第 13 天 OSPF版本3

OSPF version 3

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第 13 天任务

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今天我们要着眼于OSPFv3, 这里将学习要下面的知识。

  • OSPF基础

本模块对应了以下 CCNA 大纲要求。

  • 配置OSPFv3
  • 路由器ID
  • 被动接口

OSPF第 3 版

OSPF Version 3

OSPFv3定义在RFC 2740中，而其功能与OSPFv2相同，不过OSPFv3显式地是为 IPv6 路由协议设计（OSPFv3 is defined in RFC 2740 and is the counterpart of OSPFv2, but it is designed explicitly for the IPv6 routed protocol）。该版本号取自此种 OSPF 数据包中的版本字段，该字段已被更新到数字3. OSPFv3规格主要是基于OSPFv2, 但因为加入对 IPv6 的支持，而包含了一些额外功能增强。

OSPFv2和OSPFv3能在同一台路由器上运行。也就是说，同一台物理路由器可同时路由 IPv4 和 IPv6 流量，因为每个地址家族都有不同的 SPF 进程；这就是说，同样 SPF 算法对OSPFv2和OSPFv3分别有一个单独实例。OSPFv2和OSPFv3有以下共同点。

  • OSPFv3继续使用着为OSPFv2所用到的那些数据包。包括数据库说明数据包（Database Description, DBD）, 链路状态请求数据包（Link State Requests, LSRs），链路状态更新数据包（Link State Updates, LSUs）, 以及链路状态通告数据包（Lins State Advertisements, LSAs）
  • OSPSv3中的动态邻居发现机制及邻接关系形成过程（ OSPF 所经历的从初始、尝试建立邻接关系到邻接关系完整建立的过程），仍然和OSPFv2中一样
  • 在不同通信技术方面，OSPFv3仍然保持对 RFC 的遵循（OSPFv3 still remains RFC-compliant on different technologies）。比如，若在某条 PPP 链路上开启OSPFv3, 那么组网类型仍然被指定为点对点（Point-to-Point）。同样，如在 FR 上开启OSPFv3, 默认组网类型仍然是非广播类型（Non-Broadcast）。此外，在思科 IOS 软件中，默认组网类型仍可通过使用不同的、特定于接口的命令，手动进行改变。
  • OSPFv2和OSPFv3使用同样的 LSA 散布及老化机制（the same LSA flooding and aging mechanism）.
  • 与OSPFv2类似，OSPFv3的路由器 ID （ rid ）仍然需要使用一个32位的 IPv4 地址。当在某台运行着双栈（dual-stack, 也就是同时有 IPv4 和 IPv6 ）的路由器上开启OSPFv3时， 那么与在OSPFv2中为思科 IOS 路由器所用到的同样 RID 选定过程，也用于确定 OSPFv3 中要用到的路由器 ID 。但是，在一台没有接口运行着 IPv4 的路由器上开启OSPFv3时，就强制性要求使用路由器配置命令router-id来手动配置OSPFv3的路由器ID。
  • OSPFv3链路 ID 表明，这些链路并非 IPv6 专用，同时这些链路 ID 跟OSPFv2中一样，仍然基于一个32位 IPv4 地址。

