OSPF路由协议及综合小实验

什么是OSPF路由协议？

OSPF：开放式最短路径优先协议，是无类别链路状态型协议，30min周期更新+触发更新。是以组播（224.0.0.5/224.0.0.6）的形式更新。度量为cost值。由于其基于拓扑进行收敛，故更新量很大，为保障收敛的速度和在中大型网路中生存，需要结构化的部署。
那么结构化的部署需要：1.良好的地址规划，2.区域设计

OSPF多方面介绍

OSPF的数据包类型

1.hello包：相邻路由器间的收发，关系的建立，周期的保活，默认10s周期，并携带router-id进行交互
2.DBD数据库描述包：本地的LS数据库所有信息的目录
3.LSR链路状态请求包：用于向对端询问
4.LSU链路状态更新包：携带LSA具体的信息
5.LSack链路状态确认包
注：
1.router-id为每台路由器在OSPF协议中的名称，要求格式相同，全网唯一，使用的是IPV4地址格式。router-id名可以随意取，只要合法就行
2.LSA----链路状态通告，含有具体的拓扑或路由信息，基于LSU进行传递

OSPF的状态机和图解

1.一开始都是DOWN的状态 ，一旦接收到其他设备发送过来的hello包进入下一个状态机Init

2.Init：初始化，如果接收到的hello包中存在本地的router-id，进入下一个状态机2-way

3.2-way ：双向通讯，邻居关系建立的标志，如果满足以下条件，则进入下一个状态Exstart

条件：若点到点网络，邻居间直接进入下一个状态机。在MA网络中将进行DR/BDR选举，执行时间为40s，非DR/BDR间不能进入下一个状态机。（可以不需要BDR，但在一个area中一定得有DR）

4.Exstart：预启动，使用不携带目录信息的DBD包进行主从关系的选举，router-id数值大为主，优先进入下一个状态机Exchange-----排序

5.Exchange：准交换，使用携带目录的DBD包进行共享，有主人先进行，随从在收到主人的DBD包后再发出DBD包，谁先发完，先进入下一个状态Loading

6.Loading加载：对比DBD目录后，基于本地未知的LSA信息，使用LSR向邻居发出请求，邻居使用LSU来进行未知LSA内容的共享应答，本端在收到LSU携带的LSA信息后需要LSack确认，加载过程完成后，邻居间的数据库一致。进入Full状态

7.Full：邻接（毗邻）关系建立的标志

OSPF的工作过程

启动OSPF的配置完成后，直连的邻居间通过组播收发hello包，建立邻居关系，生成**邻居表**，之后进行条件匹配，条件不满足的邻居间将维持为邻居关系，仅通过hello周期保活即可。条件匹配的邻居间将进一步发展为邻接关系。从邻居到邻接的过程中先使用DBD包进行主从关系的选举，目的在于有序进行数据的共享；再使用携带数据库目录的DBD包，共享本地数据库目录，之后邻居基于所有的目录比对出本地未知的LSA目录，再使用LSR进行查询，把请求发给邻居，对端使用LSU进行回复，本地使用LSack表示确认。总的来说：使用DBD、LSR、LSU、LSack来获取本地未知的LSA信息，生成数据库表 （LSDB）
LSDB：链路状态数据库，所有LSA的集合
之后当网络中所有路由器的数据库同步完成后，邻接关系建立， 本地基于数据库生成有向图，再将有向图转换为最短路径树，之后以本地为起点计算本地到达所有未知网段的最短路径，然后将其加载到路由表上。
收敛完成，之后仅hello包每10s周期保活邻居关系，每30min邻接间再使用DBD周期比对一次数据库目录，进行数据库的清查，查漏补缺。

