假装网络工程师2——初识OSPF

一、背景介绍

OSPF作为IGP中最常用的2种协议之一（另一种ISIS后续介绍），有很多可以深挖的地方，所以作为重点会详细介绍，闲言少叙，言归正传。

二、什么是OSPF

ospf全称open shortest path first，是一种链路状态协议，即每一个接口向它同area的直连接口发送报文，最终以自己为根计算出一个无环的树，而这个树就是去往area各个角落的路由，计算出的路由保存在本地的lsadb中，同area内每一台路由器上的lsdb都相同。

三、OSPF的工作位置

根据TCP/IP协议的四层模型来划分，OSPF工作在第四层的传输层，协议号为89，而ttl值为1说明hello报文只和直连接口通过224.0.0.5的多播地址进行通信。

报文直接通过ospf封装后交给ip层，通过前面也了解到，ip层本身不具备可靠性链接的功能，而他又不是通过TCP这种可靠性链接进行传送，这就要求在通讯的机制中要保证可靠性。

四、OSPF建立连接的过程

上面说了ospf是将报文封装后直接交给网络层，而网络层本身不具备可靠性传输的机制，为了保证传输的可靠性，就需要ospf机制本身具备校验。
ospf建立连接分为5步，对应的报头编号为别为1~5为了便于记忆通过相亲的例子来进行说明，步骤如下：
1. A路由器加入ospf进程的端口向它直连B路由器的端口发起hello报文，此时好比相亲的双方初相识打个招呼一样。

2. 既然是相亲，主动发起的人就要主动一些，所以此时路由器A会向路由器B发出dbd（database describe）报文，其中包含了路由器A的lsa摘要信息，就好比相亲者会介绍自己的基本信息一样。需要注意的是：这一步如果是在多点接入和以太网环境下就确立了DR和BDR角色。
3. 此时B路由器会向A路由器发出lsr报文，索要更多的信息，就像女方觉得男嘉宾还不错，想多了解一些情况一样。
4. A路由器再次发出lsu报文，包含A路由器信息的lsa报文也在lsu报文中，该报文的报头编号为4。

5. 路由器B接收到路由器A的报文后会给A发送一条lsack信息，表示报文已接受到，正是这一步保证了ospf传输的可靠性。

至此，ospf的邻接关系就以建立完成，所有接口最后会进入全毗邻状态（full），上图中las的type类型会在后续进行说明，此处还需要说明的几处是：
1. ospf是一种端口敏感性协议，准确地讲ospf进程使起在接口而不是路由器本身上。
2. 所谓全毗邻（full）状态，他不是形容2个路由器之间的状态，而是站在一台路由器本身看对端与我的状态。
3. 邻居与邻接是两种不同的状态。举例来说，邻居就像你家对门的路人甲，虽然跟你是对门，但你们彼此不相识，ospf中的2-way就是一种邻居状态；而邻接是指对方不仅住在你在对门，而且你们彼此相识，full就是邻接状态。

五、OSPF的选举

前文说过，ospf工作在多路访问（MA）环境下会有dr、bdr的角色产生，角色选取的优先顺序如下：
1. 物理接口优先级
所有物理接口的默认优先级为1，数值越大优先级越高，优先级范围为0~255，0表示不参与选举。
2. route id，dr和bdr选取的依据，首先看route id，这是一个点分十进制的数值，可以手动指定，值越大，优先级越高，每一个ospf进程可以有不同的route id，指定时推荐的做法是在相应的ospf进程下指定doute id。
需要说明的是：ospf为了保证其稳定性，工作在非抢占模式，即当选举出dr后，后期就算有route id值更大的路由器加入，dr角色也不会转移，除非拥有dr角色的路由器下线或者对应ospf进程重启，才会重新选举。多路访问（MA）包括支持广播多路访问的以太网（BMA）和不支持广播多路访问的帧中继（NBMA）。

六、实验

实验拓扑如下图所示，最终要求1.1.1./24能够ping通2.2.2.2/24地址：

R1路由器上配置:

[R1]int g0/0/0  
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ip add 12.0.0.1 24  
[R1-GigabitEthernet0/0/0]int lo0  
[R1-LoopBack0]ip add 1.1.1.1 24  
[R1-LoopBack0]q  
[R1]ospf 1 router-id 1.1.1.1  
[R1-ospf-1]area 0   
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 12.0.0.1 0.0.0.0  
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.1.1.1 0.0.0.0   

R2路由器上配置：

[R2-GigabitEthernet0/0/0]ip add 12.0.0.2 24  
[R2-GigabitEthernet0/0/0]int lo0  
[R2-LoopBack0]ip add 2.2.2.2 24  
[R2-LoopBack0]q  
[R2]ospf 1 router-id 2.2.2.2  
[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 12.0.0.2 0.0.0.0  
[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 2.2.2.2 0.0.0.0  

配置完成后发现尽管R2的router id为2.2.2.2但是dr的角色应然实在12.0.0.1接口上，应证了ospf工作在非抢占模式下。

在用户视图下重置R1上的ospf进程，再次检查，12.0.0.2接口则变为dr角色。

reset ospf 1 process  
[R1]dis ospf brief   

更多ospf的信息，可以从ospf的三张表中获取：

[R1]display ospf peer   //邻居表  
[R1]display ospf routing   //路由表  
[R1]display ospf lsdb  //lsdb表