OSPF路由协议整理
一、动态路由概念及特性
动态路由（算法）：各台路由之间运行某种动态路由协议，之后通过收发数包的形式获取未知网段的路径。
动态路由分类
按范围划分为：
IGP(内部网关协议)
EGP(边界网关协议)
按算法划分：
链路状态型
距离矢量型（基于谣言的协议）
动态路由基于AS的分类（AS： Autonomous System, 自治系统）：
0-65535，其中0-64511公有AS号
64512-65535私有AS号。
IGP协议的分类：
DV:距离矢量. RIP EIGRP
LS:链路状态. OSPF ISIS
动态路由协议的追求：
1、收敛速度快
2、选择路径佳
3、占用资源少
二、开放式最短路径优先协议(OSPF)
开放式最短路径优先OSPF（Open Shortest Path First）是IETF组织开发的一个基于链路状态的内部网关协议。目前针对IPv4协议使用的是OSPF Version 2（RFC2328）；针对IPv6协议使用OSPF Version 3（RFC2740）。OSPF基于链路状态的内部网关路由协议，是一个无类别链路状态型路由协议。
1、特点：
公有协议；跨层封装到IP报头，协议号89； 组播更新：224.0.0.5 224.0.0.6
触发更新、周期更新（30min）；
需要结构化的部署：区域划分 地址规划
优点：
1、支持无类域间路由（CIDR）
2、无路由自环收敛速度快
3、使用IP组播收发协议数据
4、支持多条等值路由
5、支持协议报文的认证
2、OSPF协议的数据包
- 数据包结构
- 数据包种类
Hello：用于邻居、邻接的发现、建立与保活。 hello time 默认10s或30s
DBD：数据库描述包
LSR：链路状态请求
LSU：链路状态更新
LSack：链路状态确认
3、OSPF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包若存在本地的RID进入下一个状态
2way：双向通讯 邻居关系建立的标志
条件匹配：点到点网络将直接进入下一个状态； MA网络类型将进行DR/BDR选举，非DR/BDR间将无法进入下一状态；
Exstart：预启动 使用类似hello的DBD进行主从关系的选举，RID大为主优选进入下一状态
Exchange 准交换 使用真正的DBD进行数据库目录的共享，需要使用ACK确认
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
LSA:链路状态通告，在不同的网络条件下将产生不同类别的LSA信息来代表拓扑或者路由条目；
LSDB：链路状态数据库 装载和存储所有各种类别的LSA；
四、OSPF的工作过程
OSPF协议启动后，A向本地所有启动了OSPF协议的直连接口组播224.0.0.5发送hello包；本地hello包中携带本地的全网唯一的router-id；
之后对端B运行OSPF协议的设备将回复hello包，该hello包中若携带了A的router-id，那么A/B建立为邻居关系；生成邻居表；
邻居关系建立后，邻居间进行条件匹配，匹配失败就停留于邻居关系，仅hello包周期保活；
条件匹配成功可以开始建立邻接关系：
邻接间共享DBD包，将本地和邻接的DBD包进行对比，查找到本地没有的LSA信息目录；
之后使用LSR来询问，对端使用LSU应答具体的LSA信息，之后本地再使用ack确认，可靠；
该过程完成后，生成数据库表；
再之后本地基于数据库表，启用SPF选路规则，计算到达所有未知网段的最短路径，然后加其加载到本地的路由表中；收敛完成，hello包周期保活，每30min再周期收发一次DBD来判断和邻接间数据库是否一致；
结构突变：
1、新增网段 直连新增网段的设备，将直接使用LSU包来告知本地所有邻接，之后邻接传邻接扩散到全网，需要ACK确认
2、断开网段 直连断开网段的设备，将直接使用LSU包来告知本地所有邻接，之后邻接传邻接扩散到全网，需要ACK确认
3、无法沟通 dead time 为hello time 的4倍；当dead time到时时，断开邻居关系，删除通过该邻接生成的路由协议；
五、OSPF的基础配置
[r1] ospf 1 router-id 1.1.1.1 启动时，需要定义进程号；进程号仅具有本地唯一性； 建议同时配置全网唯一的router-id； 生成顺序—手工 本地环回接口中最大ip地址数值 本地物理接口中最大数值的ip地址
宣告：ospf协议在宣告的同时需要进行区域划分
