华为数通HCIP-OSPF基础
路由协议
作用：用于路由设备学习非直连路由；
动态路由协议：使路由设备自动学习到非直连路由；
分类：
按照算法分类：
1、距离矢量路由协议；（RIP、BGP）
只交互路由信息，不交互拓扑信息，运行距离矢量路由协议的路由器，只关心目的网段如何到达，无法得知网络结构；
拓扑信息：用于描述网络结构的信息（如接口带宽、接口类型等）
路由信息：目的网段以及掩码；
2、链路状态路由协议；（ospf、isis）
既交互路由信息，也交互拓扑信息，运行链路状态路由协议的路由器，可以得出全网的网络结构，并且计算出去往目的网段的最优路由，进行访问；
按照工作范围分类：
1、IGP（内部网关协议）-ospf、isis；
工作在一个AS内的动态路由协议，实现AS内部的互通；
会周期更新路由（ospf 1800s/次，超时时间为3600s；isis 900s/次 超时时间1500s）
2、BGP（边界网关协议）
工作在AS之间，实现AS之间的互通；
不会周期更新路由，只会触发式更新；
AS（自治系统/路由域）
定义：运行相同路由协议，具有相同管理规则的区域（一般为一个企业网）；
按照传递路由时是否携带掩码分类：
1、有类路由协议
路由传递时，无需携带掩码，对端收到后，根据网段的类别，自动生成掩码；
2、无类路由协议（ospf、isis、BGP）
传递路由时，会携带掩码
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ospf（开放式最短路径优先协议）
分类：链路状态路由协议、IGP、无类；
工作过程：
1、建立ospf邻居关系；
2、建立ospf邻接关系（同步LSDB）；
LSDB（链路状态数据库）：每台运行了ospf的路由器都会有一个LSDB，里面会携带自身的LSA；
LSA（链路状态通告信息）：携带自身的路由信息以及拓扑信息；
同步LSDB：邻居双方相互发送LSA，直至双方的LSDB完全一致，既包含自身的LSA，也包含对方的LSA；
3、每台ospf路由器都会根据同步完成的LSDB，进行spf计算，得出全网网络结构，算出去往每个目的网段的最优路由，放进路由表；
报文：
结构：ospf层——网络层——数据链路层
ospf工作在网络层，协议号为89；
报文发送方式：组播发送，组播地址224.0.0.5（所有ospf路由器均可以接收）、224.0.0.6（只有DR/BDR可以接收）
ospf层：ospf头部+报文详细信息；
其中ospf头部所有ospf报文都会携带，并且携带内容一致；
报文的详细信息：不同报文类型，携带不一致；
ospf头部详细信息：
1、版本：v2/v3，分别工作在ipv4/v6环境；
2、router id（发送端）
格式大小：跟ip地址完全一致；
作用：唯一标识一台ospf路由器（不能冲突）
获取方式：
（1）手工配置
[R1]ospf 1 router-id 1.1.1.1 //创建并且进入ospf进程1，并且指定router id为1.1.1.1
修改router id后，需要重启ospf进程才能使新的router id生效；
（2）如果没有手工指定，则会自动进行选举；
选举规则：先在loopback接口中，选择最大的一个作为router id；
如果没有配置loopback口，则在物理接口中选最大的一个作为router id；
在实际设备中，会选择最先启动的接口ip作为router id；
3、区域id（area id）
标识发送ospf报文的接口属于哪一个区域；
区域分类：骨干区域（area id=0）：必须要有
非骨干区域（area id=/=0）：可有可无
普通区域、特殊区域（stub、totally stub、nssa、totally nssa）；
区域划分：
基于接口进行划分；
划分规则：
（1）骨干区域必须要有，有且仅有一个；
（2）非骨干区域必须围绕着骨干区域建立，非骨干区域之间的互通，必须经过骨干区域；
4、认证信息：默认为空，如果配置了，两端需要认证通过才能建立ospf邻居；
分类：
1、hello报文
作用：用于发现、建立、维护ospf邻居（10s/次相互发送hello报文维持邻居），并且可以感知邻居的离开（超时时间为hello时间的4倍，默认为40s）；
携带内容：
（1）掩码：标识发送hello报文的端口的掩码；
（2）hello时间/超时时间
（3）DR优先级、DR与BDR的ip地址；
（4）活跃邻居列表：携带hello报文的发送者的邻居router id；
（5）option位：用于标识区域类型；
E=1 N=0 普通区域
