我的HCIA笔记（十三）
春节佳节已经过了一大半啦~各位C站上的小伙伴们有没有胖了呢？每逢佳节胖三斤呐，我都觉得不胖几斤都对不住妈妈给我做的各种好吃的鸭~时间也过去了这么久，我的笔记专栏也写到了第十三篇啦~从最开始的连编辑器都用不来的小白，到现在可以基本使用编辑器编写笔记，也学会了使用思维导图，年前也总结了我学习到的一些基础知识，现在也开始了我的年后的学习，也开始继续更新我的笔记啦~这一节要更新的是OSPF协议，怎么说呢，其实难度还是有些难的，一些网络小白来说其实是蛮难搞懂的，我也是费了好大的劲才搞懂，希望大家在看完这篇笔记之后能达到基础了解的一个程度。
简单认识OSPF协议
OSPF协议用于形成动态路由
Open Shortest Path First，开放式最短路径优先协议，基于链路状态的内部网关路由协议。
动态路由协议（根据应用场景分类）：
1 .IGP协议：内部网关协议，AS内部 --->OSPF 、 IS-IS（运营商内部会使用）。
2.BGP协议：外部网关协议，AS外部 （BGP协议用于区分内部还是外部协议）
#AS：自治系统，是由一个管理者构建的网络系统，有编号，公有AS需要申请，私有AS不需要申请。
运行相同的IGP协议，策略比较单一。
在一个AS内部运行相同的IGP协议，策略比较单一。
OSPF协议：
基于链路状态的算法，“SPF算法”，最短路径优先算法，基于端口建立连接、发送消息。
发出的信息内容：信息的产生者、产生者的链路状态、链路产生的开销等。
使用OSPF协议的每个端口信息是共享的，产生者不会因为被哪台设备包装而改变，也就是说每台设备收到的消息就是最初的消息状态，相当于信息的产生者发送了一个广播。
SPF算法：最短路径优先算法。
运行OSPF的设备会产生参数：
LSA：链路状态通告。
LSDB：链路状态数据库；存放LSA的地方 。
两台设备相互发送LSA需要先确定是否为邻居或邻接关系，保证之后的数据同步。
过程：建立邻居关系；同步LSA,建立LSDB表；SPF算法计算路由路径，产生路由表。
OSPF衡量路径最优是基于带宽的。
OSPF报文封装在IP报文中，协议号为89.
IPv4下的version2版本2的Ospf报文格式（5种）：
- hello报文
- DD报文（database description）
- LSR报文(link state request)
- LSU报文(link state update)
- LSACK报文(link state avknowledgement\)
OSPF采用E2封装之后的格式
| IP Header |
OSPF protocol packet |
protocol：89
Source IP ：发送报文的出接口地址
Destination IP：224.0.0.5；224.0.0.6；以组播的形式在设备中传输数据；TTL=1；
OSPF报文在一个广播域下传递数据。
在每个接口建立连接前需要先发送组播报文，确认自己所在的广播域里面有没有自己的邻居或者邻接关系。
在发送组播数据时，ttl=1，也就是说只发送一次，确认关系之后会形成相应的表项。
在这一过程中可以称之为物理意义上的“泛洪”。
组播报文是在同一个区域（广播域）下发送。
OSPF的配置参数（4种）：
- OSPF的进程号：process-ID；在本设备中标识OSPF的进程，一个设备有一个进程号，一台设备上的OSPF协议可以多开几个进程。该进程号本地有效。只在本地进行标识。
- OSPF的路由器ID：router-ID；标识路由器，该号一经确认，除非设备被重置或者进程被重置，否则不会改变。是32位的二进制数。
OSPF的router id和设备的router id不一样。
router-ID的配置方式：1.人为配置；
2.自动产生；
系统的router-ID，设备会自动产生，会设置为设备上第一个UP的接口，若多个接口同时UP，会设置为最大的地址。
Display router id 只能查看该设备的router id。
Display ospf peer 可以查看ospf的邻居关系。
3.OSPF的区域号：area；区域号相同则为同一区域；LSA的同步条件：在同一区域；LSA同步之后才会同步LSDB。
骨干区域为区域0；是OSPF里面必须要有的区域，各区域都要与其互联。
非骨干区域为区域1、2、3…；统称为非0区域，这些区域可以相互间不连通，不建立邻居或者邻接关系。
SPF算法会在同一区域内防环，整个拓扑结构是通过是否为骨干区域防环。
同区域号的作用：设备间互相同步LSA以及LSDB信息。
一个区域内可以有多个路由器/广播域。
不同区域通过设备互联，但是不会同步LSDB，也就是说只会建立邻居关系。
相连的设备同时运行OSPF协议，并且处于同一区域才会互相同步LSDB。
LSA同步的前提是处于同一个区域。
4.OSPF建立关系：
OSPF信息传递、交互都是通过接口来宣告，建立关系的。
network：宣告；完成OSPF的基本配置。
宣告方式：
1.区域下宣告：【区域0模式】network 接口信息 反掩码信息
取消宣告：
一次性宣告该设备所有接口在OSPF中：【区域0】network 0.0.0.0 0.0.0.0
2.接口下宣告：【接口模式】ospf enable 10 area 0
接口下宣告的前提是全局开启了OSPF协议，建立了该进程，创建了区域0。
