动态路由协议OSPF

NE阶段内容

RIP的缺陷

最大跳数限制了网络规模
以跳数为度量无法准确判断最优路径
路由更新发送完整路由表消耗网络带宽
收敛速度慢
协议会产生路由自环

定义

开放式最短路径优先，基于链路状态特征
工作在IP层，协议号89

OSPF初始化流程

1.建立邻居和邻接关系

发送hello报文发现和建立邻居关系，组播地址224.0.0.5
- 接口UP
- 双方接口IP地址在同一网段
- 双方接口在同一区域
选举DR/BDR，建立邻接关系
- DR/BDR选举
  - 选举原因：广播网络中使路由信息交换更加高速有序
  - 选举范围：每条广播链路上都需要选举出一个DR和BDR
  - 选举规则
    - 优先级数字大的优先默认优先级都是1
    - Router-id大的优先
  - Router-id
    - 定义：Rid，标识路由器身份
    - 产生方法
      - 手动配置一个IPv4地址格式作为Rid
      - 自动选举
        
        1.在所有环回口中选举IP地址最大的作为Rid
        
        2.在所有物理接口中选举IP地址最大的作为Rid
    - 建议手动配置一个本地环回口的IP地址作为Rid
- 关系状态
  - DRother与DR建立邻接关系。DRother(其他路由器既不是DR，又不是BDR)
  - DRother与BDR建立邻接关系
  - DR与BDR建立邻接关系
  - 两个DRother之间保持邻居关系

2.邻接路由之间交换链路状态信息，实现区域内链路状态数据库同步

相关概念
- 链路状态通告
  - LSA
  - 用来描述路由器的接口、路由条目的相关信息
- 链路状态数据库
  - LSDB
  - 存储本地所有LSA
工作流程
- 1.向邻接路由发送DD(数据库描述)报文，通告本地LSDB中所有LSA的摘要信息
- 2.收到DD后，与本地LSDB对比，向对方发送LSR(链路状态请求) 报文，请求本地所需的LSA的完整信息
- 3.收到LSR后，把对方所需的LSA的完整信息打包为一条LSU(链路状态更新)报文，发送至对方
- 4.收到LSU后，向对方回复LSAck报文，进行确认

3.每台路由器根据本机链路状态数据库，计算到达每个母的网段的最优路由，写入路由器

OSPF报文类型

Hello报文
DD报文数据库描述报文，用于描述本地LSDB所有的LSA的摘要
LSR报文链路状态请求
LSU报文链路状态更新
LSAck报文链路状态确认

OSPF分区域管理

分区域的原因

加快收敛速度
把网络故障隔离在区域内部

路由器角色

IR 内部路由器，所有接口都处于同一个区域
ABR 区域边界路由器，连接不同区域的路由器
ASBR 自治系统边界路由器，连接外部自治系统的路由器

区域类型

骨干区域
- 只能有一个骨干区域，一般是区域0
- 骨干区域必须是连续的
非骨干区域
- 非骨干区域必须连接到骨干区域
- 为了防止区域间形成路由环路

常用命令

[h3c]ospf 'process id' 'router-id' 'rid' //开启OSPF进程，指定Router-id，进入OSPF协议视图

[h3c-ospf-1]area 'area id' //进入区域视图

[h3c-ospf-1-area 0.0.0.0]network 'ip address' 'wild -mask' //宣告网段

‘wlid-mask’ 掩码通配符，0对应的部分需要匹配一致，1对应的部分不检查

[h3c-ospf-1]silent-interface 'interface id' //配置静默接口

[h3c-GigabitEthernet 0/0] ospf dr-pririty 'priotity' //修改OSPF接口优先级

[h3c-GigabitEthernet 0/0]ospf cost 'cost' //修改接口OSPF开销

<h3c> reset ospf 'process id' process //重置OSPF进程

[h3c]display ospf peer //查看OSPF邻居关系

FULL：邻接关系 2-Way：邻居关系

[h3c]display ospf lsdb //查看OSPF链路状态数据库

[h3c]display ospf routing //查看OSPF路由

SE阶段内容

OSPF基本原理

OSPF的三张表

邻居表 记录邻居状态和关系
拓扑表 链路状态数据库
路由表 记录由SPF算法计算的路由

OSPF路由器类型

区域内路由器 IR，所有接口都在同一区域
骨干路由器 BR，有接口在骨干区域
区域边界路由器 ABR，连接骨干区域和非骨干区域
自治系统边界路由器 ASBR，连接外部自治系统，并引入外部路由

