深入探讨OSPF环路问题（二）

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在写完《深入讨论OSPF环路问题一》后其实一直想着尽快把这文章给完结，公众号后台也收到了很多朋友的私信，希望能快点更新完这篇文章，但无奈手头事情实在太多，很难抽空静下心来写作，故迟迟都没有一个完结版。近日越来越意识到了不能再拖延，所以利用晚上闲暇时间更新完了这篇文章，文章写的略微有些匆忙，如果有写的不对的地方，欢迎各位留言指正，也希望通过此篇文章能帮助大家更好的理解OSPF。

场景四：OSPF选路规则导致的环路（RFC2328、RFC1583）

OSPF的选路规则对于每一个网络工程师来说都应该能说出几点，选路规则的设计原本是为了让路由器能选择出更好的路由，那为什么会产生环路呢，在探讨这个问题之前，我们先来复习一下OSPF的选路规则有哪些：

1、域内路由优于域间路由：即由1类或者2类lsa生成的路由是优先于3类lsa生成的路由的。

2、域间路由优于外部路由：即由3类lsa产生的路由是优于5类或者是7类产生的路由。

3、如果同为外部路由，则先比较路由的Type，Type1优于Type2

4、如果同为Type1：则比较路由的外部cost与内部cost之和，选择选小的。

5、如果同为Type2：则先比较路由的外部cost值，相同再比较路由的内部cost值，不一样就选择小的。(详情见上篇文章的场景二)。

知道如上选路规则后，再给你们介绍一下OSPF的开发历史：OSPF由IETF在20世纪80年代末期开发，最初的OSPF规范体是在RFC1131中描述的，这称为OSPF的第一个版本，但因为这个OSPF版本1有很多不成熟的地方，所以很快就被新开发的标准所替代，这个新的标准在RFC1247文档中进行描述，RFC1247在稳定性和功能性方面都有了实质性的改进，所以称为OSPF版本2，在后续的发展中，又针对了这个OSPF版本有许多更新文档出现，每一个更新都是对是OSPF的精心改进，这些更新文档包括RFC1583、2178和2328中。目前我们所学习与使用的OSPF版本2中的各种特性都在RFC2328中进行了描述。

有了以上历史知识后，回到我们这个场景主要讨论的两个标准：RFC1583与RFC2328，RFC1583与RFC2328存在着诸多的不一样，这里我们主要讨论下这两个RFC标准中选路规则所涉及的问题：

