OSPF协议基础详解

OSPF——开放式最短路径优先

使用范围：IGP
协议算法特点：链路状态型路由协议，SPF算法
协议是否传递网路掩码：传递网路掩码
协议封装：基于IP协议封装，协议号为89

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一、OSPF特点

1.OSPF是一种典型的链路状态型路由协议
2.传递路由信息称作LSA，LSA链路状态通告，包含路由信息和拓扑信息
　　路由LSA：描述本路由器上接口的路由信息
　　拓扑LSA：描述路由器之间的链接状态
3.更新方式：触发更新和30分钟的链路状态刷新
4.更新地址：组播和单播更新，组播地址：224.0.0.5
5.支持路由认证
6.支持手工汇总
7.支持区域划分
8.OSPF比较消耗设备资源，一个路由器上最多支持31个OSPF进程
9.OSPF V1用于实验环境，V2（常用）用于IPV4，V3用于IPV6

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二、OSPF区域

区域划分的意义：1.减少LSA数量 2.减小LSA传播范围
区域划分是基于接口的，不是指整个路由器
区域的标记：使用32个二进制；两种表示：1.十进制 2.类似于IP地址 A.B.C.D
区域的分类：
　　骨干区域：区域标记为0或0.0.0.0
　　非骨干区域：区域标记不为0或0.0.0.0
区域设计原则：向日葵型网路结构
　　1.OSPF网络中必须存在且唯一的骨干区域（单区域除外）
　　2.若存在非骨干区域，非骨干区域必须与骨干区域直接相连
OSPF中路由器的角色：
　　骨干路由器
　　非骨干路由器
　　ABR：区域边界路由器，能产生3类LSA的路由器
　　ASBR：自治系统边界路由器。能产生5类或7类LSA的路由器

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三、OSPF消息数据包

HELLO，DBD，LSR，LSU，LSACK

HELLO：周期性发送，周期时间为10s或30s（根据不同的网络类型默认为10s或30s）
　　　　目的：建立并维持OSPF邻居关系（邻居关系建立后充当保活包功能）

DBD：数据库描述数据包
1）主从选举DBD：比较双方的route-id，route-id大的一方为主（master），另一方为（slave）；主要用于控制LSA的交互

2）携带LSA头部信息的DBD

LSR：链路状态请求按照DBD中报文的未知LSA头部进行请求

LSU：链路状态更新，携带LSA信息

LSACK：链路状态确认

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四、OSPF邻居状态机制

Down，init，attempt，two-way，exstart，exchange，loading，full

Down——刚刚开启ospf,还没有收到任何数据,此时路由器本身是可以发送hello企图寻找ospf邻居
init ——初始化状态，一旦开始发送hello报文，进入初始化状态
attempt——这是在特殊网络条件下才有的状态,就是不支持广播的网络(非广播网络),以太网是没有的,因为ospf需要使用组播发送hello,所以在这种网络环境下,必须要指定使用单播来发送hello；当用单播代替默认的组播去建立OSPF邻居关系的时候会出现
two-way——双向通信状态（邻居状态），接收到包含自己router-id的对方的hello报文
邻居关系的建立条件：
1.router-id必须不同
2.area ID相同
3.认证：认证类型（不认证=0，明文认证=1，MD5=2）认证数据
4.hello时间，dead时间
5.特殊区域标识（E（外部路由位）=1；N（NSSA外部路由位）=0；P=0）
6.MA网络中，网络掩码必须一致
7.必须同时使用单播或组播更新
8.更新源检测（双方IP地址必须在同一网段）
邻居状态之后：MA网络中会选举DR（指定路由器）BDR（备份指定路由器）

DR选举：1.比较优先级（范围：0-255，默认优先级为1，越大越优，0代表不参选）
　　　 　 2.比较各自的router-id，越大越优
注意：1.DR抢占是关闭的 2.DR是一个接口的概念 3.优先级范围0-255，数字为0代表不参选 4.先选BDR，在升级为DR

主从选举：发生在exstart状态，通过双方的router-id进行比较，router-id大的一方为主。发送的主从选举DBD，DBD中包含了MTU值（思科默认直接启用，华为中默认不包含MTU，可以使用命令激活传递MTU值的功能，若双方的MTU值不同则卡在exstart状态）

exstart——预启动状态，一旦开始发送主从DBD，则进入预启动状态
exchange——预交换状态，主从选举完成，则发送携带LSA头部信息的DBD，进入预交换状态，会发送LSR数据包，不会发送LSU
loading——加载状态，一旦发送LSU数据包，进入加载状态，进行大量LSA学习，同时会发送LSACK进行确认
full——邻接状态，双方LSA同步（双方LSA全部学习）

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五、OSPF基本配置

启用OSPF并指定router-id

router-id：路由器标识符，用于标识在OSPF（本区域）网路中的唯一性
OSPF router-id选举规则：1.手工指定最为优先 2.选举所有环回地址最大的 3.选举所以物理接口地址最大的
华为中：若以上三点都不满足，则可以创建router-id为0.0.0.0；在使用逻辑地址或物理接口地址时接口可以使关闭的；若一台路由器启用多个OSPF进程，不同进程可以使用不同router-id（建议使用相同的）
思科中：若以上三点都不满足，则无法启用OSPF；在使用逻辑或物理接口时，接口必须双up，该接口可以不通告在OSPF中；同一路由器上多个OSPF进程必须router-id不同

全局模式下可以选择针对所有的OSPF进程修改router-id（若同时在接口上进行部署，则接口优先）

network通告：
1.运用反掩码，可以精确宣告；
　1）将本路由器上接口IP地址符合宣告的所有接口激活（激活代表可以收发有关数据包）
　2）将激活的接口所对应的路由通告进入协议

2.在进行接口宣告时，必须先创建OSPF进程并开启需要使用的区域ID，再进入接口启用

激活DBD中携带的MTU值功能：

修改接口MTU值：（同时修改3层和2层的MTU值）

查看二层接口信息：

查看三层接口信息：

OSPF三张表：
1.OSPF邻居表
查看OSPF邻居表：（图中未截完）

查看OSPF邻居表的摘要信息：

2.LSDB表（链路状态数据库）
查看LSDB的摘要信息：

查看LSDB详细信息：

3.OSPF路由表