OSPF 路由协议详细笔记

一、OSPF 基础概念

1.1 静态路由与动态路由对比

1.2 OSPF 基本概念

• 定义：开放式最短路径优先协议（Open Shortest Path First），基于链路状态算法（LS）的内部网关协议（IGP）。
• 特点：
  • 支持无类路由（携带子网掩码）。
  • 使用组播地址 224.0.0.5（所有 OSPF 设备）和 224.0.0.6（DR/BDR）。
  • 结构化部署（区域划分）减少 LSA 泛洪。
• 区域划分原则：
  • 必须存在区域边界路由器（ABR）。
  • 采用星形拓扑，骨干区域（Area 0）连接所有非骨干区域。

1.3 OSPF 数据包类型

1. Hello 包：发现、建立和保活邻居关系，携带 RID、区域 ID、Hello 时间等参数。
2. DBD 包：链路状态数据库描述包，携带 LSDB 摘要信息。
3. LSR 包：链路状态请求包，请求缺失的 LSA。
4. LSU 包：链路状态更新包，携带具体的 LSA 信息。
5. LSACK 包：链路状态确认包，确保 LSA 传输可靠性。

1.4 OSPF 状态机

1. Down：初始状态，未收到 Hello 包。
2. Init：收到 Hello 包，但未包含自身 RID。
3. 2-Way：双向通信建立，完成邻居关系（条件匹配开始）。
4. Exstart：主从关系选举，确定 DBD 包发送顺序。
5. Exchange：交换 DBD 包，同步 LSDB 摘要。
6. Loading：请求并接收缺失的 LSA。
7. Full：邻接关系建立完成，LSDB 同步。

1.5 OSPF 基础配置

# 启动 OSPF 进程并指定 RID
[router] ospf 1 router-id 1.1.1.1

# 宣告接口到区域
[router-ospf-1] area 0.0.0.0
[router-ospf-1-area-0.0.0.0] network 192.168.1.0 0.0.0.255  # 范围宣告
[router-ospf-1-area-0.0.0.0] network 192.168.1.1 0.0.0.0    # 精准宣告

