OSPF运行机制以及原理之一

OSPF使用IP协议号89，EIGRP使用IP协议号88

链路：本地路由器的接口，

1.通过拓扑表构建ospf的拓扑图出来

将图中的拓扑跑ospf，然后根据拓扑数据库将拓扑图还原

记得当时参加培训时，我们的老牛人就是用这个告诉我们OSPF可以依照LSDB构建出网络完整的拓扑。

 

show ip ospf database

ospf：每台路由器都有相同的拓扑数据库

eigrp:show ip eigrp topology all-links,eigrp不能构建完整的数据库

链路状态：在同一区域内的每台路由器拥有相同的拓扑数据库，能构建出整个区域的完整拓扑结构，去往区域的任何目标都是在自己本地计算完成的

高级距离矢量：邻居间相互通告彼此的路径信息，依赖于传闻进行路由选择

OSPF邻居关系的建立：通过交换hello包。如果hello包里面有相应的信息匹配，则可以成为邻居，不匹配不能成为邻居，邻居关系的状态是two-way。

Hello包的内容	是否需要匹配才能成为邻居
始发路由器的路由器ID	否
始发路由器接口的区域ID	是
始发路由器接口的地址掩码	是
始发路由器接口的认证类型和认证信息	是
始发路由器接口的hello时间间隔	是
始发路由器接口的路由器无效时间间隔	是
路由器的优先级	否
指定路由器和备份指定路由器	否
标识可选性能的5个标记位	是，如stub标记
始发路由器的所有有效邻居的路由器ID

信息交换的不同

ospf交换的是lsa，是链路状态的通告，lsa包括：序列号、链路类型、邻居的rid、网络前缀、stub等信息

eigrp交换的是路由条目

LSA：关于邻居的信息、网络前缀、网络类型<链路的类型>

一、ospf的工作机制：

初始化的工作过程：数据包类型、建立邻居 <邻接表>、信息交换<拓扑表>、路由的算法、路由表

路由协议的维护：邻居的状态、检测、链路状态变化的通告和更新

OSPF的网络类型：点到点、广播、NBMA

二、扩展性结构设计：多区域设计架构－－－区域的类型

三、稳定性与可靠性：路由汇总、虚链路的应用

四、安全：其验证的方式

邻居 明文

区域 密文

虚链路

序列号、确认、重传

数据包的类型：

hello:建立、维护邻居关系

dbd:链路状态数据库的目录、摘要

lsr:链路状态的请求

lsu:链路状态更新，打包了lsa

lsack:对关键的数据包进行确认，包含了lsa的头部

确认：

显式确认——lsu使用显式确认。

隐式确认——DBD、LSR一般使用隐式确认。

EIGRP的数据包类型：hello 查询 更新 应答 确认

ospf邻接关系的建立过程：

1.hello包：10S发送一次，间隔40S

建立邻居的条件：子网掩码、hello计时器、区域ID、验证、stub节点路由器必须要相同，才可以视为邻居

router-id:拓扑数据库或邻居表中对路由器的标识

配置：手工配置>环回口优先>活动物理接口地址最大优先,router-id一旦被选定，无法更改，解决办法：clear ip ospf process

邻接关系建立过程：

down:

init:路由进程启动，开始发送和接收hello

two-way:双向邻居状态，从邻居接收到的hello包中发现了自己的相关信息，即邻居router把本地router自己当成邻居

DBD

exstart:预启动状态，双方在开始交换信息之前，进行master中slave的选举，确定由谁来发起信息交换过程

此时的DBD用于选举、交换DBD信息，router-id大的成master，router-id小的成slave

exchange:交换链路状态数据库的目录，(DBD:包含数据库的摘要)由master先开始发起信息交换的过程，双方相互发送链路状态数据库的摘要信息，由DBD完成

loading:加载，双方经过链路状态数据库的目录对比，发现有些内容是自己所没有的，通过lsr向对方索取具体的内容，对方接收到lsr后，以lsu打包对方所请求的LSA，发送给对方。LSACK用于确认

full:双方经过LSDB的交换，最终LSDB完全相同，此时LSDB进入同步状态，邻接关系才进入到full

ospf也可以在接口下启动：

int s0/1

ip ospf 110 area 1

调试信息： R1 debug ip ospf adj,抓包R1 S0/0

ospf的信息都是组播的:hello dbd lsr lsu lsack 组播地址224.0.0.5

eigrp的信息有组播也有单播,hello、更新、查询 有组播；更新、查询、应答、确认有单播

在广播网络环境下：drother与dr、bdr建立全邻接关系，224.0.0.6 drother之间的邻接关系状态为two-way

DR和BDR的选举在two-way状态下面进行。

DR:

BDR:只监测DR的状态，当DR出现故障down后，bdr成为dr,BDR不能转发数据

先举dr、bdr的作用：减少lsa的泛洪，选举规则：优先级高的优先(优先级从0到255的整数，默认优先级为1)，优先级相同，RID高的优先

优先级0表示不参与选举，在选举出dr/bdr之后，将接口的优先级设置为0后会放弃对dr/bdr的选举

在实际工程中间，如果要改变DR/BDR的话，一般不允许清进程，所以修改dr other接口的优先级为0

DR/BDR的选举在two-way状态之后

OSPF交换信息的内容是LSA，包含在LSU中，LSA里面包括邻居、网络类型、网络前缀。其中前两项用来构建拓扑表

由LSA构成LSDB(链路状态数据库)，所有路由器维护相同表项

3.路由算法

cost值的计算：10^8/带宽(本地链路开销)，去住目的开销，是所经历的每段链路的开销之和

SPF算法：最短路径优先，以自己为根结点 (计算自己到直连邻居的最短路径，计算邻居到下级邻居的cost)，计算自己到网络中任何结点的最短路径，构建一棵SPF最短路径树

路由表：根据SPF，将每个节点的网络前缀附加到结点，此时构建出路由表

SPF算法：以本地路由器为根结点，逐级计算去住目标节点的最短路径，最终构建出以本路由器为根节点的去住所有节点的最短路径树(STP)，将每个节点相关的网络前缀附加在最短路径树上，即构建出路由表

运行维护过程：

1.邻居状态检测：hello 10S→holdtime 40S

NBMA:hello 30S→holdtime 120S

2.链路状态变化如何通告：→触发更新，LSU

接口状态变化：UP DOWN，地址的变化，接口的网络类型改变

通过LSU发送LSA，对方收到用LSACK回应

LSU判断：根据LSA的序列号判断处理

A.LSA不存在，将LSA放入LSDB，运行SPF算法，计算出最新的路由变化，泛洪给邻居

B.LSA的序列号更新，说明这是新的链路状态变化，更新LSDB，运行SPF算法，反映出路由的变化，然后泛洪，

C.LSA序列号与自己数据库相同，忽略

D.LSA序列号比自己数据库的序列号更小，说明对方还不知道最新的通告，将最新的LSA通告给对方

LSA定期更新与老化

LSA在拓扑数据库的老化时间是一个小时(超时清除)，用于删除因为路由器down掉或失效的拓扑数据库，但在稳定的拓扑数据库，因为LSA是触发更新，所以正常情况不发送LSA，有可能得LSA到达才华时间超时，采用定期更新来防止LSA的才华，采用DBD，每30min发送一次。

LSBD的过载机制：

避免LSDB过载 防止router崩溃

OSPF：采用组播包

224.0.0.5

224.0.0.6

OSPF的各种运行方式

模式	首选NBMA拓扑	子网地址	Hello定时器	邻接关系	RFC/CISCO	示例
广播	全互联、部分互联	相同	10S	自动发现、选DR/BDR	cisco	LAN接口
非广播	全互联、部分互联	相同	30S	手工配置、选DR/BDR	RFC	串行接口
点到多点	部分互联或星型	相同	30S	自动发现，不需DR/BDR	RFC	无需DR的帧中继OSPF模式，在VC支持组播、广播时使用
点到多点非广播	部分互联或星型	相同	30S	手工配置、不需DR/BDR	CISCO	无需DR的帧中继OSPF模式，在VC支持组播、广播时使用
点到点	部分互联或星型拓扑 使用子接口	每个子接口各不相同	10S	自动发现、不需DR/BDR	CISCO	包含点到点子接口的串行接口