区域划分规则：
1、星型拓扑结构，区域0为中心骨干区域，其他大于0为非骨干站点区域；
2、必须拥有ABR–区域边界路由器
[r2-ospf-1]area 0 先进入区域，之后再该区域内宣告属于该区域的接口，宣告时必须携带反掩码
[r2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 12.1.1.2 0.0.0.0
[r2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 2.2.2.2 0.0.0.0
[r2-ospf-1-area-0.0.0.0]q
[r2-ospf-1]area 1
[r2-ospf-1-area-0.0.0.1]network 23.1.1.1 0.0.0.0
启动配置完成后，邻居间收发hello包，建立邻居关系；生成邻居表：
[r2]display ospf peer
[r2]display ospf peer brief
邻居、邻接关系的发现、建立、保活均依赖hello包进行；
Hello包中邻居间必须完全一致的参数：任意参数不同，均导致邻居关系无法建立
1、 子网掩码（华为）发送hello包接口的源ip地址其掩码
2、 Hello dead time – OSPF接口网络类型相关
3、 认证字段 – 更新安全
4、 区域ID – 要求区域间存在ABR
5、末梢区域标记 --特殊区域
邻居关系建立后，邻居间进行条件匹配，匹配成功者间可以建立为邻接关系；邻接关系间将使用DBD包进行主从关系选举，之后由主优先使用DBD进行数据库目录信息的共享，从而最终基于LSR/LSU/LSAck来获取未知的LSA信息；当收集到全网的LSA信息后，装载于本地的LSDB（链路状态数据库）–数据库表：
[R2]display ospf lsdb
[R1]reset ospf process
Warning: The OSPF process will be reset. Continue? [Y/N]:y
关于OSPF，DBD包的几个知识点：
1、DBD包中携带MTU值，要求邻居MTU值必须相同，否则将卡在exstart或exchange状态；
默认华为未开启MTU检测
[r1]interface GigabitEthernet 0/0/1
[r1-GigabitEthernet0/0/1]ospf mtu-enable
2、隐性确认—不使用确认包，而是从设备复制主设备的序列号来确认收到了主的DBD
3、 OSPF标记位 I M MS I为1本地发出的第一个DBD包，M为0，表示本地发出的最后一个DBD； MS为1代表主，为0代表从；
数据库建立后，本地基于SPF选路规则，计算到达未知网段最短路径加载于路由表中；
1、 字母
Cisco
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 同一区域内，本地通过拓扑计算所得
O IA 域间路由，ABR通过其他区域的拓扑计算所得路由，然后共享到另一个区域；本地区域另一区域
O E1/2 域外路由 其他协议或其他进程产生后，通过ASBR重发布进入到OSPF协议
ON1/2 NSSA域外路由 其他协议或其他进程产生后， 通过ASBR重发布进入到OSPF协议，同时学习到这条路由的设备处于ospf的一种NSSA的特殊区域中
display ospf routing 华为查看
2、 管理距离（华为为优先级）
Cisco设备定义管理距离为110 在华为设备上优先级为10
3、 度量（cost）
开销值 参考带宽/接口带宽 华为设备，环回接口不计算为一段路径；默认的参考带宽为1000M；
优选cost值之和最小路径；
六、OSPF协议邻居成为邻接关系的条件
在点到点网络中，所有的OSPF邻居将直接建立为邻接关系；
在MA网络中，为了避免大量的重复的LSA更新—因为OSPF需要邻接间进行DBD对比，故没有接口水分割机制；故必须进行DR/BDR选举，非DR/BDR间仅建立邻居关系；—在每一个MA网络中均需要进行一次选举；
选举规则：
1、 优先级 数值大优，默认为1； 若为0为放弃选举；
2、 优先级一致，比较参选接口所有设备的router-id，数值大优；
[r1-GigabitEthernet0/0/1]ospf dr-priority 2
修改参选接口的优先级
切记：DR选举非抢占 ，故在修改优先级后，必须重启参选设备ospf进程来重新选举
七、OSPF的不规则区域