E=0 N=1 NSSA、totally NSSA
E=0 N=0 STUB、totally STUB
2、DD（数据库描述报文）
作用：携带自身LSDB中所有LSA的摘要信息，用于告知邻居，自身的LSDB中包含哪些LSA；
携带内容：
（1）MTU：代表接口发送的最大的数据单元，默认位1500B；
（2）flags：
I：代表该DD报文，是否为本设备发送的第一份DD报文；
M：用于标识该设备后续是否还有DD报文需要发送；
MS：代表该DD报文的发送端，是否为主设备；
（3）序列号；
3、LSR（LSA请求报文）
作用：携带自身需要获取的LSA的摘要信息，用于在收到DD报文后，向邻居请求自身缺少的LSA；
4、LSU（LSA更新报文）
作用：携带LSA的详细信息，用于回应LSR的请求；
5、LSACK（LSA确认报文）
作用：携带LSA的摘要信息，用于在收到LSU报文后，进行回复，确认收到；
ospf邻居状态机（详细的工作过程）
1、down
ospf路由器刚运行的状态，在该状态下代表ospf路由器没有收到任何的ospf报文，但可以发送hello报文进行邻居发现；
2、init
ospf路由器收到hello报文，并且该hello报文的邻居列表不包含自身的router id，则进入该状态；
3、2-way
ospf路由器收到hello报文，并且该hello报文的邻居列表包含自身的router id，则进入该状态；
当双方都进入2-way状态，则ospf邻居关系建立完成；
会进行DR/BDR的选举，选举完成后进入下一个状态；
4、exstart
邻居双方会相互发送不携带lsa摘要信息的DD报文（空DD），用于确保后续同步LSDB过程的可靠性；
携带内容：MTU、m=1、i=1、ms=1、序列号（随机生成）
作用：1、用于选举主从路由器；
选举规则：router id大的为主；
2、协商MTU，如果不一致，则邻接关系无法建立，停留在exstart状态；
3、确定序列号，以主的序列号为准；
5、exchange
邻居双方相互发送携带自身LSA摘要信息的DD报文，用于告知对端自身的LSDB中含有哪些LSA；
过程：
（1）由从先发出DD报文，其中序列号，为主设备在exstart发送的DD报文的序列号；
（2）主设备收到从设备的DD报文后，自身需要发出的DD报文的序列号，为从设备发出的DD报文的序列号+1；
（3）从设备收到主设备发送的DD报文，自身需要发出的DD报文的序列号等于主设备发送的DD报文中的序列号
（4）双方发送的DD报文中的M位均为0时，代表双方的LSA摘要信息全部发送完成，进入下一个阶段；
6、loading
邻居双方相互发送LSR、LSU、LSACK报文进行LSDB的同步；
5s重传机制：如果ospf路由器发送LSR、LSU后，没有收到对应的回应，则会将该报文重新发送，5s/次；
当重传列表为空时，代表本设备没有需要请求的以及发送的LSA，则进入FULL状态；
7、full
进入该状态，说明邻接关系建立完成，开始计算路由；
DR/BDR
DR：指定路由器，一个网段中有且只有一个；
BDR：备份指定路由器，一个网段中有且只有一个；
DRother：一个网段中可以有0到多个；
作用：减少ospf邻接关系的数目，从而减少网络中报文交互的数目，从而节省链路资源；
原理：DR可以跟所有路由器建立邻接关系；
BDR可以跟所有路由器建立邻接关系；
DRother之间无法直接建立ospf邻接关系，它们之间会停留在邻居关系的状态，但可以通过DR/BDR完成LSDB的同步；
选举：
选举状态：2-way
选举报文：hello报文
选举规则：
（1）比较DR优先级，越大越优；（默认为1，可调范围0~255，其中0代表不参与选举）
（2）比较router id，越大越优；
特点：
1、不抢占：一旦网络中的DR/BDR确定，则除非它们故障，否则地位都不会改变；
2、有备份：BDR作为DR的备份，一旦DR故障，BDR马上成为DR；
选举时间：等待时间（wait time），默认为120s
等待时间选举过程：
1、当ospf路由器刚启动，就会开始计时，在等待时间计时结束前，该路由器不会参与DR/BDR选举，并且如果在此过程中收到hello中DR/BDR有携带ip地址，则直接承认它们的地位；
2、当等待时间计时结束后，才会开始进行选举，并且将自己的ip地址填充进hello报文的DR字段中进行发送；
优先级最大的ospf路由器，一定为DR——x
最先启动的ospf路由器，一定为DR——√
网络中必须有DR，但不一定有BDR；
interface GigabitEthernet0/0/0
