学习HCIP的day.03

目录

OSPF：开放式最短路径优先协议

一、OSPF的数据包 -- 5种

二、OSPF的状态机  

三、OSPF的工作过程

四、OSPF的基础配置

五、关于OSPF协议从邻居建立成为邻接的条件

六、OSPF的接口网络类型

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OSPF：开放式最短路径优先协议

        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成指数上升；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   正常等开销负载均衡；它是一种跨层封装协议，协议号为89；

组播更新地址为： 224.0.0.5  224.0.0.6            更新机制：触发更新+周期更新（每30min）

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

OSPF协议优点分为三方面：

1. 收敛速度快   2、选择路径佳（前提是防环）  3、占用资源少

一、OSPF的数据包 -- 5种

OSPF的头部内容

 版本：OSPF协议的版本号IPV4版本（OSPFV1，OSPFV2），IPV6版本（OSPFV3），在IPV4环境下一般使用OSPFV2版本

类型：OSPF的数据包的类型

（1）hello包 -- 组播收发，用于邻居、邻接关系的发现、建立、周期保活  

（2）DBD -- 数据库描述包--  本地LSDB（链路状态数据库）目录

（3）LSR---链路状态请求 --  用于询问对端本地未知的LSA信息

（4）LSU-- 链路状态更新 --  用于共享具体的每一条LSA信息

（5）LSack 链路状态确认 -- 确认包

路由器ID：发送数据包的路由器的RID

区域ID：代表数据包从哪个区域发出

认证类型：①null，不认证，标识为0；②simple，明文认证，标识为1；③MD5认证，通过对比摘要值进行认证，标识为2

1、Hello包

网络掩码：发出hello包接口配置的IP地址的子网掩码，在华为设备中，要求邻居设备接口的子网掩码必须相同，否则将无法 正常建立邻居关系。注：这个限制只针对以太网。

hello时间以及后面的死亡时间：在建立邻居关系的时候也必须相同，如果不同则将无法正常建立邻居关系。

8位可选项：每一位都代表路由器的某个OSPF特性，8位中存在特殊区域的标记位，如果邻居间特殊区域标记位不同，则也无法正常建立邻居关系。

路由器的优先级：进行DR/BDR选举时使用，代表发出这个数据包的接口的优先级。

指定路由器/备份指定路由器：DR/BDR，一旦DR和BDR选举完成，则将会把DR/BDR对应接口的IP地址携带上。在DR和BDR没选出来或不需要选举时，对应字段使用0.0.0.0来填充。

2、DBD包

 

接口的最大传输单元（MTU）：华为设备默认不进行MTU值的检测，所以，一般携带值为0。可以通过命令开启MTU值的检测，但注意，MTU值要求邻居双方必须相同，不同可能导致邻居关系停留在EXSTART状态。

I（Init）：该位置1，则代表这个数据包是用来进行主从关系选举的，主从关系选举的数据包将不携带LSA头部信息（LSDB摘要信息）

M（More）该位置1，则代表该DBD包后面还有更多的DBD包。置0则代表该数据包为最后一个DBD包。

MS（Master）该位置1，则代表这个DBD包由主发送，置0则代表由从发送

序列号：在DBD包交互过程中，会逐次加1，用来确保DBD报文传输的有序性，同时还可以进行隐形确认，保证DBD包传输的可靠性。

3、LSR包

 

链路状态类型，链路状态ID，通告路由器---可以唯一的标定出一条LSA 信息，为我们将他们称为LSA的“三元组”

4、LSU包

5、LSACK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，所有的LSA是使用LSU这种包来转发的；

OSPF的数据包是跨层封装于3层报头后方 ，协议号89

二、OSPF的状态机  

两台OSPF路由器间不同关系的阶段、

 1、Down  一旦接收到对端的hello包进入下一个状态

 2、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

3、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/BDR之间不能进入下一个状态机；

 4、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

5、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

 6、loading加载  接收到其他邻接的目录信息后，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，直至双方数据库一致；

注：LSU需要ACK确认；

7、Full 转发   标志着邻接关系已经建立；

三、OSPF的工作过程

1、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；

2、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周期保活即可；匹配成功者间将进行邻接关系的建立；

3、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；

4、当本地数据库完成同步后，将数据库-->有向图-->树型结构图-->将本地到达所有未知网段的最短路径加载于本地路由表中；

5、收敛完成后，仅hello包周期保活即可；正常每30min，邻接关系间再进行一次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

1. 断开网段 直连断开网段的设备，直接使用LSU告知邻接，需要确认
2. 新增网段  直连新增网段的设备，直接使用LSU告知邻接，需要确认
3. 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；

四、OSPF的基础配置

1、启动OSPF进程

[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；  手工配置--环回接口上取最大数值的ip地址---物理接口上最大ip地址的数值

2、创建区域

[r1-ospf-1]area  0

[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]

3、宣告网段 --- 自己的路由器上直连什么网段就宣告什么网段

[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

宣告：1、区域划分   2、接口激活协议   3、传递接口信息

区域划分规则：

1. 星型结构 --- 区域0为骨干 大于0为非骨干，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包建立邻居关系，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全一致，否则无法建立邻居关系；

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，其掩码长度必须一致；

[r1]display ospf peer
#查看OSPF邻居表
[r1]display ospf peer brief
#查看OSPF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，将保持为邻居关系；匹配成功，将建立为邻接关系，邻接关系将使用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
[r1]display ospf lsdb router 2.2.2.2
#查看一条LSA信息

数据库表同步完成后，邻接间的互动完成，仅hello包保活；之后本地基于本地的数据库表转换为有向图，再转换为树形结构，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 routing-table protocol  ospf
查看OSPF路由协议的优先级

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= 参考带宽/接口带宽   默认参考带宽为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

切记：一旦修改，整个网络所有ospf路由器需要一致；

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

五、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：

1、在点到点网络中，所有的邻居关系必然成为邻接关系

2、在MA网络中从邻居到邻接前将利用一个周期的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标识不参选；

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]interface GigabitEthernet 0/0/1

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

重启进程

reset ospf process

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

非DR/BDR间为邻居关系；

六、OSPF的接口网络类型

OSPF协议在不同的网络类型，其工作的方式不同

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

以下为OSPF接口信息

                                 OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1

                                                         Interfaces

                 Interface: 12.1.1.1 (GigabitEthernet0/0/1)

                 Cost: 1       State: DR        Type: Broadcast    MTU: 1500  

网络类型	OSPF接口网络类型
LoopBack	P2P（LoopBack）	无hello包	环回使用32位主机路由
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	30s hello time	选DR/BDR

在tunnel接口上，ospf的默认工作方式为P2P，这种工作方式，只能建立一个邻居关系，故在MGRE环境中将无法正常工作；

修改接口的默认工作方式：

[r1]interface Tunnel 0/0/0

[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-point 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，或者因为不同工作方式的hello time一样，错误建邻，无法收敛；

当MGRE环境中，使用OSPF，且所有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

MGRE可以构建不同的拓扑结构：

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 ---   不需要再关注DR
3. 部分网状 --- 基于能够全网段内正常共享LSA来考虑最佳的DR位置