华为动态路由-OSPF-骨干区

华为动态路由-OSPF-骨干区

一、OSPF简介

1、OSPF概述

• OSPF是一种开放式的、基于链路状态的内部网关协议（IGP），用于在自治系统内部进行路由选择和通信。

• OSPF是互联网工程任务组（IETF）定义的标准之一，被广泛应用于企业网络和互联网中。

• OSPF使用Dijkstra算法计算最短路径，并维护一个基于链路状态的路由数据库，以选择最佳路径

2、OSPF特点

• 开放性（Open）： OSPF是一种开放标准，允许不同厂商的设备实现和互操作。
• 链路状态（Link State）： OSPF基于链路状态算法，维护每个节点对网络拓扑的全局视图。
• 分层设计（Hierarchical Design）： OSPF使用区域（Area）和自治系统（AS）的层次结构，提高了网络的可扩展性和管理性。
• 快速收敛（Fast Convergence）： OSPF通过及时更新链路状态信息和计算最短路径，实现快速的路由收敛。
• 支持多种网络类型（Support for Multiple Network Types）： OSPF支持多种网络类型，包括广播、点对点、点对多点等。
• 可扩展性（Scalability）： OSPF支持分布式计算和路由聚合，适用于大规模网络。
• 灵活性（Flexibility）： OSPF提供丰富的配置选项和路由策略，满足不同网络环境的需求

3. OSPF工作原理

• 邻居发现（Neighbor Discovery）： OSPF通过Hello报文进行邻居发现，并建立邻居关系。
• 链路状态更新（Link State Update）： OSPF通过LSA（Link State Advertisement）报文交换链路状态信息。
• 路由计算（Route Calculation）： OSPF使用Dijkstra算法计算最短路径，并更新路由表。
• 路由选择（Route Selection）： OSPF根据最短路径选择最佳路由，并进行数据转发。

4. 其他路由的比较

• OSPF vs. RIP： OSPF是一种链路状态协议，支持快速收敛和分层设计，适用于大型网络；而RIP是一种距离矢量协议，收敛速度慢，适用于小型网络。
• OSPF vs. EIGRP： OSPF是一种开放标准协议，适用于跨厂商网络；而EIGRP是思科专有协议，只适用于思科设备。
• OSPF vs. BGP： OSPF是一种内部网关协议（IGP），用于自治系统内部的路由选择；而BGP是一种外部网关协议（EGP），用于自治系统之间的路由选择。

5. OSPF应用场景

• 企业网络： OSPF常用于企业内部网络中，实现内部路由选择和通信。
• 互联网服务提供商（ISP）网络： OSPF常用于ISP网络中，实现自治系统内部的路由选择和互联互通。
• 校园网络和数据中心： OSPF常用于校园网络和数据中心中，实现网络的灵活性和可扩展性。

二、网络设计与区域划分

1. 设计网络拓扑

在设计网络拓扑时，考虑以下因素：

• 网络规模： 网络规模决定了设计的复杂度和区域划分的必要性。
• 网络层次结构： 使用分层结构可以简化管理和提高扩展性。
• 连接方式： 确定网络设备之间的连接方式，如全网状、分布式或集中式。
• 冗余设计： 考虑冗余路径和设备，以提高网络的可靠性和容错性。

2. 划分OSPF区域

划分OSPF区域有助于提高网络的可管理性和性能。常见的区域划分包括：

• Backbone Area（骨干区域）： 包含所有其他区域的中转区域，通常使用区域号0。
• Stub Area（Stub区域）： 没有外部路由信息，只能通过骨干区域访问其他区域的区域。
• Totally Stubby Area（全Stub区域）： 除了默认路由外，完全没有其他外部路由信息。
• Not-So-Stubby Area（NSSA，半Stub区域）： 允许在区域内引入外部路由，但不允许它们传播到其他Stub区域。
• 区域间连接（Inter-Area Connection）： 确定区域之间的连接方式，如虚拟链路（Virtual Link）或汇总路由（Summary Route）。

3. 设计路由策略

在设计OSPF网络时，需要考虑以下路由策略：

• 路由汇总（Route Summarization）： 在区域边界进行路由汇总，减少路由表的大小和控制路由的数量。
• 路由过滤（Route Filtering）： 在网络边界过滤路由，控制路由的传播和选择。
• 路由优先级（Route Priority）： 确定不同路由之间的优先级，以实现特定流量的优先级传输。
• 负载均衡（Load Balancing）： 使用等价路径或策略路由实现负载均衡，优化网络资源利用率。

4. 实施和测试

在实施OSPF网络设计之前，务必进行充分的测试和验证，确保网络的稳定性和性能。测试包括：

• 功能测试： 确保OSPF协议的基本功能和配置正确。
• 性能测试： 测试网络的性能和吞吐量，确保满足预期的性能指标。
• 容错测试： 模拟设备故障和网络分区情况，测试网络的容错能力。

