OSPF开放式最短路径优先协议

OSPF协议

是是无类别链路状态型IGP协议；由于其基于拓扑进行更新收敛，故更新量会随着拓扑的变大而呈指数上升；故ospf协议为了能在大、中型网络中运行，需要结构化的部署----合理的区域划分、良好的地址规划。
支持正常等开销负载均衡；
跨层封装协议，协议号是89；
组播更新 224.0.0.5 224.0.0.6 触发更新+周期更新（30min）

周期更新的目的是为了什么？
保活

路由协议工作原理分类如下：

距离矢量	链路状态LS
RIP	OSPF
EIGRP	ISIS
距离矢量：邻居间共享路由条目；传闻性协议
链路状态：邻居间传递的是拓扑；本地计算路由

链路状态协议为什么这么干？把自己搞的那么复杂是为了什么？
避免出环

链路状态工作的缺点是什么？
资源耗费大

三个方面判断路由协议好不好:

1. 收敛速度
2. 选择路径佳（前提防环）
3. 占用资源少

OSPF的数据包—5种

hello包 — 组播收发，用于邻居、邻接关系的发现、建立、周期保活
DBD — 数据库描述包，本地LSDB（链路状态数据库）目录
LSR — 链路状态请求，用于询问对端本地未知的LSA信息
LSU — 链路状态更新，用于共享具体的每一条LSA
LSack — 链路状态确认，确认包
LSA — 链路状态通告，具体的一条一条路由或者拓扑信息，不是一种数据包，所欲的LSA是使用LSU这种包来转发的；

OSPF的数据包是跨层封装与3层报头后方，协议号89

OSPF的状态机

两台OSPF路由器间不同关系的阶段
Down 一旦接收到对端的hello包进入一个状态；
Init初始化 若接收到的hello包中存在本地的RID，那么进入下一个状态机；
2way双向通讯 邻居关系建立的标志；
条件：点到点网络直接进入下一个状态机；MA网络进行DR/BDR选举，非DR/DBR之间不能进入下一个状态机；
Exstart预启动 使用不携带数据库目录信息的DBD包，进行主从关系的选举，RID数值大为主，优先进入下一个状态机；
exchange准交换 使用携带数据库目录信息的DBD包，进行目录共享，需要ACK确认；
loading加载 接收到其他邻接目录信息后，和本地进行比对，若本地存在未知的LSA信息，将使用LSR询问对端，对端使用LSU来更新这些LSA信息，直到双方数据库一致；LSU需要ACK确认；
full转发 标志着邻接关系已经建立；

OSPF的工作过程

路由器上启动OSPF协议后，直连的邻居间开始组播收发hello包，hello包中将存储本地已知邻居的RID，在双方RID均已知的情况下，建立邻居关系，生成邻居表；
邻居关系建立后，邻居间将进行条件匹配，匹配失败将停留为邻居关系，仅hello包存活即可；匹配成功将进行邻接关系的建立；
邻接关系间的路由器，将使用DBD/LSR/LSU/LSack来获取本地未知的所有LSA信息；使得同一区域内所有路由器的数据库完全一致；----数据库表
当本地数据库完成同步后，将数据库—>有向图—>树形结构图—>将本地到达所有未知网段的最短路径加载在本地路由表中；
收敛完成，仅hello包周期保活即可；正常30min，邻接关系再进行一次DBD的对比，若一致及正常；若不一致将马上进行同步；
结构突变：触发更新

• 断开网段
  直连断开网段的设备，直接使用LSU告知邻接，需确认
• 新增网段
  直连新增网段的设备，直接使用LSU告知邻接，需确认
• 无法沟通
  hello time对应的dead time；dead time 到时时，断开邻居关系，去除基于该邻接共享的LSA计算所得路由；

OSPF的基本配置

[r1]ospf 1 router-id 1.1.1.1		启动时，定义进程号，仅具有本地意义；建议配置RID
RID格式为IPV4地址，且需要全网唯一；
优先级：手工配置--->环回接口上去最大值的ip地址---物理接口上最大ip地址的数值
宣告：1、区域划分	2、接口激活协议	3、传递接口信息
[r1-ospf-1]area 0
[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.1.1.1 0.0.0.0
[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 12.1.1.0 0.0.0.255

