2016-08-17-OSPF-2

帧中继环境

Hub-and-spoke，帧中继默认不转发组播报文。

首先让帧中继环境下能正常通信（DLCI映射表），然后让帧中继接口能产生组播hello或者单播hello；组播hello则再要让底层帧中继环境能转发组播报文，最后组播hello需要双方的hello时间一致、修改一方hello时间；单播不再阐述。

R(config-if)#encapsulateionframe-relay（配置封装格式，默认动态获取）

R(config-if)#frame-relaymap ip host 帧中继号broadcast（静态配置，broadcast参数表示可以支持转发组播报文）

ip ospf networkbroadcast  //修改接口网络类型

frame-relay mapip 192.168.1.3 203 broadcast  //做DLCI封装表，去往IP地址192.168.1.3使用DLCI标签203；手动静态映射（帧中继路由）

no frame-relayinverse-arp（关闭DLCI动态映射学习，静态配置更加稳定）

show frame-relaymap  //查看映射表

★帧中继没有建立邻居的原因

①   OSPF路由器没有产生组播hello

②   OSPF路由器产生组播hello，但是底层环境不能转发组播报文

③   底层可以根据DLCI转发，可能是网络类型导致的hello时间间隔不匹配

Ⅰ组播报文不能实现，可以手动修改成单播指邻居

ⅡOSPF在帧中继环境中是希望建立邻居关系的。如果某一台路由器收到组播的hello包，则会记住邻居的源IP地址，会以hello的时间间隔发送单播报文给邻居，以维持邻居关系。（就是一方修改，另一方不修改；前提是OSPF头部匹配）

★组播Hello包的TTL=1，而DBD的TTL=1（除P2P是组播外，其他网络类型都是单播形式）。在虚链路的情况下，单播hello和单播DBD的TTL=255；因为做了虚链路的两端路由器并不知道对方和我隔了多远，所以设置成255保证包可以到达对方。

★Exstart状态的1%的情况，在帧中继环境下，一方DLCI值有误（例如：R1去R2和R1去R3的DLCI对调了，而R2去R3没有错误），则R1组播发送hello包给R2的时候，会添加上DLCI；帧中继会查看识别DLCI值后转发给R3，由于R3又有去R2的路径，通过Hello包的（TTL-1）并转发给R2路由器。但是在建立邻居关系之后，DR和BDR选举主从路由器的时候，会发送空的DBD包，然而会像转发hello包的情况下，会先发送给R2让R2转发，但是DBD的TTL=1，所以（TTL-1）之后默认TTL=0不发送出去，直接丢包；所以DR、BDR一直建立不起主从路由器的关系，一直处于Exstart状态。

★Exstart状态的99%的情况，双方之间的MTU不匹配，从路由器一方可能会处于Exchange状态，主路由器一方会处于Exstart状态；或者主从路由器都处于Exstart状态。（从路由器收到主路由器的空的DBD包的时候，会自动对比RID的大小；而此后发送的DBD包就带有LSA摘要了，所以从路由器默认发送了DBD包，认为自己处于Exchange状态。）

※EXP5：测试Exstart的1%的情况？？？（√）

DR、BDR设置优先级为0表示放弃该身份，自动生效；如果是DRother设置优先级为255，则要重启OSPF进程。

★OSPF的死亡时间默认是hello时间的4倍

       ip  ospf dead-interval  minimum  hello-multicast  20 //最小的OSPF的hello时间，表示一秒发送20个报文（即hello时间为50ms）

Forwarding address

用于防止次优路径（在5类和7类LSA中出现）

FA是ASBR通告的外部LSA中的字段，它的作用是告诉OSPF域内的路由器如何能够更快捷地到达LSA 5所通告路由的下一跳地址。以免OSPF 内部路由器在广播网络上以ASBR为下一跳，再由ASBR自己转发到正确的下一跳，而产生额外的路由。简单来说，FA字段的作用类似于BGP协议中的“第三方下一跳”概念，主要在广播共享网络中起作用。FA字段可以为全0或者非0两种选择。