在OSPFv2与OSPFv3有着这些相同点的同时，重要的是掌握那些你必须熟悉的存在的明显不同点。包括下面这些。

  • 以与 EIGRP 类似的方式，OSPFv3是在链路上运行的（in a manner similar to EIGRP, OSPFv3 runs over a link）。这就打消了OSPFv3中执行网络声明语句的需求。取而代之的是，通过使用接口配置命令ipv6 router ospf [process id] area [area id]，来将该链路配置为某个 OSPF 进程的组成部分。但是，与OSPFv2类似， OSPF 进程号仍然是通过在全局配置模式中，使用全局配置命令ipv6 router ospf [process id]进行指定。
  • OSPFv3使用本地链路地址（Link-local address）来区分OSPFv3邻接关系。与 EIGRPv6 类似，OSPFv3路由的下一跳地址将反映邻接的或邻居路由器的本地链路地址。
  • OSPFv3引入了两种新的OSPF LSA类型。分别是链路LSA（the Link LSA），被定义为 LSA 类型0x0008(LSA Type 0x0008，或LSA Type 8）, 以及区域内前缀LSA（the Intra-Area-Prefix LSA），被定义为 LSA 类型0x0029(LSA Type 0x0029, 或LSA Type 29）。链路 LSA 提供了路由器的本地链路地址，及加诸路由器上的所有 IPv6 前缀。每条链路都有一个链路 LSA 。可能有多个带有不同链路状态IDs的区域内前缀 LSAs 。因此，区域 LSA 散布范围就既可能是与应用自网络 LSA 的所经过网络的相关前缀网络，也可能是参考自路由器 LSA 的某台路由器或末梢区域相关前缀（There can be multiple Intra-Area-Prefix LSAs with different Link-State IDs. The Area flooding scope can therefore be an associated prefix with the transit network referencing a Network LSA or it can be an associated prefix with a router or Stub referencing a Router LSA）。
  • OSPFv2与OSPFv3所用到的传输方式是不同的。OSPFv3报文是用（封装成） IPv6 数据包发出的。
  • OSPFv3使用两个标准 IPv6 多播地址。多播地址FF02::5与OSPFv2中用到的所有 SPF 路由器（ AllSPFRouters ）地址224.0.0.5等价，同时多播地址FF02::6就是所有 DR 路由器（ AllDRRouters ）地址，且与 OSPFv2 中用到的224.0.0.6组地址等价。（这将在 ICND2 部分讲到）。
  • OSPFv3利用到 IPv6 内建的IPSec的能力，并将 AH 和 ESP 扩展头部用着一种的认证机制，而不是想在OSPFv2中可配置的为数众多的认证机制（OSPFv3 leverages the built-in capabilities of IPSec and uses the AH and ESP extension headers as an authentication mechanism instead of the numerous authentication mechanisms configurable in OSPFv2）。因此，在OSPFv3的 OSPF 数据包中，那些认证和 AuType 字段就被移除了。
  • 最终的最后一个明显区别就是，OSPFv3 Hello数据包现在不包含任何地址信息，而是包含了一个接口 ID ，该接口 ID 是发出Hello数据包路由器分配的，用于对链路做其接口的唯一区分。此接口 ID 成为网络 LSA （the Network LSA）的链路状态 ID （Link State ID）, 判断该路由器是否应成为该链路上的指定路由器（This interface ID becomes the Network LSA's Link State ID, should the router become the Designated Router on the link）。

思科 IOS 软件的 OSPFv2 和 OSPFv3 配置差异

Cisco IOS Software OSPFv2 and OSPFv3 Configuration Differences

在思科 IOS 软件中，配置 OSPFv2 与 OSPFv3 时有着一些配置差异。但应注意到，这些区别与其它路由协议的 IPv4 和 IPv6 版本的差异相比，并不那么显著。

在思科 IOS 软件中，通过使用全局配置命令ipv6 router ospf [process id]，来开启 OSPFv6 。和 OSPFv2 中的情况一样， OSPF 进程 ID 是对路由器本地有效的，并不要求其在邻接路由器上为建立邻接关系保持一致。

译者总结: 邻居路由器要形成邻接关系，要求：1. 区域号一致；2. 认证一直；3. Hello包、死亡间隔时间直一致；不要求：进程号一致。 Hello 数据包用于动态邻居发现和形成邻接关系，因此 Hello 数据包包含上述要求的参数，不包含不要求的参数。只有形成了邻接关系，才能开始发送和接受 LSAs 。

与 EIGRPv6 （将在 ICND2 中涵盖）所要求的一样， OSPFv3 的路由器 ID 也必须予以手动指定，或配置成一个带有 IPv4 地址的运行接口（比如一个环回接口）。与 EIGRPv6 类似，在启用 OSPFv3 时，是没有网络命令的（网络宣告，network statement）。取而代之的是， OSPF 的启用，是基于各个接口的，且在同一接口上可开启多个 OSPFv3 实例（similar to EIGRPv6, there are no network commands used when enabling OSPFv3. Instead OSPFv3 is enabled on a per-interface basis and multiple instances may be enabled on the same interface）。

