所有的OSPF路由器都有了同步的鏈路狀態數據庫，每個路由器負責為每個已知的目的地計算此SPF樹。
　　在接下來的內容里我們跳過NBMA 廣播，非廣播，VLSM，CIDR等概念。進入OSPF的配置內容。但內容將人是零碎的很見諒.
　　配置OSPF是一個簡單的工作。對于所有的OSPF應用啟動OSPF方式是基本相同的。
　　
　　OSPF配置的基本要素是：
　　啟動OSPF
　　為不同的網絡類型配置OSPF
　　
　　配置OSPF的區域
　　路由匯總
　　路由重新分配
　　接口參數
　　假如此時你正在試圖設計一個OSPF的網絡。你一定要朝以下幾個方面目標設計。
　　功能特性。網絡必須能工作，這是最基本的底線。
　　可伸縮性。由于公司會增長，所以網絡也必須能保持一致的步伐。
　　可適應性。隨著網絡的老化，這個特性就顯得非常重要，因為在網絡的內部，正以及其危險的速度發生著變化。
　　可治理性。網絡必須具有合適的工具和設計以便確?？偸强梢粤私饩W絡的操作及現在的狀態。
　　成本與效率。這是網絡設計的真正底線。
　　
　　有關網絡設計的步驟如下：
　　需求分析
　　建立網絡拓撲結構
　　確定編址和命名規定
　　預備確件
　　配置協議和CISCO ios軟件特征
　　實現，監控和治理網絡
　　
　　首先啟用一個OSPF路由
　　命令格式 router ospf process-id#(也理解為進入路由器配置模式)
　　HAL9000(config)#routerospf ?
　　<1~65535>process ID
　　請注重，IGRP等部分路由協在這里不是使用的區域process-id#而是使用的AS#自治系統號。自治系統的范圍是1～65535。
　　使用OSPF發現網絡(也描述成通過命令network定義需要ospf 運行的接口或多個接口)
　　命令格式 network ip-address mask area area-id
　　例如：
　　routerA(config-router)#network 172.16.10.5 0.0.0.0 area 0
　　routerA(config-router)#
　　ospfnterface Serial0 going Up
　　ospf:Tried to build Router LSA within MinLsIterval
　　ospf:Tried to build Router LSA within MinLSInterval^z
　　RouteA#
　　
　　請注重：這里帶有全0的掩碼（或是反向掩碼）。這里的0用于數據包查詢路由表時的匹配條件。
　　指定與之相鄰的路由器（相鄰的路由接口IP）
　　命令格式neighbor ip-address
　　在network命令之扣路由配置已經可以說基本完成了。然而，現存的大量OSPF路由器類型有一些獨特的配置考慮。這些考慮是：
　　1,決定在網絡中賦給OSPF路由進程ID是多少；
　　2,決定是否要OSPF決定哪個路由器成為DR和BDR，或者是否使用priority命令然后作出決定；
　　3,是否預備使用回環接口；
　　4,使用命令router ospf id啟動OSPF路由選擇進程，如同前面所描述的哪樣；
　　5,使用合適的網絡語句將正確的區域ID賦給OSPF路由器進程，如：
　　router ospf 109
　　network 130.10.8.0 0.0.0.255 area 0
　　network 172.25.64.0 0.0.0.255 area 1
　　
　　注重路由器不能接入到3個或3個以上的AS。一臺路由器不能成為不止一個鏈路的DR。
　　
　　一,ABR的考慮
　　主同的地主主要是反映OSPF路由器的網絡中所擔當的解色
　　1,區域中是否有一個連接到端區的ABR？假如有則
　　將區域配置為端區：area area-id stub
　　2,賦給區域指定的代價
　　對區域配置缺省的代價命令如下：
　　area area-id default cost cost
　　在這里我們配置端區是因為端區是有力的網絡設計技術。這種區域帶缺省路由和區域間路由，不帶外部路由。將網絡的一部分放到端區里會減少網絡的額外開銷。減少了跨越整個網絡的路由廣播。
　　我們作端區設計時注重以下重要的原則：
　　端區需要一個單一的ABR，假如存在多于一個的ABR時，就得接受非優化路徑。
　　在端區內部不存在ASBR
　　不答應虛鏈路發送到該區域
　　任何類型端區內有的所有路由器必須配置成能識別他們的地址
　　骨干區域不能配置成端區
　　3,用命令area number range使每個區域中的網絡能正確匯總。
　　注重：在OSPF的網絡中每個區域要與主干區域相聯。假如在OSPF規劃中有區域不能與主干區域相聯而與其它區域相聯需要作穿過中間區域的虛鏈路。
　　
　　二，ASBR的考慮
　　類似于ABR，完成步驟：
　　1,確保已知OSPF進程ID，是否需要回環接口及使用的OSPF可選參數；
　　2,啟動OSPF路由進程用命令router ospf process-id;
　　3,賦給OSPF路由選擇進程正確的區域ID，例如：
　　router ospf 106
　　network 130.10.5.0. 0.0.0.255. area 0
　　network 172.25.64.0 0.0.0.255 area 1
　　4,利用命令area number range使區域網絡可以正確匯總；
　　5，配置OSPF AS和外部AS間的重發布，使ASBR能提供連接。
　　
　　三，路由路由器的考慮
　　同樣類似于ABR，使用以下步驟：
　　1,確保已知OSPF進程ID，是否需要回環接口及使用的OSPF可選參數；
　　2,啟動OSPF路由進程用命令router ospf process-id;
　　3,賦給OSPF路由選擇進程正確的區域ID;
　　4, 假如骨干路由器還擔當了ABR那么加命令area number range使每個區域中網絡可以正確匯總。
　　
　　區域的配置
　　區域具有額外的功能與OSPF路由類型范圍和目的相似。
　　1,普通區域配置
　　在OSPF路由器配置模式下使用network命令。
　　2,端區設置
　　端區是一種非凡的OSPF區域，OSPF AS上外部路由信息不會發送到端區。區域中所有路由器必須使用area stub配置命令。
　　例：
　　Trinity#conf t
　　Enter configuration commands,one per line.End with CNTL/Z.