FR是如何影响OSPF的路由选择的？

1、计算外部路由时，首先检查通告TYPE 5 LSA的ASBR是否存在，否则忽略该LSA；

2、检查TYPE 5 LSA的FA地址是否为0。如为0，说明路由必须经过ASBR转发，那么优选到ASBR metric最短的路径。

3、如果FA非0，那么优选到FA地址 metric最短的路径。

⑴   一般情况下5类LSA的FA地址为0.0.0.0；

①   当FA地址全为0时，去往外部路由条目直接找ASBR；

a)    同个区域直接找，不同区域通过4类LSA找ASBR位置；

b)    在NSSA区域的ABR上开启了FA地址抑制功能，则在7类转5类LSA的时候FA地址也全为0；（只有在ABR上配置有效）

area 1 nssa translate type7 suppress-fa  //ABR配置FA地址抑制

②   当FA地址不为0时，去往外部路由条目找FA地址。

a)    且要求FA地址可以通过O或者O IA或者是直连（该条目被自己通告进OSPF）的路由可达；

b)    如果FA地址不能通过O或者O IA 或者直连的路由可达，而是更为精确的可达性路径（比如通过静态去往FA地址，由于查找覆盖了O的条目），则属于该FA地址的所有5类LSA都将只出现在数据库中但不会出现在路由表中；

c)    如果FA地址本身就不可达，那么外部条目O E1和O E2也不会出现在路由表中；

d)    FA地址不全为0的条件：（FA=x.x.x.x，即数据不需要经过ASBR路由器转发）

                                 i.         在ASBR上，与外部相连的出接口必须通告进OSPF路由进程，也就是可以算作别的路由器O或者O IA的条目，即位于Network命令范围内；（√）

                               ii.         在ASBR上，与外部网络相连的出接口不能设置为被动接口；

//前两个规则是确保LSA能够被通告。

                              iii.         在ASBR上，与外部相连的出接口的OSPF网络类型不能是P2P或者P2MP（因为点到点链路不会出现次优路径）。

//确保网络类型是Broadcast或NBMA 的共享网络。

→注：5类LSA的FA地址一般是ASBR去往目标网段的下一跳地址。

⑵   7类LSA的FA地址一定不为0.0.0.0；

★当NSSA区域有多个的连接骨干区域的ABR路由器，只有RID更大的路由器会进行7类LSA转5类LSA，RID小的路由器不会进行7类转5类。

①   NSSA区域有多个ABR时，会进行7类LSA转5类LSA只会由最大的RID的路由器去转发，所以很有可能产生次优路径；为了避免这种情况，所以每个7类LSA都会生成FA地址，地址一般为ASBR上最后一个通告进OSPF的接口。那么一般推荐如果发现可能有次优路径的环境，会在ASBR上新加一个lookback口且最后通告进OSPF用来作为7类LSA的FA地址。

→注：lookback最后一个通告的比物理接口通告的优先级更高。

Ⅰ有环回口，优先选择最后通告的回环口地址；

Ⅱ没有环回口，选择最后通告的活动的物理接口地址。

②   特例：如果产生7类LSA的ASBR也满足产生5类LSA的FA地址规则，即连接外部路由的接口被通告进OSPF且没有被配置成被动接口，而且接口网络类型为多路访问，那么此时7类LSA的FA地址生成的方式和5类LSA一致，为外部路由下一跳的地址。

→注：7类LSA的FA地址一般是ASBR最后通告的OSPF接口地址；或者在满足5类FA地址规则时，为ASBR去往目标网段的下一跳地址（5类FA地址产生规则比7类LSA更优）。

