【HCIA】07.OSPF

• 动态路由的协议分类

• • 按工作区域分：

• • • IGP（内部网关协议 interior gateway protocols）：OSPF、IS-IS、RIP
    • EGP（外部网关协议 exterior gateway protocols）：BGP

• • 按工作机制及算法分类：

• • • 距离矢量协议：RIP
    • 链路状态路由协议：OSPF、IS-IS

• 动态路由灵活性高，可靠性好，易于扩展

OSPF

• OSPF(Open Shortest Path First，开放式最短路径优先)
• 基于IP工作

距离矢量路由协议

• 运行距离矢量路由协议的路由器周期性的泛洪自己的路由表。通过路由的交互，每台路由器都从相邻的路由器学习到路由，并且加载进自己的路由表中。
• 对于网络中的路由器而言，路由器并不清楚网络的拓扑，只是简单的知道要去往某个目的方向在哪里，距离有多远。这即是距离矢量算法的本质。

链路状态路由协议工作方式

一、链路状态路由协议-LSA泛洪

• 链路状态协议通告的是链路状态而不是路由表，路由器之间首先会建立一个协议的邻居关系，然后彼此开始交互LSA（Link State Advertisment，链路状态通告）。

二、链路状态路由协议-LSDB组建

• 每台路由器都会产生LSAs，路由器将接收到的LSAs放入到自己的LSDB（Link State DataBase，链路状态数据库）。路由器通过LSDB，掌握了全网的拓扑。

三、链路状态路由协议-SPF计算

• 每台路由器基于LSDB，使用SPF算法计算出一颗以自己为根的，无环的，拥有最短路径的树。

链路状态协议总结

OSPF基础术语

区域

• OSPF Area用于标识一个OSPF的区域。
• 区域是从逻辑上将设备划分为不同的组，每个组区域号（Area ID）来标识。
• 区域号是接口概念，一台路由器上的两个接口可以不在同一个区域里面。

Router-ID

• 用于在一个OSPF域中唯一地标识一台路由器
• 可以通过手工配置的方式，也可以使用系统自动配置的方式

度量值

• OSPF使用Cost（开销）作为路由的度量值。每一个激活了OSPF的接口都会维护一个接口Cost值，缺省时接口Cost值="100 Mbit/s " / " 接口带宽" 。其中100 "Mbit/s"为OSPF指定的缺省参考值，该值是可配置的。
• 笼统地说，一条OSPF路由的Cost值可以理解为是从目的网段到本路由器沿途所有入接口的Cost值累加。

OSPF协议报文类型

• OSPF五个报文：HELLO, DD, LSR, LSU, LSACK。

1. 建好邻居关系（Hello报文）之后，一般要开始传LSA进行同步，但是OSPF一般用于大规模网络，如果传完整信息会比较拥堵。
2. 所以就先简单的发一下，先把数据库里的头部，也就是摘要先发一下。（此时就用DD报文来发这个目录），主动的把目录给对方。
3. 交换完成目录之后，就会生成一个新的数据库。之后把自己没有的信息再要一下。看到自己缺失的信息通过LSR报文要一下。
4. 对方同意后就开始给你发你要的详细信息，通过LSU报文。
5. 此时，再回复一下我收到了，就发送LSACK报文向对方确认。表示应答

OSPF三大表项

邻居表

display ospf peer brief
display ospf peer //查看邻居详细信息

LSDB数据库表

display ospf lsdb
display ospf lsdb router //查看一类类型，router类型的数据

OSPF路由表

display ospf routing

OSPF邻接关系建立过程

• ospf完成邻接关系的建立有四个步骤，建立邻居关系、协商主/从、交互LSDB信息、同步LSDB。

• 协商主从为了传递DD报文用的，因为是用IP传递的，ip是不可靠的，为了使更加可靠，所以需要协商主从关系。

详细邻接关系建立的过程

Init>2-Way状态

• 当一台OSPF路由器收到其他路由器发来的首个Hello报文时会从初始Down状态切换为Init状态。
• 当OSPF路由器收到的Hello报文中的邻居字段包含自己的Router ID时，从Init切换2-way状态。

2-way-Exstart>选举主从关系【Exstart-Exchange】>Loading

1. 从2-way转为Exstart状态后开始主从关系选举
2. 选举主从关系的规则是比较RouterID,越大越优
3. 主从关系比较结束后，R1的状态从Exstart转变为Exchange