RFC1583规定：外部路由选路时只需要对比cost值，cost值小的优先，如果cost值相同则负载。

RFC2328规定：外部路由选路时只需要对比区域号大小，而不需要对比cost值，区域号大的将优先使用。

有了以上理论知识后，我们来分析一个拓扑图：

如图五所示：假设R2上运行的OSPF是执行RFC2328的选路规则，其它路由器执行RFC1583选路规则。

1、R3上有一个loopback接口，地址为10.1.3.3，引入进OSPF，产生5类LSA，ASBR为R3。

2、当R2收到这条5类LSA后，经计算会有3条路径去往ASBRR3，分别为：

A、R2-R1-R3：经过区域0，内部cost值为11（如果不清楚内部cost与外部cost区域，请参考场景二）

B、R2-R3：经过区域0，内部cost值为1。

C、R2-R4-R3：经过区域1，内部cost值为21。

3、根据RFC2328的选路规则，只比较路径的区域号大小，不比较cost值，所以R2会优先C路径去往R3。此时R2会将数据发送给R4。

4、R4也需要计算到达ASBRR3的路径，此时R4上也有两条路径可达到R3。

A、R4-R1-R3：经过区域0，内部cost值为11。

B、R4-R3：经过区域1，内部cost值为20。

5、根据RFC1583的选路规则，只比较路径的cost值，不比较区域号，所以R4会优选cost值小的路径A。此时R4将数据发送给R1。

6、R1也需要计算到达ASBRR3的路径，此时R1上也有两条路径可达到R3。

A、R1-R3：经过区域0，内部cost值为10。

B、R1-R2-R3：经过区域0，内部cost值为2。

7、根据外部路由选路规则，如果从同一区域收到，则直接比较cost，cost值小的优先，所以R4会优选B路径到达R3，此时数据包会转发给R2。

8、此时环路产生：R2-R4-R1-R2。

由环路现象可知，此环路产生的原因是由于R2上执行的是RFC2328选路规则，而R4上执行的是RFC1583选路规则所致，有环路就必须要有解决此环路的办法，针对此处我们能想到的最简单的办法应该是修改ospf路由器的选路规则，使全网保持一致。这样修改完成后确实可以解决此问题，但是你到底是修改成2328呢还是1583，因为他们都有各自的特点，2328考虑到了骨干区域的负载问题，但没有考虑到cost，而1583考虑到了cost，又没有考虑到区域的问题。如果有一种技术能把这两种选路规则结合起来，那肯定就是最完美的解决方案。其实协议开发者早就想到了这个问题，并且也确实设计了这种完美的解决方案，那就是RFC1583的兼容模式。

默认情况下，华为的设备启用OSPF后都工作在RFC1583兼容模式，此模式的特点为：当一台路由器收到能从不同的路径去往目标外部路由，会先比较路径的cost值，只有在cost值相同的情况下才会进一步比较区域号。如果cost值与区域号都相同，才会形成负载。

华为设备上面可以设置关闭RFC1583的兼容模式：命令为：undo rfc1583 compatible。关闭后将执行RFC2328的选路标准，在上述拓扑中，R2上就是执行了此条命令，所以才出现了环路。

场景五：OSPF在MPLS_VPN中的环路（DN位，Domain-tag）

要看明白此场景，需要各位对MPLS_VPN有一定的认识，MPLS_VPN作为数通的一个难点内容，学习起来确实有一定的难度，我这里尽量会使用一些通俗的语言去解释MPLS_VPN中的技术名词，因篇幅有限，所以不能非常详细的讲解MPLS_VPN中的技术，下次我会写一篇MPLS_VPN的专题，在文章中再详细的介绍相关技术。

对MPLS_VPN熟悉的人都知道，PE与CE之间可运行多种路由协议，如RIP、OSPF、ISIS、BGP并且静态路由也可以使用，在如此多的协议之间到底选择何种协议进行部署，是每个网络工程师都需要慎重考虑的问题，而在众多的协议之中，OSPF因为大众对它的熟悉，及在部署时有非常完善的防环特性而受到广泛的使用，所以我们这个场景就来讨论一下，在PE与CE之间运行OSPF所遇到的环路问题，及解决方法。

如上图所示：这是一个双PE的组网环境，整个网络已经提前配置好了MPLS_VPN的基础配置，两台PE的关键配置如下：

1、R3与R4连接的实例为site1，在site1里添加一条静态路由：ip route-static vpn-instance site1 30.30.30.30 255.255.255.255 NULL0 preference 200，下一跳指向Null0，优先级修改为200。此时路由表显示如下：

2、进入R3的BGP配置下，把30网段network进vpn-instance，配置如下：bgp 10ipv4-familyvpn-instance site1network30.30.30.30 255.255.255.255import-route ospf1
3、因为R3与R4建立了vpnv4邻居，所以此时30网段的vpnv4路由会传递给R4，在R4上经过路由交叉(mpls-vpn技术名词，简单说是把路由接收进实验路由表)后可以R4的实例路由表查看到此条路由，下一跳为10.1.3.3，通过IBGP学到。

4、进入R4的实例OSPF中，输入命令：import-route bgp permit-ibgp，默认情况下在PE设备上引入IBGP路由是不需要加入permit-ibgp，但此时我们的设备上配置了一条：vpn-instance-capability simple，此条命令会导致运行OSPF的PE设备丧失PE特性（具体命令细节稍后会介绍），因为在非PE设备上，import-route bgp只能引入ebgp路由（为了防环，有机会再给大家整理一篇BGP环路介绍），所以此处在引入时一定要加入permit-ibgp参数。命令如下：