前缀抑制功能

       路由器互联的前缀抑制。

在router ospf 1这样的ospfv2进程内，如果配置了OSPF前缀抑制功能，能对本台设备产生的1类LSA的stub link是有影响的，会使自己点对点网络类型（stub network）的接口网段不在1类LSA内通告（而对lookback接口无影响），只会表示自己的点到点对端邻居的接口信息；但是prefix-suppression对transit network不会产生影响。

也会对本台设备产生的2类LSA（用来搭建网络拓扑）有影响，使得2类LSA的掩码长度变成32位；虽然这个2类LSA能够被传递出去，但是不会用来进行路由计算，使得这个2类LSA不可用。

→注：所以推测最终结果是：前缀抑制功能使得路由器的互联网段条目不被学习，但是由于这是一个链路状态路由协议，对于lookback接口这样的路由条目，还是能正确地计算出下一跳，以及能够正确的进行路由。

       如果要使用这个功能，需要相关设备都要开启。

→注：多路访问网络发送在1类的LSA只会表述自己的接口状态、用2类LSA建立维持拓扑网络。P2P网络通过1类LSA发送自己的接口状态和邻居关系，直接可以知道拓扑网络，可以不用2类LSA来建立拓扑网络关系。

       prefix-suppression  //开启前缀抑制功能，较早的IOS不支持这项功能 

部署和排错OSPF建立邻接的过程

1、       是否产生和发送hello包

a)    特殊的网络类型是不会产生组播hello包

               i.         通告错误；

              ii.         物理接故障；

             iii.         被动接口（既不接收也不发送hello包）；

b)    底层不支持转发组播

               i.         使用单播建立邻居（可以单边做）；

              ii.         过滤优先级为6的协议报文；

2、       是否接收hello包

a)    被过滤了不会接收；

b)    参数不匹配也不会认为有效；

c)    Hello报文内容匹配（区域号，认证，RID等）；

3、       是否只是停留在two-way

a)    优先级设置为0，都是DRother；

4、       是否进入邻接关系

a)    判断接口优先级；

b)    DBD参数；

               i.         TTL=1；

              ii.         MTU；

5、       传递有内容的DBD

6、       查看本端口和对端设置是否存在链路故障

XXXGrateful Restart

9类LSA，non-stop forwarding（nsf）。

GR（GracefulRestart，平滑重启）是一种在主备切换或协议重启时保证转发业务不中断的机制。

其核心在于：设备进行协议重启时，能够通知其周边设备，使到该设备的邻居关系和路由在一定时间内保持稳定。在协议重启完毕后，周边设备协助其进行信息（包括支持GR的相关协议所维护的各种拓扑、路由和会话信息）同步，在尽量短的时间内恢复到重启前的状态。在协议重启过程中不会产生路由振荡，报文转发路径也没有任何改变，整个系统可以实现不间断运行。

OSPF GR可以保证运行OSPF协议的路由器在进行主备切换或OSPF协议重启时，转发业务正常进行。

如何能使协议重启而不引起网络振荡和转发中断呢？

由于分布式设备的控制与转发是分开的，主控板负责整个设备的控制与管理，包括协议运行和路由计算，而接口板则负责数据转发。这样当发生主备倒换或协议重启时，数据转发仍然可以不中断进行。同时，如果在重启期间周边设备能维持邻居关系不变并保持路由稳定，并且在设备重启后能协助设备进行路由信息同步，在尽量短的时间内使得本设备的路由信息恢复到重启前的状态，那么就可以保持网络拓扑稳定，不引起网络路由振荡。

GR概念

1.    GR Restarter：发生协议重启事件且具有GR能力的设备。

2.    GR Helper：和GR Restarter具有邻居关系，协助完成GR流程的设备。

3.    GR Session：OSPF邻居建立时进行关于GR能力的协商，一般把GR能力协商过程称为GRSession。协商的内容包括双方是否都具备GR能力等。一旦GR能力协商通过，当协议重启时就可以进入GR流程。

→注：分布式设备可以充当GR restarter和GR helper；而集中式设备只能充当GRhelper，协助GR restarter完成GR流程。

GR的LSA

9类Opaque LSA，即Grace LSA，用以在GR Restarter重启时，通知周边邻居进入GR Helper流程。

报文格式

TLVs：

               i.         Grace Period TLV：Type取值为1，长度为4字节，表示邻居设备进入GR Helper处理流程的最长保持时间。如果超过这段时间GR Restarter还没有完成GR处理流程，则周边邻居不再担任GR Helper角色。