ospf dr-priority 2 //修改接口的dr优先级为2
基础配置
1、创建并且进入ospf进程，指定router id
[R1]ospf 1 router-id 1.1.1.1 /只有第一次创建进程时，需要指定router id，后续再进入无需指定
2、进入区域视图（以区域0为例）
[R1-ospf-1]area 0
3、宣告网段
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.1.12.0 0.0.0.255 //以网段的方式进行宣告，网段后需要接反掩码（255.255.255.255-掩码得出）；
network 10.1.12.2 0.0.0.0 //以接口ip的方式宣告（精确宣告）
**只能宣告自身的直连网段；
display ospf brief //查看ospf摘要信息，其中包含router id、hello时间、DR信息；
display ospf peer brief //查看ospf邻居
开销
ospf开销=接口参考带宽/实际带宽；
越小越优；
GE/E——1
点到点链路——48
interface GigabitEthernet0/0/0
ospf cost 2 //修改接口开销为2
网络类型
作用：用于使ospf适应不同的底层链路；
底层链路 是否选举DR/BDR hello时间/超时时间 报文发送方式
广播型网络（MA） 以太网链路 选 10s/40s 组播发送：hello报文、LSACK、LSU；单播发送：DD、LUR
P2P 点到点链路 不选举 10s/40s 所有报文均为组播
NBMA 帧中继网络 选 30s/120s 所有报文均为单播
P2MP 无（需要手动调整） 不选举 30s/120s 组播：hello，其余报文均为单播
P2P网络不选举DR/BDR的原因：
P2P网络一般只有两端的两台设备，如果选举的话，一台为DR、一台为BDR，都会建立邻接关系，因此在P2P网络中选举DR/BDR，无法减少邻接关系的数目，并且还需要消耗选举的时间以及开销，因此没有必要选举；
因此一般P2P网络ospf邻居的建立时间会快于广播型网络；
针对只有两台设备相连的以太网链路，可以将其ospf的网络类型修改为P2P，无需选举DR/BDR，加快邻居关系建立的速度；
interface GigabitEthernet0/0/1
ip address 10.1.24.2 255.255.255.0
ospf network-type p2p //修改接口的网络类型为P2P；
邻居关系：
1、广播型网络：能跟P2P建立、修改hello时间一致后可以跟P2MP建立邻居关系；
2、P2P：可以跟广播型网络建立，修改hello时间一致后可以跟P2MP建立邻居关系；
ospf认证
作用：提高ospf网络的安全性；
原理：只有认证通过才能建立ospf邻居关系；
认证通过：认证类型以及用户名、密码要一致；
认证方式：
接口认证：配置在接口下；
区域认证：配置在区域下；
认证类型：
明文认证（simple）
特点：配置时只需要指定密码；
抓包时可以看得见密码；
直接根据密码进行认证，密码一致则通过；
认证过程简单、节省报文空间，安全性差；
密文认证：（MD5、keychain）
特点：配置时需要指定key id以及密码；
抓包时可以看不见密码；
根据hash值（通过key id、密码以及加密序列号进行hash计算得出）进行认证，密码一致则通过；
认证过程复杂，安全性高；
配置参数：
plain：查看配置时可以看见密码；
cypher：查看配置时无法看见密码；
配置：
interface GigabitEthernet0/0/0
ospf authentication-mode simple plain huawei //接口下配置明文认证，密码为huawei
ospf 1 router-id 2.2.2.2
area 0.0.0.0
authentication-mode simple cipher huawei //区域下配置明文认证，密码为huawei
interface GigabitEthernet0/0/0
ospf authentication-mode md5 1 plain huawei //接口下配置密文认证，key id为1，密码为huawei
当一个区域下配置了认证，同时接口下也配置了认证，则该接口以接口配置的认证为准；
keychain认证：
定义：一个keychain由多个key id以及对应的密码组成，可以在不同的时间，使用不同的key id以及密码，提高网络的安全性；