5、因R4与R7建立了ospf邻居，所以此时在R7上查看路由表，可查看到R7已经学习到了一条30网段的路由，下一跳指向R4，并为ase路由。

6、因R7与R6建立了ospf邻居，继续前往R6上查看路由表，发现R6也学习到了一条30网段路由，下一跳指向R7：

7、因R6与R3建立了OSPF邻居，继续前往R3上查看site1实例路由表，可发现此时实例表中出现的一条ase的30网段路由，优先级为150。回顾第一步的路由表显示可知，此时R3会有两条去往30网段的路由，一条是通过OSPF学习到的优先级为150的ase路由，另外一条是第一步添加的优先为200的静态路由。所以此时R3会优先选择优先级小的ospf路由。

8、此时就需要了一个R3-R4-R7-R6-R3的路由环路，数据环路则是R3-R6-R7-R4-R1-R3

从以上分析可知，此环路形成的原因为R3使用了本来就属于R3发送出去的30网段路由，从而形成了环路，为了解决此种路由回灌的问题，OSPF协议开发者在开发协议时设计了两种防环机制：DN位与Route tag。

DN位位于ospf lsa头部的option中，主要用于mpls_vpn场景中3类，5类，7类Lsa的防环，OSPF规定当一条路由从PE发往CE时，LSA中的DN位就会被置位，当一条LSA的DN位被置位了，PE设备将会忽略此条LSA。在以上场景中R4通过vpnv4从R3学习到30网段路由，并且发送给CE-R7，此时DN位就会被置位，当30网段的这条lsa发送回给R3时，R3发现此LSA的DN被置位，所以不会使用此条LSA，从而避免了环路的产生。在上述场景中因为在PE上面配置了vpn-instance-capability simple命令，所以此时PE设备将忽略DN检测，也就导致了上述环路的产生。

Route tag同样位于ospf lsa里，但只存在于5类与7类lsa中，即Route tag只能用于5类与7类的防环。当PE给CE发送LSA时，会在5类与7类lsa中添加tag值，此tag值会以PE设备上BGP的AS号来计算，当此条填充的tag值的lsa传入对端PE时，PE设备会检测此tag中的AS号与本地的AS号是否一致，如一致则会忽略此lsa条目。在上述场景中PE上面配置的vpn-instance-capabilitysimple命令也同样会使PE设备忽略Route tag的检测，从而导致了上述的环路。

当PE与CE之间运行了ospf时，会自动启用这两种防环机制，默认情况下PE设备是会检测DN位与Route-tag的，也就是说默认情况下vpn-instance-capability simple命令并未使能，即默认情况就不会有环路产生。

vpn-instance-capabilitysimple命令详细介绍：

A、在PE上配置vpn-instance-capabilitysimple命令后，如果OSPF没有配置骨干区域0，则该MCE不会成为ABR。（关于此问题需要重新写文章才能详细介绍）

B、配置vpn-instance-capability simple命令后，OSPF进程不可以引入IBGP路由。（所以需要在引入时加入permit-ibgp参数）

C、配置vpn-instance-capability simple命令后，BGP引入的OSPF路由中不会携带OSPFDomain ID、OSPF Route-tag和OSPFRouter ID。（所以在CE上面看到的路由都是以ase的外部路由存在，关于OSPF的RT属性，也需要重新写文章才能详细介绍）

此外要在PE上面关闭DN位检测还可以用如下命令：

dn-bit-checkdisable summary 关闭3类lsa中的dn位检查

dn-bit-checkdisable ase 关闭5类lsa中的dn位检查

dn-bit-checkdisable nssa 关闭7类lsa中的dn位检查

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