OSPF开放式最短路径优先协议（一）

OSPF开放式最短路径优先协议

无类别链路状态路由协议，基于拓扑进行收敛
需要结构化设计--------区域划分、合理的IP地址规划
组播更新：
224.0.0.5------all ospf
224.0.0.6------BR/DBR专用
触发更新（hello、ack）、周期更新（30min）----更新量大，可靠性稍低
支持等开销负载均衡，默认4条，最大6条，IOS12.4以上16–32
跨层封装到3层报头，协议号89

OSPF数据包

hello包：用于邻居的发现，关系的建立和周期保活 224.0.0.5组播收发
Hello time 10s 或30s dead time为hello 的4倍
DBD：数据库描述包
LSR：链路状态请求
LSU：链路状态更新—携带各种LSA
LSack：链路状态确认

OSPF的状态机

Down：一旦本地发出hello包进入下一个状态
Init：初始化 – 收到的hello包中若存在本地的RID，进入下一状态
2way：双向通信 – 邻居关系建立的标志
条件匹配：点到点直接进入下一状态；每一个MA网络进行DR/BDR选举（30s），非DR/BDR间不能进入下一状态，维持邻居关系，仅hello包周期保活即可
exstart：预启动 – 使用类似hello 的DBD包进行主从关系的选举，RID大为主，优先进入下一状态
exchange：准交换—使用真正的DBD包进行LSDB目录交互
loading：加载—使用LSR/LSU/LSack来获取未知的LSA信息
full：转发—邻接（毗邻）关系建立的标志

工作过程

启动配置完成后，本地收发hello包，进行邻居关系的建立，生成邻居表
之后所有的邻居进行条件的匹配：
匹配失败将停留于邻居关系，仅hello包周期保活即可
匹配成功，进行LSA的共享，收集到所有的LSA后生成LSDB----数据库表
在进行SPF（最短路径优先）选路，将到达所有位置网段的最短路径加载于路由表中
收敛完成，hello包周期保活，没30min，邻接关系周期进行DBD包的比对，若一致周期更新完成；若不一致将使用LSR/LSU/LSack来获取不同信息；

结构变化
1、新增网段：
直连新增网段的设备，使用DBD包告知所有邻接，之后邻接们基于本地的数据库判断是否需要学习，若需要使用LSR请求，之后收到LSU携带该LSA，再LSack确认；
2、断开网段：
直接断开网段的设备，使用DBD告知，之后邻接间使用LSR/LSU/LSack来获知
3、无法沟通：
Dead time到时时，断开邻居关系，删除从该邻接收到的所有LSA信息；能否重建邻居关系关注hello包，能都重建邻接关系需要条件匹配

基础配置

R1(config)#router ospf 1                 启动时需要定义进程号，仅具有本地意义
R1(config-router)#router-id 1.1.1.1      定义RID，全网唯一；
手工—取环回数值最大ip地址—物理接口数值最大ip地址---无进程
宣告：1、激活   2、接口拓扑或者接口路由   3、区域划分
R1(config-router)#network 1.1.1.0 0.0.0.255 area 0       将1.1.1.0/24宣告到区域0
R1(config-router)#network 12.1.1.1 0.0.0.0 area 0         反掩码宣告

区域划分规则

1、星型结构------中心到站点
非骨干区域（大于0）需要直接到骨干区域（区域0）；
若一台ABR处于两个非骨干区域之间，同时没有链接骨干区域，将不能进行区域间路由共享；
2、ABR------区域边界路由器
同时连接两个区域，收集到两个区域的拓扑信息后，计算为最短路径的路由后，将路由信息进行共享；
若直连邻居间发送的OSPF数据包中区域ID不一致将无法建立邻居关系

当启动配置完成后，邻居间组播收发hello包，进行邻居关系的建立，生成邻居表

R2#show ip ospf neighbor 查看邻居表

Neighbor ID	Pri State	Dead Time	Address
1.1.1.1	0 FULL/ -	00:00:31	12.1.1.1	Serial1/0
3.3.3.3	0 FULL/ -	00:00:38	23.1.1.2	Serial1/1
邻居的RID	优先级 状态机	保活倒计时	邻居IP	本地邻居的接口

hello包：：用于邻居的发现，关系的建立和周期保活 224.0.0.5组播收发
Hello time 10s 或30s dead time为hello 的4倍

OSPF邻居间hello包必须完全一致的参数，否则无法见邻居关系
1、hello和dead time
2、区域ID
3、认证字段–类型、密码
4、末梢区域标记

当邻居关系建立后，进行条件的匹配；匹配失败将继续保持为邻居关系，仅hello包周期保活即可；
若条件匹配成功，将进行邻接关系的建立，期间使用DBD包进行LSDB目录的共享；再使用LSR/LSU/LSack来获取未知LSA的信息；当收集所有的LSA后，生成LSDB—数据库表

R1#show ip ospf database 查看数据库表

LSA：链路状态通告—存在多种类别 不同类别是由不同的拓扑或网络环境产生，内容为拓扑或路由信息；
使用LSU来携带传递LSA；
LSDB:链路状态数据库—本地收集到的所有LSA的集合
DBD：数据库描述
exstart时不携带目录信息，仅进行RID大小的比较来进行主从关系选举；Exchange状态用于携带本地LSDB的目录信息

关于DBD的补充：
1、DBD包中携带本地接口的MTU值，要求直连邻居间MTU值必须完成一致，否则将卡在exstart状态；
2、隐性确认
从设备使用主设备的序号来对接收的DBD包进行确认
3、标记位
I位为1标识本地的第一个DBD包
M为0标识本地的最后一个DBD包
MS位为1代表主，为0代表从；