　　Trinity(config)#router ospf 100
　　Trinity(config-router)#area 201 stub
　　3,完全端區的配置
　　為了減少發送到端區泊鏈路狀態通告LSA數量，可以在ABR上設置no-summary阻止向端區發送LSA。通過改變ABR的行為，可以自動將整個端區轉為完全端區。
　　為將OSPF區域設置為完全端區，該區域的ABR路由器必須使用area stub no-summary設置命令。
　　例：
　　router ospf 100
　　area 201 stub no-summary
　　network 10.0.0.0 0.0.0.127 area 0
　　network 201.0.0.0 0.0.0.127 area 201
　　
　　4,非完全端區
　　NSSA非完全端區的核心是重發布進入NSSA的外部網絡。非凡是當NSSA是端區，而又試圖將外部網絡連接到該端區的時候，會出現LSA不答應進入端區的問題。
　　可以用兩種方式實現NSSA：普通模式和作為完全NSSA區域。
　　普通NSSA操作和設置：用命令area nssa標識區域為NSSA；
　　完全NSSA操作和設置：用命令area number nssa no-summary
　　
　　5,當引入兩個ARB時，就有兩個缺省路由被注入區域。用命令area default-cost向缺省路由指定代價以解決多條缺省路的選擇問題。
　　
　　6,區域范圍
　　建立OSPF匯總區域時有一些要害需要考慮。OSPF匯總發生在ABR，ospf支持變長的子網掩碼VLSM，因此可以在網絡或子網地址中任意位邊界匯總。OSPF要求手工匯總。當設計區域時，必須決定在每個ABR上的匯總。
　　
　　ospf的調整
　　1,改變治理距離
　　使用命令distance ospf {[intra-area dist1][inter-area dist2]}
　　請注重：治理距離的數值越大信任度越低，255的治理距離意味著路由選擇信息源不可信任。
　　2,負載平衡
　　缺省可使用4條給定目的等代價路徑。目前負載平衡是缺省的動作，分組上的負載平衡可以在通過接口配置命令no ip route-cache關閉快速交換來激活。
　　3,更多的ecmp
　　用命令maximum-path答應增加所支持的路徑的最大數量。
　　4,缺省路由
　　產生缺省路由的最普通的方法是在路由器中使用靜態路由語句。
　　假如需要強制ASBR產生缺省路由的話可在路由配置模式下使用命令：
　　default-information originate [always] [metric metricvalue] [metric-type tpyevalue] [route-map map-name]
　　5,被動接口
　　使用命令passive-interface可以解決接口由路由選擇協議通告但又不想讓路由選擇協議發送該接口更新消息的問題。
　　匯總及重發布
　　此時一個OSPF已經基本啟用了，考慮于現目前的IPv4技術，路由器的CPU 、內存負擔以及過多路由項的查詢時間消耗。我們有必要在此針對相鄰的具有相同網絡地址范圍的網絡作次匯總。路由匯總的好處是：減小路由器的CPU、內庫的負擔，過多路由項的查詢時間消耗，以及相鄰網絡路由器翻滾產生的環路及網絡資源消耗。在匯總后，與之相鄰的網絡變化不會被宣告。
　　端口上匯總方法：no auto-summary關閉自動匯總
　　ip summary-address tpy(咱由協議類型) AS#(假如有AS) ip-address mask
　　這里權給出了在端口上匯總的方法。注大家注重的是：無類路由與有類路由的區別。在IGRP上匯總VLSM會產生麻煩。
　　我們難免會碰到這種情況：我們接收的或是客戶要求把兩個網絡聯系起來。
　　假如這兩個網絡運行相同的網絡協議且同處一個AS他們間的路由將會自動學習到。假如兩網絡運用不同的網絡協議不能自動相互學習到對方的路由，哪么我們就必須在兩個網絡的邊緣相聯的路由器上（這里通常指的是AS邊界路由順）作路由重發布。
　　router type1 as#啟用當前的一種路由協議
　　redistribute type2 ad# subnets當前的路由學習另一種路由協議學到的路由。
　　可以這樣理解：第2種路由協議他有自己學習到的路由。它向另一種（tpye1）路由協議發布自己的路由信息。
　　要害字subnets用于多個網絡進入OSPF.
　　
　　分發列表
　　重發布工作中非凡是ASBR中出現重發布是由于在OSPF中ASBR連拉好其他的路由選擇域。這個概念很重要。有兩種方法在路由器上應用分發列表：
　　影響到來的路由選擇更新；
　　應用到輸出上影響該路由器發出的路由選擇更新。
　　使用下面的命令達到分發列表的目的：
　　distribute-list out當對ASBR上輸出應用一個分發列表過濾OSPF到其他協議的路由時，這個命令能正常工作；
　　distribute-list in當對輸入應用分發列表來過濾路由時，列表阻止路由被放入路由選擇表。
　　總的來說，路由進入OSPF路由選擇域之前應當對其他協義執行路由過濾。

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