进程号可以在不同的接口下宣告。
反掩码：255.255.255.255—255.255.255.0=0.0.0.255（使用全1减去该地址的掩码信息）
只有重启OSPF进程之后之前的设置才会生效。
hello报文：
hello报文存在于前三种状态，用来发现和维持OSPF的邻居关系。
DD报文存在于Exstart、Exchange两种状态，DD报文是一种单播方式，只能在两台设备之间发送报文，用于描述LSDB的摘要信息。
LSR、LAU、LSACK三种报文在loading状态下同步LSDB。
最终到达full状态，建立邻接关系。
OSPF状态（7种）：
- Down
- Init
- 2-way （处于该状态，建立邻居关系）
- Exstart
- Exchange
- Loadig
- Full （处于该状态建立邻接关系）
hello包：
down：并没有发现任何设备。
init：收到了对方的hello包，但是没在active-neighbor看到自己的RID。
2-way：收到了对方的hello包，并且在active-neighbor中看到了自己的RID。
Exstart:进行主从关系的选举，在该状态下，使用DD报文进行选举，此时是空DD。
Exchange：发送的OSPF的DD报文中，携带LSA的摘要信息，进入该状态。
Loadig：通过查看DD报文，得知本地没有LSA信息，发送报文开始请求。
LSR：请求自己所需的LSA（摘要）
LSU：向对方发送请求的LSA（详细信息）
LSACK：已经收到对方的LSU
Full ：所有的LSU都确认之后，双方达到FULL状态。
建立邻接关系
进行LSDB同步前需要先进行主从选举，保证同步时的可靠；尽量不同步相同信息；
在exstartt状态下发送DD报文，选举主从关系，首先发送一组不携带任何数据的空DD报文选举主从，之后交互摘要
发送空DD报文在2-way状态建立邻居关系之后发送。
路由器使用DD报文来进行主从路由器的选举和数据库摘要信息的交互。
DD报文包含LSA的头部信息，用来描述LSDB的摘要信息。
DD seq：DD报文序列号，按照主设备使用。
LSR(链路状态请求报文)用于向对方请求所需的LSA；
LSU（链路状态更新报文）用于向对方发送其所需的LSA;
LSACK（链路状态确认报文）用于向对方发送收到的LSA的确认。
LSDB同步后进入full状态。
邻居关系和邻接关系的区别：
- 邻居关系只发送hello包。没有交互LSA，设备之间为邻居关系无法进行路由计算。
- 邻接关系根据SPF算法计算路由。
只要双方都是2-way状态才会建立邻居关系，双方达到full状态建立邻接关系。
主从关系的确定：比较两者的RID，大的为主，小的为从。
同一个广播域中，路由器的数量过多，建立的邻接关系越多，交互的报文越多，占用的链路带宽越多，影响设备的处理性能。
邻接关系的数量：n*(n-1)/2；n:在一个广播域中运行的ospf的路由器数量。
DR、BDR的认识：
DR：指定路由器
BDR：备份指定路由器
DR-OTHER:非指定/备份路由器
为了保证DR的稳定性，保障在DR故障之后网络不会出现太长的故障时间，提前选举BDR，在DR失效之后，BDR成为DR，重新选举BDR。
当网络中存在DR，但是没有BDR，会从网络中选出新的BDR。
DR和BDR不允许被抢占，在网络拓扑结构中选出DR和BDR的情况下，即使是有了新设备的加入，为了保护网络的稳定性，不会重新选举。
DR/BDR之间都会建立full邻接关系。
DR-OTHER之间只会建立2-way邻居关系。
在一个广播域中只有一个DR，和其他运行了ospf协议的设备建立了邻接关系，其他设备之间只需要建立邻居关系即可。
设备与DR和BDR都会建立邻接关系，使得在DR故障之后，整个网络结构还能运行。
以太网链路默认是BMA（广播型网络）类型，必须要选举DR、BDR。
接口决定网络类型。
选举DR、BDR原则：越大越优
- 接口优先级（在hello包中），默认为1，0~255。如果人为修改为0，则不参与选举。
- 设备的RID（在通用头部中），
选举DR、BDR时间：
- 已知网络中的所有路由器。
- 没有进行数据交互之前（2-way之后，exstart之前）。
选举时，会先选举BDR，如果环境中没有比BDR还大的设备，就把BDR选为DR，再选举一个BDR；反之，最大的设备就为DR。
DR可以减少广播型网络中的邻接关系的数量。
在一个BMA网络中，接口优先级最大的设备不一定成为DR，要看接入时间。
选举时间：40s，4次hello包的发送时间，在40秒之内选举出DR和BDR。
接口开始运行OSPF，就开始选举DR和BDR。
DR和BDR的选举发生在2-way状态下，保证在一个广播域之内减少无用的泛洪的OSPF报文的流量。
主从选举发生在exstart状态，保证数据库同步时的可靠、有序。
主从关系是两台设备之间选举；DR、BDR是在整个网络中选举。
ENSP小实验——建立两种关系以及选举出该网络结构中的DR和BDR_m0_58475926的博客-CSDN博客
今天的笔记就到此结束啦，有什么不正确的地方看到的兄弟们要及时告诉我呀，我好改正一番呐~
TIPS：OSPF协议的简单认识；选举主从关系和DR、BDR的过程以及两者的区别；小实验选举DR、BDR；宣告方式；OSPF的五种报文、七种状态，两种关系建立的过程。