配置
[R3]keychain 1 mode periodic daily //创建钥匙串，设置认证的模式为周期，周期为按天；
key-id 1 //创建key id 1
key-string plain huawei //设置密码为huawei
send-time daily 00:00 to 12:00 //在每天的0点到12点，使用key id 1，密码huawei进行认证；
receive-time daily 00:00 to 12:00
key-id 2
key-string plain huawei
send-time daily 12:01 to 23:59
receive-time daily 12:01 to 23:59
interface GigabitEthernet0/0/0
ospf authentication-mode keychain 1 //接口或者区域下调用；
LSA
LSA摘要信息：唯一标识一份lsa；
ls type：代表lsa的类型；
ls id；链路状态id，不同类型的lsa，代表含义不一样；
adv router：产生该lsa的设备的router id；
单区域：使用1、2类lsa；
在一个区域内，最终所有该区域的ospf路由器都会同步LSDB；
lsa-1
route lsa
所有的ospf路由器都会产生(仅产生一份)；
传递范围：一个区域内；
防环：SPF算法；
摘要：
ls id：产生该LSA的设备的router id；
adv router：产生该LSA的设备的router id；
ls type：route
详细信息：
1、当设备存在p2p网络类型的接口时，会产生，描述p2p网络的拓扑信息；
link-type：p2p
link id：本设备通过P2P链路连接的对端的设备的router id；
data：接口ip；
开销：接口开销；
2、当设备存在广播型网络的接口时，会产生，用于描述广播型网络的拓扑信息；
link-type：transnet
link id：DR的ip地址
data：本接口ip
开销：接口开销；
**DR产生的transnet的信息，其中link id与data会一致；
3、当设备存在p2p网络类型的接口，或者存在宣告进ospf的loopback时，会产生，用于描述P2P网络以及loopback接口的路由信息
link-type：stubnet
link id：目的网段
data：掩码
开销：本设备去往该网段的ospf开销
4、当设备配置了v-link会产生；
link-type：virtual
link id：虚链路对端的ip
data：自身接口ip
开销：本设备去往对端开销
lsa-2
network-lsa
只有DR会产生，用于描述广播型网络的路由信息以及部分拓扑信息；
传递范围：区域内传递；
防环：SPF算法；
摘要信息：
ls type：network lsa；
ls id：DR的ip地址
产生者：DR的router id；
详细信息：
掩码；
加入进该网段的设备的router id；
display ospf lsdb //查看设备的ospf lsdb中的lsa的摘要信息；
display ospf lsdb router x.x.x.x //查看一类lsa的详细信息，其中x.x.x.x为需要查看的ls id
display ospf lsdb network x.x.x.x //查看二类lsa的详细信息，其中x.x.x.x为需要查看的ls id
FULL-SPF算法：
在网络刚启动ospf时，会进行计算；
定义：每台路由器，会根据自身收集到的区域内的一二类lsa，进行计算，画出SPF树，得出最优路由；
计算方式：
1、每台路由器都会把自己当成树根，进行计算，先查看自身产生的一类lsa，查看其中的拓扑信息；
根据开销，选择最小的拓扑信息，新增节点，如果link-type为transnet，新增的为伪节点，通过p2p类型新增的为实节点；
2、再根据新增的节点，去查找相关联的lsa，其中实节点，查找1类lsa，伪节点查找2类lsa，再继续新增新节点，直至网络中没有新节点增加为止；
3、在每个节点上，挂上路由信息，计算出最优路由；
区域间通信：
ABR（区域边界路由器）
定义：在骨干区域以及非骨干区域同时存在FULL邻接关系的ospf路由器；
lsa-3
由ABR产生，只携带路由信息；
传递范围：区域间；（除产生区域外的其他相邻区域，特殊区域除外）
产生过程：ABR会将区域内1、2类lsa中的路由信息，转成3类lsa在其他相邻的区域内传递，其他区域的设备收到后，会累加自身到ABR的开销，得出去往目的网段的路由；