OSPF网络类型

定义

对于不同的二层链路类型的网段，OSPF会生成不同的网络类型
不同的网络类型，DR/BDR选举，LSA细节，协议报文发送形式等会有所不同

类型

Broadcast：

广播网络，以太网默认的网络类型
组播发送协议报文：224.0.0.5所有运行OSPF的接口会监听 224.0.0.6所有DR/BDR的接口会监听
需要选举DR/BDR
hello time 10秒
dead-time 40秒

NBMA

非广播多点可达，帧中继默认的网络类型
单播发送协议报文，需要手动指定邻居
需要选举DR/BDR
hello-time 30秒
dead-time 120秒

P2MP

点到多点网络，由其他网络类型手动更改
模拟组播发送协议报文，可以自动发现邻居
不选举DR/BDR
hello-time 30秒
dead-time 120秒

P2P

点到点网络，PPP默认的网络类型
组播发送协议报文
不选举DR/BDR
hello-time 10秒
dead-time 40秒

OSFP邻接建立过程

Down 关闭状态（稳定状态）

Init 单方发现状态

收到了对方的Hello报文，但没有收到对方的hello确认报文

Attempt 只会出现NBMA网络中

发出了Hello包，但未收到对方的hello包

2-way 邻居状态（稳定状态）

邻居双方互相发现，并确认了DR/BDR角色：

当选举完毕，就算出现一台更高优先级的路由器，也不会替换成为新的DR/BDR
需要原DR/BDR失效，或者重置OSPF进程才会成为新的DR/BDR

2-way的前提： Router-id无冲突修改Router-id需要重置OSPF进程使生效

掩码长度一致、区域ID一致、验证密码一致、hello-time一致、dead-time一致

Exstart 交换开始状态

发送第一个DD报文：不转发LSDB摘要、仅用于确认LSA传递的主从

DD报文置位符：

I Init位、置位则表示此报文是第一个DD报文

M more位、置位则表示还有后续DD报文

MS master位、置位则表示本端为主

Exchange 交换状态、发送后续DD报文，用于通告LSDB摘要

Loading 读取状态、进行LSA的请求、加入和确认

Full 邻接状态（稳定状态）、两端LSDB同步

Full的前提：

两端网络类型一致否则邻居状态FULL，但无法学习路由

两端MTU一致否则邻居状态卡在Exstart、Exchange

LSDB更新

更新流程

I.收到LSA更新后，在本地LSDB中查询此LSA，未查到则加入LSDB

II.查到此LSA，则把收到的LSA和本地LSA进行序列号对比

III.如本地LSA序列号大，则丢弃更新，否则加入LSDB

OSPF开销计算

参考带宽

计算开销的基准带宽值
默认参考带宽是100M
建议把网络中最高的链路带宽设置为参考带宽

计算方法

链路带宽大于等于参考带宽 cost=1

链路带宽小于参考带宽 cost=参考带宽、链路带宽（MB）

常用命令

[h3c]router-id 'router-id'	#配置全局Router-id的优先级更高，协议内指定router-id的优先级更高
[h3c]display ospf interface 	#查看OSPF接口信息，网络类型通过此命令查看
[h3c]display ospf routing	#查看OSPF路由信息，可以查看路由所属区域和发布者
[h3c]display ospf statistics error		#查看OSPF报错信息
[h3c]display ospf lsdb		#查看本地LSDB汇总信息
[h3c-GigabitEthernet0/0]ospf network-type 'broadcast/nmba/p2mp/p2p'	#配置接口网络类型
[h3c-GigabitEthernet0/0]ospf timer hello 'seconds'		#配置接口HELLO时间
[h3c-GigabitEthernet0/0]ospf timer dead 'seconds'		#配置接口DEAD时间
[h3c-ospf-1]Bandwidth-reference 'value'		#配置参考带宽
[h3c-ospf-1]default-route-advertise		#将已经存在的默认路由引入到OSPF
[h3c-ospf-1]default-route-adverise always		#自动产生一条默认路由LSA下发到OSPF