• 邻居状态机从2-way转为Exstart状态后开始主从关系选举：

• • R1向R2发送的第一个DD报文内容为空，其Seq序列号假设为X。
  • R2也向R1发出第一个DD报文，其Seq序列号假设为Y。
  • 选举主从关系的规则是比较Router ID，越大越优。R2的Router ID比R1大，因此R2成为真正的主设备。主从关系比较结束后，R1的状态从Exstart转变为Exchange。

• R1邻居状态变为Exchange后，R1发送一个新的DD报文，包含自己LSDB的描述信息，其序列号采用主设备R2的序列号。R2收到后邻居状态从Exstart转变为Exchange。
• R2向R1发送一个新的DD报文，包含自己LSDB的描述信息，序列号为Y+1。
• R1作为从路由器需要对主路由R2发送的每个DD报文进行确认，回复报文的序列号与主路由R2一致。
• 发送完最后一个DD报文后，R1将邻居状态切换为Loading。

Loading>Full的转变

• 邻居状态转变为Loading后，R1向R2发送LSR报文，请求那些在Exchange状态下通过DD报文发现的，但是在本地LSDB中没有的LSA。
• R2收到后向R1回复LSU。在LSU报文中包含被请求的LSA的详细信息。
• R1收到LSU报文后，向R2回复LS ACK报文，确认已接收到，确保信息传输的可靠性。
• 此过程中R2也会向R1发送LSA请求。当两端LSDB完全一致时，邻居状态变为Full，表示成功建立邻接关系。

总结

邻居关系和邻接关系的介绍和区别

什么是邻居关系？

1、在OSPF协议中邻居关系就是指在两台路由器中进行完两次Hello报文交互之后，建立起来的关系叫邻居关系。
2、该关系在OSPF状态机里显示的是2-way的状态。

什么是邻接关系？

1、在OSPF协议中邻居关系就是指在两台路由器中进行完链路状态数据库（LSDB）同步之后，建立起来的关系叫邻接关系。
2、该关系在OSPF状态机里显示的是Full的状态。

邻居关系和邻接关系的区别

1、邻居（Neighbor）关系与邻接（Adjacency）关系是两个不同的概念。OSPF路由器之间建立邻居关系后，进行LSDB同步，最终形成邻接关系。

DR/BDR

• 在MA，广播型网络中，一个广播域必须有一个DR
• 在广播型及NBMA网络上，非DR BDR路由器之间只能建立邻居关系，不能建立邻接关系。非DR/BDR路由器与DR/BDR路由器之间会建立邻接关系，DR与BDR之间也会建立邻接关系。

DR与BDR的背景

• MA（Multi-Access）多路访问网络有两种类型：广播型多路访问网络（BMA）及非广播型多路访问网络（NBMA）。以太网（Ethernet）是一种典型的广播型多路访问网络。
• 在MA网络中，如果每台OSPF路由器都与其他的所有路由器建立OSPF邻接关系，便会导致网络中存在过多的OSPF邻接关系，增加设备负担，也增加了网络中泛洪的OSPF报文数量。
• 当拓扑出现变更，网络中的LSA泛洪可能会造成带宽的浪费和设备资源的损耗。

DR与BDR的介绍与选举

• 为优化MA网络中OSPF邻接关系，OSPF指定了三种OSPF路由器身份，DR（Designated Router，指定路由器）、BDR（Backup Designated Router，备用指定路由器）和DRother路由器。
• 只允许DR、BDR与其他OSPF路由器建立邻接关系。DRother之间不会建立全毗邻的OSPF邻接关系，双方停滞在2-way状态。
• BDR会监控DR的状态，并在当前DR发生故障时接替其角色。

• 选举规则：OSPF DR优先级更高的接口成为该MA的DR，如果优先级相等（默认为1），则具有更高的OSPF Router-ID的路由器（的接口）被选举成DR，并且DR具有非抢占性。

OSPF的网络类型

• 建立邻居关系两端的接口类型一点要一样

路由器的类型

OSPF的配置命令

[Huawei]ospf [process-id|router-id router-id] （系统视图）创建并运行ospf进程
[Huawei-ospf]area area-id 创建并进入ospf区域
[Huawei-ospf-1-area-0.0.0.0]network network-address wildcard-mask 指定运行ospf的接口
[Huawei-GE1/0/1]ospf cost cost	配置ospf接口开销
[Huawei-ospf-1] bandwidth-reference value	设置OSPF带宽参考值
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0] ospf dr-priority priority	设置接口在选举DR时的优先级

• 通配符指定运行接口方式：手动通过通配符指定一个集合，查看接口ip地址是否在这个集合中，如果在则开启，不在则不开启接口。