区域划分规则：
1、星型结构—区域0为骨干，大于0为非骨干区域，非骨干区域必须直连骨干区域
2、ABR—区域边界路由器 两个区域间必须依靠ABR连接

启动配置完成后，邻居间使用hello包创建邻居关系，生成邻居表；
hello包----组播收发 周期发送—hello time 10s或30s dead time为hello time 4倍；

邻居间hello包中有一些参数必须完成一致，否则无法间例邻居关系；
hello和dead time、区域ID、认证参数、末梢区域标记；另外在华为的设备中OSPF要求邻居间接口上配置的ip地址、掩码长度必须一致；

[r1]display ospf peer		查看邻居表
[r1]display ospf peer brief		查看邻居关系简表

当邻居关系建立后，邻居间进行条件匹配，匹配失败，将保持邻居关系；匹配成功，将建立邻接关系，邻接关系间将使用DBD/LSR/LSU/LSack来获取本地未知的所有LSA信息，同步生成数据库表—LSDB链路状态数据库

[r1]display ospf lsdb	查看数据库表

数据库表同步完成后，邻居间的互动完成，仅hello包保活；之后本地基于本地的数据库表转换为有向图，在转换为树型结构，最终将本地到达所有未知网段的最短路径加载于本地的路由表中；

display ip router-table protocol ospf		查看ospf路由

默认ospf协议在华为设备中，优先级为10；度量为cost值；
cost值=开销值=参考宽带/接口宽带 默认参考宽带为100M；
ospf协议将cost值之和最小定义为最佳路径，加载于本地路由表中；
若接口带宽大于参考带宽，cost值为1，将可能导致选路不佳；可以修改默认的参考带宽；

[r1]ospf 1
[r1-ospf-1]bandwidth-reference ?
	INTEGER<1-2147483648>	  The reference bandwidth(Mbits/s)
[r1-ospf-1]bandwidth-reference 1000
修改默认带宽

切记：一旦修改，整个网络所有ospf路由需要一致；

关于ospf的MTU问题：
在ospf协议的DBD包中将携带本地接口的MTU值，若两端一致可以正常建立邻居关系；若不一致将无法建立邻接关系；
默认华为设备不携带MTU；

[r1-ospf-1]int g0/0/1
[r1-GigabitEthernet0/0/1]ospf mtu-enable
两端设备均需开启

关于ospf协议从邻居建立成为邻接的条件

根据网络类型决定
在点到点网络中，所有的邻居关系必然成为邻接关系
在MA网络中从邻居到邻接前将利用一个周期dead time；进行DR/BDR选举；先比较这些参选接口的优先级，默认1，取值范围0-255；越大越好，0表示不参选；
DR优先级最大，BDR次大；选举非抢占，故若希望干涉选举，需要重启ospf进程，或者将非DR/BDR修改为0；

[r2]int g0/0/1
[r2-GigabitEthernet0/0/1]ospf dr-priority 3	修改dr优先级

reset ospf process
Warning:The OSPF process will be reset.Continue?[Y/N]:y
重启进程

非DR/BDR间为邻居关系；

ospf的接口网络类型

ospf协议在不同的网络类型中工作方式也不同

[r1]display ospf interface GigabitEthernet 0/0/1

网络类型	ospf接口网络类型工作方式
LoopBack	P2P（LoopBack）无hello 环回使用32位主机
点到点（PPP/HDLC/GRE）	P2P 10s hello time 不选DR/BDR
BMA（以太网）	Broadcast 10s hello time 选DR/BDR
NBMA（MGRE）	P2P
在Tunnel接口上，ospf的默认工作方式为P2P，这种工作方式，只能建立一个邻居，故在MGRE环境中将无法正常工作；

修改接口默认工作方式：
[r1]interface Tunnel0/0/0
[r1-Tunnel0/0/0]ospf network-type ?
	broadcast	Specify OSPF broadcast network
	nbma		Specify OSPF NBMA network
	p2mp		Specify OSPF point-to-multipoint network
	p2p			Specify OSPF point-to-ponit network
切记：一个网段中所有接口的ospf工作方式必须一致；否则将无法建立邻居关系，或因为不同工作方式的hello time一样，错误建邻，无法收敛；

MGRE可以构建不同的拓扑结构：
当MGER环境中，使用OSPF，切所有tunnel接口修改为broadcast工作方式后，必须基于拓扑接口考虑DR位置问题；

1.星型–中心到站点–轴辐状 中心站点为DR，取消BDR
2.全连网状----不需要在关注DR
3.部分网状—基于能够全网段内正常共享LSA来考虑最佳DR位置