摘要：
ls type：summary-lsa
ls id：目的网段；
产生者：ABR的router id；
详细信息：
掩码；
开销：产生该三类lsa的abr到目的网段的开销；
透传：
当ABR收到三类LSA时，会进行透传操作：
将产生者变为自己，开销修改为自身到目的网段的开销，在其他相邻的区域内传递（特殊区域除外）；
防环：
1、水平分割规则：
当ABR从非骨干区域收到三类LSA时，执行只接收，不计算的、不透传的操作；
接收的原因：（1）用于备份路径；
（2）需要在区域内同步LSDB；
2、LSA-1、2优于LSA-3
当ABR同时收到描述相同路由的1、2类lsa以及3类lsa时，会优选1、2类lsa，同时不会将收到的3类lsa进行计算以及透传，作为备份路径使用；
vlink（虚链路）
定义：配置在边界设备上，配置后相当于在配置的两端另外单独建立了一个骨干区域（area 0）的邻接关系；
原理：vlink两端设备会以单播的形式同步area 0的数据库，另外也是通过单播发送hello报文维持邻接关系；
作用：解决因区域划分不规则导致的无法互访的问题；
配置：
ospf 1 router-id 2.2.2.2
area 0.0.0.2 //进入双方共处的区域
vlink-peer 4.4.4.4 //指定对端的router id
display ospf vlink //查看vlink邻接关系的建立情况
配置的注意事项：
1、vlink无法跨区域建立，因为需要通过1类lsa（virtual类型的link type）定位对端的位置，单播发送lsa；
2、骨干区域不可以配置；
3、特殊区域不能配置
危害：
1、增加网络的复杂度；
2、存在环路隐患；
路由引入：
将一个协议的路由以另一个协议路由的形式，在另一个协议中传递；
ospf外部路由：
通过其他协议引入进ospf的路由，优先级默认为150；
ASBR（自治系统边界路由器）
指进行了外部引入的ospf'设备；
LSA-5
用于描述外部路由，携带路由信息；
由ASBR产生；
传递范围：整个ospf域，特殊区域除外；
防环：根据1、2、3、4类lsa的防环规则防环；
摘要信息：
ls type：external
ls id：目的网段；
产生者：ASBR的router id；
详细信息：
掩码；
开销：外部开销；
外部开销：ASBR在进行路由引入时，指定的开销，默认为1；
内部开销：需要访问外部路由的设备到ASBR的开销；
type：代表开销计算方式，分为type 1以及type 2，默认为2；
type 2：直接比较外部开销，比不出来再比较内部开销，路由表上，只呈现外部开销；
type 1：直接比较内外开销之和，路由表上，呈现内部开销+外部开销之和；
为什么需要区分type 1以及type 2：可以在进行选路时，更加灵活控制流量走向；
tag：路由标记，用于匹配路由，默认为1
FA地址（转发地址）
默认为0.0.0.0
作用：解决次优以及环路的问题；
置位条件：
1、ASBR发送lsa-5的接口，跟它自身访问外部路由的出接口为同一接口；
2、上述接口宣告进ospf，并且没有静默；
满足置位条件后，FA会被置位为外部路由的下一跳；
原理：
1、当FA地址为0时，ospf设备通过4类lsa找到ASBR的位置去访问外部路由；
2、当FA地址不为0时，ospf设备直接通过1、2、3类lsa找到FA地址，从而访问外部路由
ospf 1 router-id 5.5.5.5
import-route static cost 2 //引入外部路由时，修改外部开销为2
import-route static cost 2 type 1 //修改开销计算类型
import-route static tag 10 //为引入的路由打上tag 10
display ospf lsdb ase 6.6.6.6 //查看5类lsa的详细信息；
LSA-4
作用：携带ASBR的router id（位置信息），其他ospf设备会根据该lsa找到ASBR，从而访问外部路由；
摘要：
ls type：asbr
ls id：ASBR的router id；
产生者：ABR的router id；
传递范围、防环规则、透传均跟lsa-3一致；
产生过程：
1、当一台ospf路由器引入了外部路由后，它产生的1类lsa中的option位asbr位置位为1；
2、同区域的ABR收到ABSR产生的1类lsa后，则会为该ASBR产生lsa-4，在其他相邻的ospf区域内传递（特殊区域出外）
特殊区域：