最后，当在诸如 FR 及 ATM 这样的 NBMA 网络上配置 OSPFv3 时，是在指定接口下，使用接口配置命令ipv6 ospf neighbor [link local address]，来指定邻居声明语句（the neighbor statements）。而在 OSPFv2 中，这些语句会是在路由器配置模式中配置的。

注意： 当在 NBMA 传输技术上配置 OSPFv3 时，应该使用本地链路地址来创建出静态 FR 地图声明语句（static Frame Relay map statements）。这是因为正是使用本地链路地址，而不是全球单播地址，建立邻接关系。比如，为给一个 FR 部署创建一幅静态 FR 地图语句并指定一台 OSPF 邻居路由器，就要在该路由器上应用下面的配置（在 ICND2 部分将对 FR 进行讲解）。

R1(config)#ipv6 unicast-routing
R1(config)#ipv6 router ospf 1
R1(config-rtr)#router-id 1.1.1.1
R1(config-rtr)#exit
R1(config)#interface Serial0/0
R1(config-if)#frame-relay map ipv6 FE80::205:5EFF:FE6E:5C80 111 broadcast
R1(config-if)#ipv6 ospf neighbor FE80::205:5EFF:FE6E:5C80
R1(config-if)#exit

思科 IOS 软件中 OSPFv3 的配置和验证

Configuring and Verifying OSPFv3 in Cisco IOS Software

接着上一部分，上部分强调了 OSPFv2 和 OSPFv3 之间配置差异，那么这部分就要过一遍那些在思科 IOS 软件中开启和验证 OSPFv3 功能及路由的步骤。在思科 IOS 软件中，需要依序采行下面这些步骤，来开启 OSPFv3 路由。

  1. 使用全局配置命令ipv6 unicast-routing，来全局性地开启 IPv6 路由。在思科 IOS 软件中， IPv6 路由默认是关闭的。
  2. 使用全局配置命令ipv6 router ospf [process ID], 配置一或多个的 OSPFv3 进程。
  3. 如路由器上没有配置 IPv4 地址的运行接口，就要使用路由器配置命令（router configuration command）router-id [IPv4 Address]， 手动配置 OSPFv3 路由器 ID （Router ID， RID ）。
  4. 在需要的接口上（on the desired interfaces），使用接口配置命令ipv6 address及ipv6 enable, 对这些接口开启 IPv6 。
  5. 使用接口配置命令ipv6 ospf [process ID] area [area ID]，在接口下开启一或更多的 OSPFv3 进程。

第一个基础多区域 OSPFv3 配置示例，建立在下图13.1所演示的拓扑之上。

在思科 IOS 软件中配置基本多区域OSPFv3

图13.1 -- 在思科 IOS 软件中配置基本多区域OSPFv3

依之间所讲到的顺序配置步骤，照下面这样，在路由器R1上就会配置上 OSPFv3 。

R1(config)#ipv6 unicast-routing
R1(config)#ipv6 router ospf 1
R1(config-rtr)#router-id 1.1.1.1
R1(config-rtr)#exit
R1(config)#interface FastEthernet0/0
R1(config-if)#ipv6 address 3fff:1234:abcd:1::1/64
R1(config-if)#ipv6 enable
R1(config-if)#ipv6 ospf 1 Area 0
R1(config-if)#exit

而按照同样顺序的步骤，像下面这样在路由器R3上配置好 OSPFv3 路由。

R3(config)#ipv6 unicast-routing
R3(config)#ipv6 router ospf 3
R3(config-rtr)#router-id 3.3.3.3
R3(config-rtr)#exit
R3(config)#interface FastEthernet0/0
R3(config-if)#ipv6 address 3fff:1234:abcd:1::3/64
R3(config-if)#ipv6 enableR3(config-if)#ipv6 ospf 3 Area 0
R3(config-if)#exit
R3(config)#interface Loopback0
R3(config-if)#ipv6 address 3fff:1234:abcd:2::3/128
R3(config-if)#ipv6 address 3fff:1234:abcd:3::3/128
R3(config-if)#ipv6 enable
R3(config-if)#ipv6 ospf 3 Area 1
R3(config-if)#exit

