OSPF协议重要总结（HUAWEI）

OSPF开放式最短路径优先协议

目前使用范围最广泛的IGP协议；无类别链路状态路由协议；
OSPF 协议最大的缺点在于基于拓扑收敛产生巨大的更新量；故设计者在设计OPSF协议过程中，使用了很多机制来减少更新量——结构的部署
1、区域划分——单区域内传递拓扑，用于每台路由器本地计算到达所有未知网段的最短路径，区域间传递计算完成后的路由条目信息
2、合理的IP地址规划——一个区域可以汇总成一个网段为最佳
3、特殊区域（本文后面有详细内容）
4、30min的周期更新

一、OSPF 的五种数据包：
Hello包：发现、建立、周期保活邻居、邻接关系
DBD包：数据库描述包，本地的数据库的目录
LSR包：链路状态查询，基于DBD包中的未知信息进行查询
LSU：链路状态更新，用于答复对端的LSR，携带个各种的LSA
LSACK：链路状态确认，确认包，保障可靠性
OSPF数据包跨层封装于三层报头：

二、OSPF的状态机
Down：一旦进行hello的收发，进入下一状态
Init初始化：接收到的hello包中存在本地的router-id，进入下一状态
2way双向通信：邻居关系建立的标志
条件匹配：匹配失败保持为邻居关系，仅hello包周期保活即可
匹配成功进入下一状态机
exstart预启动：使用类似hello包的DBD进行主从关系选举，router-id数值大的为主，优先进入下一状态；
exchange准交换：使用真正的DBD包进行数据库目录的共享；
loading加载；使用LSR/LSU/LSACK来获取未知的LSA信息；
Full转发：邻接关系建立的标志；

三、OSPF 的工作过程
启动宣告配置完成后，路由器开始组播（224.0.0.5）收发OSPF的hello包；若接收到的hello包中存在本地的router-id，建立邻居关系，生成邻居表；
之后基于表格中的所有邻居进行条件匹配，匹配失败将维持邻居关系，仅hello包周期保活即可；匹配成功者间可以建立邻接关系，邻居间使用DBD进行数据库目录的比对，之后使用LSR查询目录中未知的LSA信息，对端使用LSU来携带传递LSA，最终需要LSack进行接受确认；
当本地收集到区域内所有设备的LSA后，生成LSDB——链路状态数据库表；
本地基于LSDB启用SPF算法，计算到达所有未知网段的最佳路径，然后将其加载到路由表中；收敛完成，仅hello包周期保活所有的邻居和邻接关系；每30min周期进行DBD包的收发来进行纠错；

四、OSPF从邻居建立成为邻接关系的条件
在点到点网络中，若所有邻居皆建立为邻接关系，将导致大量的重复更新，距离矢量路由协议在MA环境中使用了接口水平分割机制；由于OSPF协议是基于数据库同步对比的方式来进行收敛，故不支持接口的水平分割；
OSPF最终将在MA网段进行DR/BDR的选举；非DR/BDR间将维持邻居关系，不建立邻接关系来避免重复更新；

选举规则：比较接口优先级 0——255 大的优先

[r1-GigabitEthernet0/0/0]ospf dr-priority 2

因为选举非抢占，故修改优先级后，必须重启ospf协议进程

<r1>reset ospf 1 process

建议：网络存在DR/BDR后，其他设备修改为0，不参选；不需要重启设备进程；

五、OSPF的数据库表——LSDB链路状态数据库
数据库表中装载OSPF的不同类型的LSA
每条LSA均存在以下信息：
Type ------ Router----- 类别名
Ls id------1.1.1.1-------link-id 在目录中番号
Adv rtr-----1.1.1.1------通告者的RID
Ls age-----532---------老化时间 正常1800周期刷新，触发更新导致刷新，最大老化3609
Len-------60----------长度
Options-----E------选项
seq-------80000003—序列号
chksum-----0xb2ee------校验和码

OSPF协议正常学习到的路由条目优先级为10；重发布进入的路由为150；

六、优化OSPF协议，减少LSA的更新量

正常1类LSA是一台设备一条，2类LSA是一个网段的DR产生一条，3类和5类是一条路由一条LSA，4类是一台ASBR产生一条；
1、汇总——减少骨干区域的更新量
（1）域间路由汇总——将非骨干区域汇总到骨干区域
在ABR上进行配置：

[r1]ospf 1
[r1-ospf-1]area 2  只能汇总本地通过该区域1、2类LSA产生的路由
[r1-ospf-1-area-0.0.0.2]abr-summary 5.5.4.0 255.255.252.0