三、标准区域的特点与配置

1、Stub Area概述

• 应用场景： Stub Area通常用于大型企业网络或ISP（互联网服务提供商）网络中，用于简化和优化路由信息传播。
• 区域边界路由器（ABR）： 在OSPF网络中，ABR是连接不同区域的路由器。在Stub Area中，ABR负责将来自骨干区域的汇总路由信息传播到该区域，并接收该区域的路由信息传递给骨干区域。
• 配置要点： 在区域边界路由器上配置Stub Area，并根据需要配置默认路由。在Stub Area中，也可以选择配置全Stub Area以进一步限制外部路由信息的传播。
• 性能优势： 使用Stub Area可以降低网络的路由表大小和计算负载，从而提高网络的性能和可靠性。同时，通过汇总路由信息和限制外部路由信息的传播，可以更好地控制网络的路由选择和管理。

2、Stub Area的优点

• 不传递外部路由： Stub Area不会传递来自其他区域的外部路由信息，只接收来自骨干区域的汇总路由信息或默认路由。

• 接收汇总路由： Stub Area会接收来自骨干区域的汇总路由信息，以减少在该区域内的路由表项数量。

• 默认路由： 可以在Stub Area中配置默认路由，用于指示所有不在区域内的目的地。

• 节省网络带宽和资源： 不传递外部路由信息可以节省网络带宽和减少路由表大小，降低路由器的计算负载，提高网络性能。

• 简化网络配置和管理： Stub Area的配置相对简单，只需要在区域边界路由器上进行相应配置，有助于简化网络配置和管理。

3、Stub Area的配置步骤

• 区域类型配置

Router(config)# router ospf <process-id>
Router(config-router)# area <area-id> stub

• LSA类型配置
  • 在Stub Area中，LSA（链路状态通告）类型的配置通常由OSPF协议自动处理。Stub Area会自动阻止外部LSA类型的传播，只接收来自骨干区域的摘要LSA
• 链路状态汇总配置

Stub Area会接收来自骨干区域的汇总路由信息。通常，这个过程是自动的，不需要额外配置。如果需要手动配置汇总路由，可以在ABR（区域边界路由器）上使用命令summary-address来实现

Router(config)# router ospf <process-id>
Router(config-router)# area <area-id> range <ip-address> <mask> [advertise | not-advertise]

• 路由过滤配置

在Stub Area中，可以通过配置默认路由来指示所有不在该区域内的目的地，或者通过配置路由过滤来限制特定路由信息的传播

Router(config)# ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 <next-hop>
Router(config)# router ospf <process-id>
Router(config-router)# default-information originate

• 路由过滤配置（可选）：

Router(config)# router ospf <process-id>
Router(config-router)# distribute-list <access-list> out <interface>

四、实例演示

1、实验拓扑图

2、路由器1配置

<Huawei>system-view
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
#更换名字
[Huawei]sysname R1
#开启DHCP
[R1]dhcp enable
Info: The operation may take a few seconds. Please wait for a moment.done.
#进入端口
[R1]interface GigabitEthernet 0/0/0
#配置IP
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 172.16.1.1 24
#进入端口
[R1-GigabitEthernet0/0/0]interface GigabitEthernet 0/0/1
#配置IP
[R1-GigabitEthernet0/0/1]ip address 172.16.2.1 24
#进入端口
[R1-GigabitEthernet0/0/1]interface GigabitEthernet 0/0/2
#配置IP
[R1-GigabitEthernet0/0/2]ip address 192.168.10.254 24
#开启DHCP端口模式
[R1-GigabitEthernet0/0/2]dhcp select interface
[R1-GigabitEthernet0/0/2]quit
#创建ospf进程
[R1]ospf 10
#设置为骨干区域
[R1-ospf-10]area 0
#宣告网段
[R1-ospf-10-area-0.0.0.0]network 192.168.10.0 0.0.0.255
#宣告网段
[R1-ospf-10-area-0.0.0.0]network 172.16.1.0 0.0.0.255
#宣告网段
[R1-ospf-10-area-0.0.0.0]network 172.16.2.0 0.0.0.255

3、路由器2配置

<Huawei>system-view
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]sysname R2
[R2]interface GigabitEthernet 0/0/0
[R2-GigabitEthernet0/0/0]ip address 172.16.1.2 24
[R2-GigabitEthernet0/0/0]interface GigabitEthernet 0/0/1
[R2-GigabitEthernet0/0/1]ip address 172.16.3.1 24
[R2-GigabitEthernet0/0/1]quit
#创建ospf进程
[R2]ospf 10
#设置为骨干区域
[R2-ospf-10]area 0
#宣告网段
[R2-ospf-10-area-0.0.0.0]network 172.16.1.0 0.0.0.255
#宣告网段
[R2-ospf-10-area-0.0.0.0]network 172.16.3.0 0.0.0.255