→注：该TLV是Grace LSA必须携带的。

              ii.         Graceful Restart Reason TLV：Type取值为2，长度为1字节，告知邻居设备GRRestarter的重启原因。Value取值为0表示原因未知，取值为1表示软件重启，取值为2表示软件重新加载（升级），取值为3表示GR Restarter进行主备倒换。

→注：Grace LSA中必须携带该TLV。

             iii.         IP Interface Address TLV：Type取值为3，长度为4字节，用来告知发送Grace LSA的接口的IP地址，在网络上需要用该IP地址来唯一标识一台重启设备。

OSPF GR运行过程

IETF标准

       具体流程如下：

(1) Router A重启之前向Router B发送Grace LSA；

(2) Router B收到Router A发出的Grace LSA后，会维持与Router A的邻居关系不变；

(3) Router A 与Router B进行Hello报文与DD报文交互和LSDB同步。由于GR过程中不能生成LSA，所以在LSDB同步过程中，如果Router A从Router B收到自己产生的LSA，直接存储下来并置上Stale标志；

(4)完成LSDB的同步之后，Router A发送Grace LSA（Grace Period TLV的Type值为0）通知Router B结束GR流程。Router A进入正常OSPF流程，然后Router A重新生成LSA，并删除那些置了Stale标志而又没有被重新生成的LSA；

(5) Router A在恢复所有路由信息后重新进行路由计算，重新刷新FIB表。

非IETF标准

非IETF标准GR主要是通过下面两个能力扩展来支持OSPF GR：

1.    Link-Local Signaling（LLS）：OSPF本地链路通告扩展，用来标识当前路由器和其他路由器进行一些可选信息的通信。

2.    Out-of-band LSDB Resynchronization（OOB）：带外的LSDB重新同步，完成无邻接关系变化的LSDB重新同步。

       具体流程：

(1) Router A重启后向Router B发送LR和RS都置位的Hello报文，向Router B通告自己只是暂时断开马上就会恢复正常，并且自己具备OOB能力；

(2) Router B收到Hello报文后，也会向Router A回复一个LR仍保持置位但是RS位已经清除的Hello报文，向Router A通告自己已经知道它是要短暂离开，并且自己也具备OOB能力；

(3) Router A向Router B发送R置位的DD报文，向Router B发起LSDB同步请求，在LSDB同步期间，Router B不会将Router A从自己的邻居列表中删除，在自己生成的Router LSA（Network LSA）中，与Router A的邻居关系仍然为Full。由于GR过程中不能生成LSA，所以在LSDB同步过程中，如果Router A从Router B收到自己产生的LSA，直接存储下来并置上Stale标志。

(4)完成LSDB的同步之后，Router A结束GR流程，进入正常OSPF流程，然后Router A重新生成LSA，并删除那些置了State标志而又没有被重新生成的LSA。Router B在和Router A的邻居关系重新达到Full状态后退出GR流程，进入正常OSPF流程。

(5) Router A在恢复所有路由信息后重新进行路由计算，重新刷新FIB表。

配置命令

       Router(config-router)#nsfcisco helper  //开启优雅重启功能（链路的两端配置才有效）

       ▲根据不同厂商设备不一样，配置的命令会有所差异。有的是graceful restart、enable什么之类的。

       Cisco NSF is supported by the BGP, EIGRP, OSPF, and IS-IS protocols for routing andby Cisco Express Forwarding (CEF) for forwarding。能使用快速转发机制的路由协议都应该可以配置优雅重启，需要一个主设备和多台辅助设备。

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