注：汇总配置完成后，需要手工添加空接口防环路由
（2）域外路由汇总；因为域外路由由ASBR重发布导入，故在导入的ASBR上进行配置：

[r4]ospf 1
[r4-ospf-1]asbr-summary 99.1.0.0 255.255.252.0

2、特殊区域——减少非骨干区域的更新量；不能是骨干区域，不能存在虚链路
（1）不存在ASBR
① 末梢区域stub——拒绝4、5类LSA，生成一条3类的缺省路由指向骨干区域；

[r5]ospf 1
[r5-ospf-1]area 2
[r5-ospf-1-area-0.0.0.2]stub  

切记：该区域所有设备均需要定义为末梢区域；
② 完全末梢区域，在末梢区域的基础上，进一步拒绝3类的LSA，仅保留一条3类的缺省；
先将该区域配置为末梢区域，然后仅在ABR上定义完全即可；

[r1-ospf-1-area-0.0.0.2]stub no-summary

(2) 存在ASBR
① NSSA：非完全末梢区域——该区域拒绝其他区域的ASBR产生的5、5类LSA，本地区域内ASBR产生的5类LSA，以7类在本区域传播，从本区域进入骨干区域时由ABR转换为5类，同时自动产生一条7类的缺省路由指向骨干区域；

[r4]ospf 1
[r4-ospf-1]area 1
[r4-ospf-1-area-0.0.0.1]nssa

注：本区域内所有设备均需要配置

② 完全NSSA：在NSSA的基础上，进一步拒绝3类的LSA，生成一条3类的缺省路由指向骨干区域，先将该区域配置为NSSA区域，然后仅在ABR上定义完全即可；

[r3-ospf-1-area-0.0.0.1]nssa no-summary

切记：考虑到ISP连接网络后，产生的缺省路由与OSPF特殊区域产生的缺省可能会导致环路；
ISP连接到的区域不能设定为任何的特殊区域；

七、OSPF 的不规则区域

规则区域：星型结构——骨干区域位于中心，非骨干为分支，必须存在ABR——区域边界路由器，两个区域间必须一台设备同时工作多个区域内
该规则的意义在于减少LSA的更新量——星型结构稳定性高，性价比好；
为了实现以上规则，OSPF存在硬性条件：
1、直连的邻居间hello包中区域ID必须完全一致；若不一致无法建立邻居关系
2、一台ABR若没有连接到骨干区域，将不能进行区域间的路由共享；
3、只要ABR连接到的骨干区域，同时可以再连接N个非骨干，且进行两两区域间的路由共享；

不规则区域：
1、远离骨干的非骨干区域
2、不连续的骨干区域

解决方法：
1、Tunnel 隧道——GRE—通用路由封装，一种简单的VPN（虚拟专用网络）
在两台的ABR上建立Tunnel，然后将其宣告到OSPF协议中

interface Tunnel 0/0/0
ip address 10.1.1.1 255.255.255.0
tunnel-protocol gre
source 34.1.1.1
destination 45.1.1.2

缺点：①周期和触发的信息将对中间的穿越区域造成资源的占用；
②选路不佳；

2、OSPF虚链路：网络中合法的ABR（工作的区域0的ABR），和非法的ABR间建立一条虚链路（在OSPF协议中构建，没有新生网段），由合法ABR授权非法ABR进行区域间路由共享；

[r3]ospf 1
[r3-ospf-1]area 1
[r3-ospf-1-area-0.0.0.1]vlink-peer 5.5.5.5    此处5.5.5.5为对端ABR的router-id
[r3]display ospf vlink

优点：没有新生链路，故选路正常
缺点：Cisco设备中OSPF虚链路为避免对中间穿越区域周期保活和更新资源占用，取消了周期的hello包和周期更新；不可靠，不稳定
华为设备中依然保留周期的hello包更新，占用中间区域的资源

3、OSPF的多进程双向重发布
OSPF多进程，进程号仅具有本地意义，邻居间建立邻居关系时可以使用不同的进程号；
若在一台设备上同时启动多个进程，那么不同进程存在自己的邻居关系，生成不同的数据库（不共享）；最终将所有数据库计算所得路由加载于同一路由表中；
在解决不规则区域时，可以让非法ABR将不同的OSPF区域工作在不同的OSPF进程中，之后使用双向重发布来实现路由共享；

[r2]ospf 1
[r2-ospf-1]import-route ospf 2
[r2-ospf-1]quit
[r2]ospf 2
[r2-ospf-2]import-route ospf 1