作用：保护性能较差的设备；
对性能要求：ASBR>ABR>骨干区域中间设备>普通区域中间设备>特殊区域中间设备；
1、stub区域
特点：不允许存在4、5、7类lsa；
当一个区域配置为stub区域时，该区域的ABR会下发一条描述默认路由的3类lsa，在stub区域内传递，该区域的设备就可以学习到默认路由，用于访问外部路由；
配置：
ospf 1 router-id 3.3.3.3
area 0.0.0.2
stub //把区域2，配置成stub区域，注意整个区域的所有设备均需要配置；
2、totally stub区域
特点：不允许存在4、5、7类以及明细的3类lsa；
当一个区域配置为totally stub区域时，该区域的ABR会下发一条描述默认路由的3类lsa，在totally stub区域内传递，该区域的设备就可以学习到默认路由，用于访问其他区域的路由以及外部路由；
配置：
ospf 1 router-id 3.3.3.3
area 0.0.0.2
stub no-summary //把区域2，配置成totally stub区域
缺陷：stub区域无法引入外部路由；
3、nssa区域
特点：不允许4、5lsa存在；
当一个区域配置为nssa区域时，该区域的ABR会下发一条描述默认路由的7类lsa，在nssa区域内传递，该区域的设备就可以学习到默认路由，用于访问其他区域引入外部路由；
nssa区域可以引入外部路由，引入的路由会以7类lsa的形式在nssa区域内传递；
当nssa区域的ABR在本区域收到7类lsa时，会进行7转5的操作：将类型修改为5类，产生者变为自己，在其余的ospf区域中传递（特殊区域除外），在其余区域的设备严重，该ABR为对应外部路由的ASBR；
当nssa区域中存在多台ABR时，只有router id大的可以进行7转5
lsa-7
用于描述在nssa区域内引入的外部路由，携带路由信息；
传递范围：nssa区域
摘要：
ls id：目的网段；
产生者：ASBR的router id；
type：nssa
详细信息：
掩码；
外部开销
开销计算类型
tag
FA地址（一般不为0）
选举规则：
（1）先看是否满足lsa-5的fa地址置位条件；
（2）在宣告进ospf中的loopback接口中选择最大的ip地址
（3）在宣告进ospf中的物理接口中选择最大的ip地址
作用：防止在nssa区域中存在多台ABR的情况下，只有一台进行7转5时，出现的次优路径问题；
配置：
ospf 1 router-id 3.3.3.3
area 0.0.0.2
nssa //把区域2，配置成nssa区域
4、totally nssa
特点：在nssa区域的基础上，进一步过滤了明细的三类lsa，ABR在下发一条描述默认路由的3类lsa，用于访问区域外的路由；
配置：
ospf 1 router-id 3.3.3.3
area 0.0.0.2
nssa no-summary //把区域2，配置成totally nssa区域
ospf路由汇总
作用：减少路由表/LSDB规模
分类：
1、在ABR上实现，针对lsa-3生效；
ospf 1 router-id 2.2.2.2
area 0.0.0.1 //进入产生3类lsa的区域；
abr-summary 1.1.1.0 255.255.255.0 //进行路由汇总，汇总的结果为1.1.1.0/24
可选参数：not-advertise（汇总不通告），将汇总后的路由进行抑制，起到过滤路由的效果；
2、针对引入路由，在ASBR上实现
ospf 1 router-id 3.3.3.3
asbr-summary 4.4.4.0 255.255.255.0 //进程下进行汇总，如果存在nssa区域，则可以选择在ASBR或者是NSSA区域中进行7转5的ABR上做
静默接口
作用：使接口不发送hello报文，但不影响该接口的网段通告出去；
应用：用于连接终端设备的接口；
配置
ospf 1 router-id 1.1.1.1
silent-interface GigabitEthernet0/0/1
影响ospf邻接关系建立因素
1、版本需要一致；
2、router id不能一致；
3、区域id要一致；
4、如果配置了认证，认证需要通过；
5、掩码要求一致（p2p网络不检查该项）
6、hello/超市时间一致；
7、option中的E以及N位要一致（区域类型要一致）
8、接口不能被静默
9、MTU要一致；
10、网络类型：广播型与p2p网络可以建立full的邻接关系，但是路由计算会出问题（用的lsa不一样，无法正常计算SPF树）；