二、OSPF 拓展配置

2.1 认证配置

2.1.1 接口认证

# 在接口下配置 MD5 认证
[router-GigabitEthernet0/0/0] ospf authentication-mode md5 1 cipher 123456

2.1.2 区域认证

# 在区域下配置 MD5 认证（批量应用到区域内所有接口）
[router-ospf-1-area-0.0.0.0] authentication-mode md5 1 cipher 123456

2.1.3 虚链路认证

# 在虚链路所在区域配置认证
[router-ospf-1-area-0.0.0.2] vlink-peer 5.5.5.5 md5 1 cipher 123456

2.2 加快收敛

2.2.1 计时器修改

# 修改 Hello 时间（Dead 时间自动变为 4 倍）
[router-GigabitEthernet0/0/0] ospf timer hello 2

# 单独修改 Dead 时间
[router-GigabitEthernet0/0/0] ospf timer dead 10

# 修改重传时间
[router-GigabitEthernet0/0/0] ospf timer retransmit 3

# 修改传输延迟
[router-GigabitEthernet0/0/0] ospf trans-delay 2

2.3 沉默接口

# 配置接口不发送 OSPF 报文（如连接 PC 的接口）
[router-ospf-1] silent-interface GigabitEthernet 0/0/1

2.4 缺省路由

2.4.1 手工下发缺省路由

# 普通下发（自身存在缺省路由时生效）
[router-ospf-1] default-route-advertise

# 强制下发（无论自身是否存在缺省路由）
[router-ospf-1] default-route-advertise always

2.4.2 特殊区域产生缺省路由

2.5 路由过滤

2.5.1 域间路由过滤（3 类 LSA）

# 在 ABR 上拒绝发布特定网段的 3 类 LSA
[router-ospf-1-area-0.0.0.1] abr-summary 1.1.1.1 255.255.255.255 not-advertise

2.5.2 域外路由过滤（5/7 类 LSA）

# 在 ASBR 上拒绝引入特定网段的 5 类 LSA
[router-ospf-1] asbr-summary 10.0.0.0 255.255.255.0 not-advertise

2.6 路由控制（干涉选路）

2.6.1 修改协议优先级

# 修改 OSPF 协议优先级（仅本地生效）
[router-ospf-1] preference 70

# 修改 OSPF 域外路由优先级
[router-ospf-1] preference ase 10

2.6.2 修改开销（Cost）

# 修改接口真实带宽（不推荐）
[router-GigabitEthernet0/0/0] speed 10

# 修改参考带宽（所有设备需同步配置）
[router-ospf-1] bandwidth-reference 2000

# 直接修改接口 Cost
[router-GigabitEthernet0/0/0] ospf cost 10

三、OSPF 优化措施

3.1 路由汇总

3.1.1 域间路由汇总（3 类 LSA）

# 在 ABR 上配置域间路由汇总
[router-ospf-1-area-0.0.0.2] abr-summary 172.16.0.0 255.255.252.0

3.1.2 域外路由汇总（5/7 类 LSA）

# 在 ASBR 上配置域外路由汇总
[router-ospf-1] asbr-summary 172.16.0.0 255.255.254.0

3.2 特殊区域优化

3.2.1 Stub 区域

• 特点：拒绝接收域外路由（5 类 LSA），由 ABR 下发 3 类缺省路由。
• 配置：

  [router-ospf-1-area-0.0.0.1] stub
  

3.2.2 Totally Stub 区域

• 特点：拒绝接收域外路由和域间路由（3 类 LSA），仅保留区域内路由和缺省路由。
• 配置：

  [router-ospf-1-area-0.0.0.1] stub no-summary
  

3.2.3 NSSA 区域

• 特点：允许引入域外路由（7 类 LSA），拒绝接收其他区域的 5 类 LSA。
• 配置：

  [router-ospf-1-area-0.0.0.1] nssa
  

3.2.4 Totally NSSA 区域

• 特点：拒绝接收域外路由、域间路由，仅保留区域内路由和缺省路由。
• 配置：

  [router-ospf-1-area-0.0.0.1] nssa no-summary
  

四、OSPF 选路规则

4.1 路由优先级

1. 域内路由（1/2 类 LSA）：优先级最高。
2. 域间路由（3 类 LSA）：优先级次之。
3. 域外路由（5/7 类 LSA）：优先级最低。

4.2 域内 / 域间路由选路

• 比较到达目标网段的总开销（Cost），选择开销小的路径；开销相同则负载均衡。

4.3 域外路由选路

4.3.1 类型 1（Type 1）

• 总开销 = 本地到 ASBR 的开销 + 种子度量值。
• 选路时比较总开销，优先选择开销小的路径。

4.3.2 类型 2（Type 2）

• 总开销 = 种子度量值（默认优先级低于 Type 1）。
• 选路时先比较种子度量值，再比较到达 ASBR 的开销。

4.3.3 配置示例

# 重发布时指定开销类型为 Type 1
[router-ospf-1] import-route rip 1 type 1

五、OSPF 不规则区域处理

5.1 不规则区域类型

1. 远离骨干的非骨干区域：非骨干区域未直接连接到 Area 0。
2. 不连续骨干：骨干区域被分割为多个部分。

5.2 解决方案

5.2.1 虚链路（V-Link）

• 作用：通过非骨干区域连接不规则区域到骨干区域。
• 配置：

  # 在过渡区域配置虚链路（指向对端设备 RID）
  [router-ospf-1-area-0.0.0.1] vlink-peer 4.4.4.4
  

• 局限性：
  • 只能跨越一个区域。
  • 消耗额外资源。

5.2.2 多进程双向重发布

• 原理：通过 ASBR 在不同 OSPF 进程间重发布路由。
• 配置：

  # 在 OSPF 1 中重发布 OSPF 2 的路由
  [router-ospf-1] import-route ospf 2
  

六、LSA 详解

6.1 LSA 类型

6.2 LSA 头部字段

• Type：LSA 类型。
• LinkState ID：标识 LSA 的唯一标识符（根据类型不同含义不同）。
• AdvRouter：通告路由器的 RID。
• Age：LSA 老化时间（默认 1800 秒，最大 3600 秒）。
• Sequence：序列号，用于判断 LSA 新旧（范围 0X80000001 ~ 0X7FFFFFFE）。
• Checksum：校验和，确保 LSA 完整性。

6.3 LSA 刷新机制

• 当序列号达到最大值（0X7FFFFFFE）时，LSA 老化时间设为 3600 秒，之后重新生成序列号从 0X80000001 开始的新 LSA。

七、常用查看命令

# 查看 OSPF 邻居信息
[router] display ospf peer
[router] display ospf peer brief

# 查看 OSPF 链路状态数据库
[router] display ospf lsdb
[router] display ospf lsdb router 1.1.1.1  # 查看特定 Router LSA

# 查看 OSPF 虚链路
[router] display ospf vlink

# 查看 OSPF 路由表
[router] display ip routing-table protocol osp