关系：

IP子网，只有点到点模式各子接口的IP子网各不相同，其余均在同一子网

邻居发现：广播、点到点、点到多点为自动发现；非广播、点到多点非广播为手工配置

选DR/BDR：广播、非广播选举DR/BDR,点到多点、点到多点非广播，点到点不需要DR/BDR

OSPF在点到点子接口上使用点到点模式，在多点子接口使用非广播模式

要在多路访问模式下面选举DR/BDR,防止LSA泛洪。广播、非广播多路访问模式下面采用

非广播环境下面不能自动发现邻居，需要手工指定。非广播、点到多点非广播

OSPF的网络类型

点到点：专线

广播：以太网

NBMA：有五种类型

1>、点到点的网络，不需要二层寻址，把二层单播、组播、广播都当成单播，OSPF不需要做特殊设置

2>在以太网，可以认为以太网是全互联，LSA泛洪，解决办法是选举DR/BDR

单播→目标MAC地址，通信对方的MAC地址

广播→255.255.255.255，目标MAC是FFFF.FFFF.FFFF，针对所有用户

组播→三层224.0.0.5/224.0.0.6，网络中的一组用户，二层封装，将组播IP映射成MAC，由0100.5e开头，接着一位为0，后面的23位用IP的23位，构建出224.0.0.5/224.0.0.6。交换机能识别

对于该组播MAC：

A.交换机支持组播，监听组播包，并发现组用户，构建转组播MAC发表

B.交换机不支持组播，交换机不能构建出组播的转发表，而会将组播MAC当成未知单播进行泛洪，所有用户都能接收

NBMA：非广播多路访问

在帧中继网络里面，可以构建全互联，依赖于虚电路，企业中通学采用部分部分互联或HUB—SPOKE结构，中心站点有多条虚电路与每个分支连接

1.单播包：根据路由表以及二层虚电路的映射来决定二层封装的DLCI号，本地dlci与对方的IP地址为一对

2.广播包：三层地址是255.255.255.255，二层也不存在广播，虚电路只存在单播

二层：a.不支持广播，丢弃

b.模拟广播运行，在每条虚链路上复制一份数据包，从每一条虚链路上发送

frame-relay map ip dlci 对方IP broadcast

如果没有指定broadcast参数，不会将模拟广播发往该dlci

3.组播包：网络中一组用户，帧中继不支持组播，把组播当成广播来处理

a.不支持广播，丢弃

b.支持模拟广播，以多个二层framge-relay单播帧在每条虚链路转发来模拟广播运行

OSPF在NBMA环境下：

网络类型	标准	拓扑	是否支持广播	Hello包	LSA泛洪	DR/BDR
NBMA	IETF	全互联	不支持	30	是	选举
点到多点	IETF	部分互联或星型	模拟广播	30	不	不
广播	CISCO	全互联	支持广播	10	是	选举
点到多点非广播	CISCO	部分互联或星型	不支持	30	不	不
点到点	CISCO	点到点	支持	10	不	不

ospf在点到点或者广播环境下

网络类型	拓扑	是否支持广播	Hello包	LSA泛洪	DR/BDR
点到点	点到点	支持	10	不	不
广播	全互联	支持	10	是	选举

OSPF的NBMA网络环境，IETF定义了两种网络，非广播多路访问和点到多点

NBMA：不支持模拟广播，二层虚电路为全互联

配置：手工指定邻居，(neighbor 192.168.1.1)以单播建立邻居关系

选举DR/BDR来减少泛洪

点到多点：支持模拟广播，二层虚电路为部分互联或星型结构。

配置：不需要做特殊设置，不会存在LSA泛洪，不需要DR/BDR

让三层知道有模拟广播，二层支持模拟广播

CISCO对IETF的补充

广播：全互联拓扑，支持广播，是基于NBMA的广播，选举DR/BDR，减少LSA泛洪

点到多点非广播：部分互联或星型拓扑，不支持广播，用单播建立邻居，不选DR/BDR

点到点：点到点子接口的虚电路连接，点到点的子接口，每个子接口在不同的IP网段

虚链路：指一条通过一个非骨干区域连接到骨干区域的链路

虚链路的作用：通过一个非骨干区域连接到骨干区域；通过一个非骨干区域连接一个分段的骨干区域两边的部分区域。

使用虚链路注意事项：

虚链路必须配置在两台ABR之间；配置了虚链路所经过的区域必须拥有全部的路由选择信息，这样的区域又被称为传送区域；传送区域不能是一个末梢区域

以上内容为本人去年笔记，如有错漏之处，敬请批评指正，谢谢！