当OSPF的LSA洪泛或LSDB同步完成，设备将基于本地的数据库表，使用最短选路规则，计算本地到达所有未知网段的最短路径然后，将其加载于路由表中；

1、字母：
O - OSPF, IA - OSPF inter area
N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2
E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2
O 本地区域内的路由，由本地通过本区域拓扑计算所得
---------------------------------------------------------------------
O IA其他区域的路由，由ABR共享所得 –域间路由
O E1/2 域外路由，其他协议产生，通过ASBR重发布进入到OSPF协议
O N1/2域外路由，其他协议产生，通过ASBR重发布进入到OSPF协议；同时本地处于NSSA区域；
2、管理距离：110
3、度量：cost=开销值
度量计算带宽（默认100M）/接口参考带宽（默认为接口实际带宽）
优先cost值之和最小的路径；
接口的参考带宽大于计算用带宽：cost=1；可能导致错误的选路。
为避免建议修改计算用带宽

R1(config)#router ospf 1 
R1(config-router)#auto-cost reference-bandwidth ?
<1-4294967>  The reference bandwidth in terms of Mbits per second
R1(config-router)#auto-cost reference-bandwidth 1000
注：全网设备必须修改为一致

能否从邻居关系直接成为邻接关系的条件

关注点为网络类型：
点到点 – 邻居直接成为邻接关系，否则无法收敛拓扑和路由信息
MA—距离矢量（DV）存在接口水平分割，可以在MA网络中避免重复更新；
但由于ospf协议需要邻接间DBD内容的比对，故不能存在接口水平分割；所有只有通过进行DR/BDR选举，来避免在MA网络中的重复更新；
DR/BDR与非DR/BDR间建立为邻接关系，非DR/BDR间为邻居关系，邻居关系间不进行LSA的更新，仅存在hello包；

1、优先级：默认为1，大优
0标识不参选 0-255
2、RID：数值大优

r1(config)#int e0/0   修改参选接口优先级
r1(config-if)#ip ospf priority 3 
注：DR/BDR选举为非抢占，因此若需要重新选举，必须重启所有设备的OSPF进程；
r4#clear ip ospf process 
Reset ALL OSPF processes? [no]: yes

若不愿重启所有设备进程，可以将DR优先级改为最大，BDR次大，其他设备修改为0，退出选举，无需重启ospf进程；
切记：不能将一个网段内所有参选接口优先级修改为0，导致没有邻接关系，无法收敛；故至少必须存在一个DR；

OSPF的接口网络类型

网络类型（二层封装技术）===点到点 BMA NBMA
所谓OSPF接口网络类型是指OSPF协议在不同的网络类型下其接口不同工作方式

r2#show ip ospf interface loopback 0  查看某个接口在ospf协议中的工作方式
Loopback0 is up, line protocol is up 
  Internet Address 2.2.2.2/24, Area 0, Attached via Network Statement
  Process ID 1, Router ID 2.2.2.2, Network Type LOOPBACK, Cost: 1  
  Topology-MTID    Cost    Disabled    Shutdown      Topology Name
        0           1         no          no            Base
  Loopback interface is treated as a stub Host

网络类型	OSPF接口网络类型（工作方式）
环回	Loopback–无hello包；基于32位的主机路由进行加表
点到点（串行HDLC/PPP/GRE）	POINT_TO_POINT–hello time 10s 自动建邻，不选举DR/BDR
BMA（以太网）	BROADCAST–hello time 10s；自动建邻，选DR/BDR
NBMA（帧中继、MGRE）

MGRE–接口默认工作方式位POINT_TO_POINT；该工作方式只能允许建立一个邻居关系，而MGRE构建的又是一个MA网络，存在多个邻居，导致邻居关系不停翻滚。

解决方法：只能修改接口的工作方式
r4(config)#interface tunnel 0
r4(config-if)#ip ospf network ?

Broadcast（广播型网络）	Specify OSPF broadcast multi-access network
non-broadcast（非广播多路访问）	Specify OSPF NBMA network
point-to-multipoint（点到多点）	Specify OSPF point-to-multipoint network
point-to-point（点到点网络）	Specify OSPF point-to-point network

1、修改接口工作方式为broadcast；切记由于broadcast和point_to_point的hello time均为10s；故可以建立邻居，但在DR/BDR选择上不同；故即使建立邻居关系，也不能正常收敛；需要将该NBMA网段中所有接口均修改为broadcast;
注：在NBMA网络若使用broadcast的工作方式，需要关注拓扑接口
1）星型结构（中心到站点）–DR位置问题 需要解决 中心点为DR，不要BDR
2）全连网状结构（该往段内所有节点间均为正常的邻居关系） 正常选择一个DR/BDR即可
3）部分网状结构（该网段内部分节点间为邻居关系，但又不是的星型接口）–根据实际情况来判断DR的位置需求
2、修改该网段所有接口的工作方式为point-to-multipoint
point-to-multipoint hello time 30s，自动建邻，不选DR/BDR；从哪个邻居学习到LSA，路由下一跳指向该邻居；
该工作方式为手工设定，缺点是没有DR/BDR选举规则；在全连网状结构中将导致重复更新；

总结（建议）

全脸网状结构	Broadcast	正常选举DR/BDR
星型结构	Broadcast	将DR定义在中心站点
	Point-to-multipoint
部分网状结构	Point-to-multipoint