4、路由器3配置

<Huawei>system-view
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]sysname R3
[R3]dhcp enable
Info: The operation may take a few seconds. Please wait for a moment.done.
[R3]interface GigabitEthernet 0/0/0 
[R3-GigabitEthernet0/0/0]ip address 172.16.3.2 24
[R3-GigabitEthernet0/0/0]interface GigabitEthernet 0/0/1
[R3-GigabitEthernet0/0/1]ip address 172.16.2.2 24
[R3-GigabitEthernet0/0/1]interface GigabitEthernet 0/0/2
[R3-GigabitEthernet0/0/2]ip address 192.168.20.254 24
[R3-GigabitEthernet0/0/2]dhcp select interface
[R3-GigabitEthernet0/0/2]quit
[R3]ospf 10
[R3-ospf-10]area 0
[R3-ospf-10-area-0.0.0.0]network 192.168.20.0 0.0.0.255
[R3-ospf-10-area-0.0.0.0]network 172.16.3.0 0.0.0.255
[R3-ospf-10-area-0.0.0.0]network 172.16.2.0 0.0.0.255

五、案例分析

1、路由表1

[R1-ospf-10-area-0.0.0.0]dis ip routing-table 
Route Flags: R - relay, D - download to fib
------------------------------------------------------------------------------
Routing Tables: PublicDestinations : 15       Routes : 16       Destination/Mask    Proto   Pre  Cost      Flags NextHop         Interface127.0.0.0/8   Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0127.0.0.1/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0
127.255.255.255/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0172.16.1.0/24  Direct  0    0           D   172.16.1.1      GigabitEthernet
0/0/0172.16.1.1/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       GigabitEthernet
0/0/0172.16.1.255/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       GigabitEthernet
0/0/0172.16.2.0/24  Direct  0    0           D   172.16.2.1      GigabitEthernet
0/0/1172.16.2.1/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       GigabitEthernet
0/0/1172.16.2.255/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       GigabitEthernet
0/0/1172.16.3.0/24  OSPF    10   2           D   172.16.1.2      GigabitEthernet
0/0/0OSPF    10   2           D   172.16.2.2      GigabitEthernet
0/0/1192.168.10.0/24  Direct  0    0           D   192.168.10.254  GigabitEthernet
0/0/2192.168.10.254/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       GigabitEthernet
0/0/2192.168.10.255/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       GigabitEthernet
0/0/2192.168.20.0/24  OSPF    10   2           D   172.16.2.2      GigabitEthernet
0/0/1
255.255.255.255/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0

2、路由表2

[R2-ospf-10-area-0.0.0.0]dis ip routing-table 
Route Flags: R - relay, D - download to fib
------------------------------------------------------------------------------
Routing Tables: PublicDestinations : 13       Routes : 14       Destination/Mask    Proto   Pre  Cost      Flags NextHop         Interface127.0.0.0/8   Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0127.0.0.1/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0
127.255.255.255/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0172.16.1.0/24  Direct  0    0           D   172.16.1.2      GigabitEthernet
0/0/0172.16.1.2/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       GigabitEthernet
0/0/0172.16.1.255/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       GigabitEthernet
0/0/0172.16.2.0/24  OSPF    10   2           D   172.16.1.1      GigabitEthernet
0/0/0OSPF    10   2           D   172.16.3.2      GigabitEthernet
0/0/1172.16.3.0/24  Direct  0    0           D   172.16.3.1      GigabitEthernet
0/0/1172.16.3.1/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       GigabitEthernet
0/0/1172.16.3.255/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       GigabitEthernet
0/0/1192.168.10.0/24  OSPF    10   2           D   172.16.1.1      GigabitEthernet
0/0/0192.168.20.0/24  OSPF    10   2           D   172.16.3.2      GigabitEthernet
0/0/1
255.255.255.255/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0

3、路由表3

[R3-ospf-10-area-0.0.0.0]dis ip routing-table 
Route Flags: R - relay, D - download to fib
------------------------------------------------------------------------------
Routing Tables: PublicDestinations : 15       Routes : 16       Destination/Mask    Proto   Pre  Cost      Flags NextHop         Interface127.0.0.0/8   Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0127.0.0.1/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0
127.255.255.255/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0172.16.1.0/24  OSPF    10   2           D   172.16.3.1      GigabitEthernet
0/0/0OSPF    10   2           D   172.16.2.1      GigabitEthernet
0/0/1172.16.2.0/24  Direct  0    0           D   172.16.2.2      GigabitEthernet
0/0/1172.16.2.2/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       GigabitEthernet
0/0/1172.16.2.255/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       GigabitEthernet
0/0/1172.16.3.0/24  Direct  0    0           D   172.16.3.2      GigabitEthernet
0/0/0172.16.3.2/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       GigabitEthernet
0/0/0172.16.3.255/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       GigabitEthernet
0/0/0192.168.10.0/24  OSPF    10   2           D   172.16.2.1      GigabitEthernet
0/0/1192.168.20.0/24  Direct  0    0           D   192.168.20.254  GigabitEthernet
0/0/2192.168.20.254/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       GigabitEthernet
0/0/2192.168.20.255/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       GigabitEthernet
0/0/2
255.255.255.255/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0

4、实验结果