依据上述两台路由器上 OSPFv3 的配置，就可以使用命令show ipv6 ospf neighbor, 来检查 OSPFv3 的邻接状态，在R1上如下所示。

R1#show ipv6 ospf neighbor
Neighbor	ID Pri	State 		Dead Time	Interface ID 	Interface
3.3.3.3		     1	FULL/BDR 	00:00:36 	4 				FastEthernet0/0

通过将[detail]关键字追加到本命令的后面，还可以查看详细的邻居信息。

R1#show ipv6 ospf neighbor detail
Neighbor 3.3.3.3
	In the area 0 via interface FastEthernet0/0
	Neighbor: interface-id 4, link-local address FE80::213:19FF:FE86:A20
	Neighbor priority is 1, State is FULL, 6 state changes
	DR is 1.1.1.1 BDR is 3.3.3.3
	Options is 0x000013 in Hello (V6-Bit E-Bit R-bit )
	Options is 0x000013 in DBD (V6-Bit E-Bit R-bit )
	Dead timer due in 00:00:39
	Neighbor is up for 00:06:40
	Index 1/1/1, retransmission queue length 0, number of retransmission 0
	First 0x0(0)/0x0(0)/0x0(0) Next 0x0(0)/0x0(0)/0x0(0)
	Last retransmission scan length is 0, maximum is 0
	Last retransmission scan time is 0 msec, maximum is 0 msec

在上面的输出中，注意真实的邻居地址是本地链路地址，而不是所配置的全球 IPv6 单播地址。

第 13 天问题

  1. Both OSPFv2 and OSPFv3 can run on the same router. True or false?
  2. OSPFv2 and OSPFv3 use different LSA flooding and aging mechanisms. True or false?
  3. Which is the equivalent of 224.0.0.5 in the IPv6 world?
  4. As is required for EIGRPv6, the router ID for OSPFv3 must be either specified manually or configured as an operational interface with an IPv4 address. True or false?
  5. Which command would you use to enable the OSPFv3 routing protocol?
  6. Which command would you use to specify an OSPFv3 neighbour over an NBMA interface?
  7. Which command would you use to see the OSPFv3 LSDB?
  8. A significant difference between OSPFv2 and OSPFv3 is that the OSPFv3 Hello packet now contains no address information at all but includes an interface ID, which the originating router has assigned to uniquely identify its interface to the link. True or false?

第 13 天答案

  1. True.
  2. False.
  3. FF02::5.
  4. True.
  5. The ipv6 router ospf <id>
  6. The ipv6 ospf neighbor
  7. The show ipv6 ospf database
  8. True.

第 13 天实验

OSPFv3基础实验

重复第12天的实验场景（两台路由器直连，各自又有环回接口），但以配置 IPv6 地址并在设备间使用 OSPFv3 对这些地址进行通告，取代配置 IPv4 的 OSPF 。

  • 给直连接口分配上 IPv6 地址（2001:100::1/64及2001:100::2/64）
  • 用ping测试直接连通性
  • 在两台路由器上分别配置一个环回接口，并从两个不同范围分配地址（2002::1/128及2002::2/128）
  • 配置标准的OSPFv3 1号进程并将所有本地网络在0号区域进行通告。同时为各设备配置一个路由器 ID 。

R1:

ipv6 router ospf 1
router-id 1.1.1.1
int fa0/0(或特定接口编号)
ipv6 ospf 1 area 0
int lo0(或特定接口编号)
ipv6 ospf 1 area 0

R2:

ipv6 router ospf 1
router-id 2.2.2.2
int fa0/0(或特定接口编号)
ipv6 ospf 1 area 0
int lo0(或特定接口编号)
ipv6 ospf 1 area 0
  • 自R1向R2的 IPv6 环回接口发出ping操作，以测试连通性
  • 执行一个show ipv6 route命令，来验证有通过 OSPFv3 接收到路由
  • 执行一个show ipv6 protocols命令，来验证有配置 OSPFv3 且在设备上是活动的
  • 执行命令show ipv6 ospf interface及show ipv6 ospf interface brief，检查接口特定于 OSPF 的那些参数
  • 在两台路由器上（直连接口）修改Hello包和死亡计时器: ipv6 ospf hello及ipv6 ospf dead
  • 执行一下show ipv6 ospf 1命令，来查看路由进程参数
Last change: 2023-03-27, commit: 2e80684