CCNA4：OSPF——开放式最短路径优先协议
文章目录
- CCNA4：OSPF——开放式最短路径优先协议
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- 1、OSPF的数据包：
- 2、OSPF的工作过程：
- 3、OSPF的状态机（重点）：
- 4、OSPF的配置、邻居表、数据库表、路由表：
- 5、OSPF建立成为邻接关系的条件：
- 6、OSPF的扩展配置：
CCNA4：OSPF——开放式最短路径优先协议
OSPF是标准的链路状态路由协议，其实就是拓扑型协议。它是无类别协议，更新时携带子网掩码，使用组播（224.0.0.5、224.0.0.6）进行更新，管理距离110，度量为cost表示开销值。
OSPF是一个拓扑型协议，它最大的特点就是选路佳，不会出环。但是由于它是拓扑型协议，那么每多一台路由器，就会导致设备的更新量很大，会占用大量的资源。为了减少更新量，OSPF采用了 结构化部署：区域划分、地址规划 。
通过区域之内传拓扑，区域之间传路由这种方式，这就叫做链路状态型的距离矢量特征。
OSPF使用触发更新、周期更新（30分钟）。使用周期更新的原因是：由于更新量太大，会导致网络拥塞，可能无法收到某些数据包，导致数据库不统一，因此用周期更新，让路由器之间每过30分钟比对一次。
1、OSPF的数据包：
| 数据包 | 数据包的作用 |
|---|---|
| Hello包 | Hello包用于发现、建立、周期保活邻居关系，通过hello包的互发来发现邻居 Hello包中存在router ID——RID，相当于全网唯一的编号，使用IP地址。 |
| DBD包 | DBD包叫做数据库描述包：路由器通过收到这个包之后，来查看该DBD包中那一条LSA信息自己没有，起到比对作用。 |
| LSR 链路状态请求包 | 路由器通过发送LSR链路状态请求包来向对端请求自己没有的LSA信息 |
| LSU 链路状态更新包 | 该包中携带各种LSA，用于回复其它路由器的请求 |
| LSack 链路状态确认包 | 表示自己已经收到更新包 |
2、OSPF的工作过程：
（1）启动配置完成后，本地使用组播（224.0.0.5、224.0.0.6）发送hello包到所有邻居处，若收集到其他邻居的hello包，那么建立邻居关系，生成邻居表
（2）紧接着和所有邻居间进行 条件匹配 ：
若失败将停留于邻居关系，仅hello包周期保活即可。
若匹配成功，将建立邻接（毗邻）关系（需要DBD共享数据库目录），邻接关系将使用DBD／LSR／LSU／LSack来获取未知的LSA信息，当收集齐所有的LSA信息后，本地生成LSDB（链路状态数据库也就是数据库表）
（3）之后在本地基于LSDB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。
（4）收敛完成后，hello包周期保活邻居、邻接关系；每过30min周期性的使用DBD比对数据库。
（5）若结构突变：
①新增、断开网段时，直连设备使用DBD同步信息到所有的邻接处。
②设备断电无法沟通，dead time到时后断开邻居关系。
LSA：链路状态通告，或者说是拓扑或路由。
LSDB：链路状态数据库，用于存放所有的LSA集合。
OSPF协议的收敛被称作LSA洪泛、LSDB同步
3、OSPF的状态机（重点）：
| 状态机 | 意义 |
|---|---|
| Down | 一旦本地发出hello包就进入下一个状态 |
| Init（初始化） | 接收到的hello包中，若存在本地RID，那么进入下一状态 |
| 2way（双向通信） | 邻居关系建立的标志 |
条件匹配：点到点网络直接进入下一状态，MA网络中将进行DR/BDR选举（40s）非DR/BDR间不得进入下一状态
| Exstart（预启动） | 类hello的DBD，进行主从关系选举，RID数字为大者为主，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，需要ACK确认 |
| Loading（加载） | 使用LSR/LSU/LSack来获取未知的LSA信息 |
| Full（完成） | 邻接关系建立的标志 |
大致过程用图片来表示，是这样的：
4、OSPF的配置、邻居表、数据库表、路由表：
（1）OSPF的配置解释：
R1(config)#router ospf 1
R1(config-router)#router-id 1.1.1.1
R1(config-router)#network 1.1.1.1 0.0.0.0 area 0