一台ABR设备若没有连接到骨干区域0，那么默认不得区域间路由的共享
1、 远离了骨干的非骨干区域
2、 不连续骨干
解决方案：
1）在合法与非法ABR上建立tunnel，然后将其宣告到ospf协议中
缺点：
1、周期更新、保活，触发更新对中间穿越区域产生资源占用
2、选路不佳 – 当ospf学习到两条相同目标，但不同区域同时过来时，优选骨干区域；
2） 虚链路 — 在合法与非法ABR上建立虚链路，由合法ABR为非法ABR进行授权；
使得非法ABR可以进行区域间路由的共享；
因为并没有增添新的路径，故不存在选路不佳的问题；
[r2-ospf-1]area 1 两台ABR共同所在的区域
[r2-ospf-1-area-0.0.0.1]vlink-peer 4.4.4.4 对端ABR的RID
Cisco为了避免周期信息对中间区域的占用，取消虚链路上的所有周期行为；—不可靠
华为在虚链路上依然保持周期的保活、更新 — 对中间区域的资源占用
3） 多进程双向重发布（推荐）
多进程— 同一台设备上，不同的进程可以工作在不同的接口上，建立各自的邻居关系，生成各自的数据库（不共享）；仅将各自计算所得路由加载于同一张路由表内；一个接口只能被一个进程来宣告；
双向重发布，ASBR（自治系统边界路由器、协议边界路由器），将不同进程或不同协议产生的路由进行双向共享；
[r2]ospf 1
[r2-ospf-1]import-route ospf 2
[r2-ospf-1]q
[r2]ospf 2
[r2-ospf-2]import-route ospf 1
八、OSPF的LSA优化-减少LSA更新量
1、 汇总 – 减少骨干区域的LSA数量 – 前提要求网络存在合理的地址规划
2、 特殊区域 – 减少各个非骨干区域的LSA数量
【1】汇总
1） 域间路由汇总—ABR将本地直连的A区域1/2类LSA计算所得路由，再通过3类LSA共享到其它本地所直连的B区域时；
[r1]ospf 1
[r1-ospf-1]area 1 明细路由所在区域
[r1-ospf-1-area-0.0.0.1]abr-summary 3.3.2.0 255.255.254.0
2） 域外路由汇总—在ASBR上操作，将5类/7类LSA向OSPF发布时进行汇总；
[r2]ospf 1
[r2-ospf-1]asbr-summary 99.1.0.0 255.255.252.0
注：切记华为设备默认设备不会在进行汇总配置的设备上，自动生成空接口防环路由；
【2】特殊区域 不能是骨干区域，不能存在虚链路
「1」 同时不存在ASBR
末梢区域—该区域拒绝4/5的LSA进入；由该区域连接骨干区域的ABR设备，向区域内发送一条3类的缺省路由；
[r1]ospf 1
[r1-ospf-1]area 1
[r1-ospf-1-area-0.0.0.1]stub
注：该区域内所有设备均需要定义，否则无法建立邻居关系；
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类的缺省路由；
先将该区域配置为末梢区域，然后仅在ABR上定义完全末梢即可；
[r1]ospf 1
[r1-ospf-1]area 1
[r1-ospf-1-area-0.0.0.1]stub no-summary
「2」 同时存在ASBR
1) NSSA 非完全末梢区域—拒绝非本区域内部产生4/5LSA，本区域ASBR产生的5类将通过7类LSA传输，到达ABR处进入骨干区域时，由7类转换回5类；
在cisco设备中为了避免环路的出现，OSPF协议在NSSA区域配置完成后，不会自动产生缺省路由；而是由管理员在缺省网络无环的前提下，手工添加；
在华为的设备中让由该区域连接骨干0的ABR自动下发一下7类缺省；
[r1]ospf 1
[r1-ospf-1]area 1
[r1-ospf-1-area-0.0.0.1]nssa
注：该区域内所有设备均需要定义，否则无法建立邻居关系；
2) 完全NSSA – 完全的非完全末梢区域；在普通NSSA的基础上，近一步拒绝3类的LSA，由ABR产生一条3类缺省
先将该区域配置为普通的NSSA，然后仅在ABR上定义完全NSSA即可
[r1]ospf 1
[r1-ospf-1]area 1
[r1-ospf-1-area-0.0.0.1]nssa no-summary
特别注意事项：
由于特殊区域将自动产生缺省路由，指向骨干；故ISP所连接的位置很关键，否则将可能与特殊区域产生的缺省路由互为环路；要求ISP所在位置的OSPF区域不要做任何特殊区域配置；