R1(config-router)#network 12.1.1.0 0.0.0.255 area 0
#1 router ospf 1中1为进程号可以让一台路由器运行多个ospf进程，仅具有本地意义
#2 router-id 1.1.1.1 配置RID，要求为全网唯一，为手工配置，如果不配置默认取环回接口最大数字，最后再取物理接口最大数字。
#3 宣告所拥有的网段，使用反掩码来匹配可变动范围（12.1.1.0 0.0.0.255 表示为最后8位为可变动范围），达到宣告的目的，同时宣告自己所在的区域。这里的反掩码是说的范围，而掩码说的是网络位与主机位的区分，逻辑上是不一样的。
OSPF划分区域的原因：避免更新量太大，可以工作在更大的环境中。
OSPF划分规则：
①必须为星型结构——区域0为骨干区域，其余为中心站点。
②ABR——区域边界路由器，它是将一边区域拓扑计算所得路由发送到另一边
（2）邻居表
为了更好的说明3张表，这里配置3台路由器。配置就按照上一步进行配置，如图：
邻居表：启动配置完成后，所有设备间使用hello包，发现并建立邻居关系，邻居表生成。Hello time为10s，dead time 为hello time 的4倍，它会从40s开始倒计时，倒到30s时，新的hello包来了，那么又恢复到40s。
（3）数据库表
邻居关系建立后，邻居间进行调节匹配，匹配成功者之间进入邻接关系，基于DBD/LSR/LSU/LSack获取未知LSA信息，生成LSDB（数据库表），这只是几个目录：
详细看其中的一条目录。
r2#show ip ospf database router 1.1.1.1
这里我不会详细解释，之后我会在NP阶段写关于OSPF的详细讲解，敬请期待。
（4）路由表：
LSDB同步完成后，本地使用SPF最短路径选路规则，将到达未知网段的路由加载到路由表
| O | 本地区域内的路由，是本地通过拓扑计算所得 |
|---|---|
| O IA | 域间路由，其他区域的路由，通过ABR共享进入 |
其中管理距离为110，度量为cost值也就是开销值，由于度量值要越小越好，因此使用开销值：
注：当接口带宽大于参考带宽时，比如1000M时，cost值为1。就有可能出现选路不佳，建议修改参考带宽，默认为Mbits
r1(config)#router ospf 1
r1(config-router)#auto-cost reference-bandwidth 1000
切记：整个网络所有设备均需要修改抑制。
5、OSPF建立成为邻接关系的条件：
邻接关系建立的条件是建立邻居关系：
邻居关系：只存在Hello包的保活，之间没有路由、拓扑的传递。
邻接关系：进行LSA的交互、洪泛（进行拓扑路由的传递）。
网络类型决定了邻接关系是怎样的：
点到点网络：在一个网段内只能存在两个节点。
MA网络：在一个网段内节点之间的数量不限制。
（1）点到点网络：
在点到点网络OSPF中只能直接建立邻接关系
（2）MA网络中：
在MA网络中为 避免重复的更新 ，将进行DR/BDR选举，所有的非DR/BDR间仅建立邻居关系；DR/BDR与其他非DR/BDR建立邻接关系，基于224.0.0.6（DR/BDR专用）沟通。因此要出现DRother与DRother之间的hello包沟通，至少需要4台路由器。
DR为老大，BDR为老二它用于接管DR临时故障导致网络瘫痪而设置的。DROTHER它们只和DR之间进行比对数据库，不和DROTHER比对数据库，减少更新量。
选举规则；
1、比较接口优先级，0-255，越大越好。 默认为1，0表示不参选。
2、接口优先级若相同，比较RID
R1(config)#interface f0/0
R1(config-if)#ip ospf priority 3 修改接口优先级
注：OSPF选举为非抢占的，因此在人为**修改优先级后，必须让所有重启设备一次性敲好所有配置命令，**然后最好在十几秒内重启OSPF进程，超出40s不成功。
或者是将设备的参选接口优先级修改为0，不参选，但至少留一台设备参选，否则无DR，网络将无法同行。
6、OSPF的扩展配置：
1） 认证----直接在连接邻居的接口上配置
2） 加快收敛—hello time 10s dead time 40s在这里插入图片描述
在直连邻居的接口上修改，且邻居间time必须完全一致，否则无法保持邻居关系匹配
3） 被动接口----仅接受不发送路由协议的信息，用于连接用户的接口，不得用于连接邻居的接口
4） 缺省路由----在边界路由器上配置缺省信息后，向内网发送缺省路由