当在OSPF协议下结构突变：

1.新增网段：直连新增网段的设备直接使用LSU向本地所有的邻接进行触发更新，收到的邻接需要ack确认。

2.断开网段：直连断开网段的设备直接使用LSU向本地所有的邻接进行触发更新，收到的邻接需要ack确认。

3.无法沟通：每10s一个hello包，4次hello时间的一个dead time，超过40秒，则丢弃该设备上的路由。断开邻居或邻接关系

OSPF的基础配置

OSPF的基础配置（存在反掩码）
[r1]ospf 1 router-id 1.1.1.1 启动ospf时，可以定制进程号和router-id（router-id随便起）
进程号仅具有本地意义，默认为进程1，router-id的格式为IPV4地址，要求全网唯一。
宣告：1.区域划分，2.激活，3.共享接口的拓扑或者路由
[r1-ospf-1]area 0
[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.1.1.1 0.0.0.0   （精确找）
[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 12.1.1.0 0.0.0.255  （范围性找）
区域划分规则：
1.星型结构---区域0位骨干区域，大于0为非骨干，所有的非骨干区域必须直连到骨干
2.ABR区域边界路由器，两个区域互联时，必须基于ABR进行

当启动配置完成后，邻居间收发hello包，建立邻居关系，生成邻居表，邻居间的hello包中有5个参数必须完全一致，否则无法建立邻居关系。1.区域id  2.认证字段  3.hello，dead time   4.特殊区域标记  5.华为设备还要求直连邻居间接口配置的ip地址其子网掩码长度一致
[r1]display ospf peer 查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，进行条件的匹配，匹配失败将维持邻居关系，仅hello包周期保活既可，匹配成功可以建立邻接关系，在建立邻接关系的过程中，将使用DBD、LSR、LSU、LSack来获取本地所有未知的LSA信息，与邻接同步出一样的数据库表（LSDB）
LSDB---链路状态数据库，所有LSA的集合
[r1]display ospf lsdb 查看数据库表
display ospf lsdb router
当邻接关系间数据库同步完成后，本地基于数据库转换为有向图，之后将有向图转换为最短路径树型结构，在树型结构中以本地为起点，计算到达所有未知网段的最短路径，然后将它们加载到本地的路由表中。-----收敛完成。
[r1]display ip routing-table protocol ospf
在华为设备中，ospf的优先级为10，度量为cost值
cost值=参考带宽/接口带宽，ospf优选cost值之和最小的为最佳路径
若接口带宽大于参考带宽，cost值为1，将可能导致选路不佳，可以手工修改设备的参考带宽
[r1]ospf 1
[r1-ospf-1]bandwith-reference 1000 单位为兆，整个网络所有设备需要一致

OSPF的扩展配置
1.手工认证：
[r1]int g0/0/1
[r1-g0/0/1]ospf authentication-mode md5 1 cipher 123456
在直连邻居的接口上配置，邻居的认证模式，编号，密码必须完全一致
2.沉默接口：
[r1]ospf 1
[r1-ospf-1]silent-interface g0/0/2
3.区域汇总：
[r1]ospf 1
[r1-ospf-1]area 0  本地通过该区域的拓扑信息，计算所得路由共享给其他区域时进行汇总。
[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]abr-summary 1.1.0.0 255.255.252.0
									总网段    子网掩码
4.修改参选接口的优先级：
[r1]interface g0/0/0
[r1-GigabitEthernet0/0/0]ospf dr-priority 3
注：该选举是非抢占的，故在修改优先级后，不会重新选举，故在管理员确定可以重新选举时，重启所有设备的ospf进程后方可重新选举。
reset ospf process
Warming:The OSPF process will be reset.Continue?[Y/N]:y
要求所有设备必须在40s之内全部重启ospf进程
故建议做法：将DR，优先级修改为最大，BDR次大，其他所有设备修改为0放弃选举。
（可以没有BDR）
5.加快收敛  邻居间hello time 10s   dead time 40s
修改本端接口的hello time，本端dead time自动4倍关系匹配；对端需要手工再去修改，邻居的hello time与dead time必须完全一致，否则无法建立邻居关系；若hello time为10s，不建议在修改；
[r1]interface GigabitEthernet0/0/1
[r1-GigabitEthernet0/0/1]ospf timer hello 5
6.缺省路由 --- 边界路由器上，配置缺省指令后，将主动向内部发布缺省信息，之后内部所有路由器自动生成缺省路由指向边界路由器
[r4]ospf 1 
[r4-ospf-1]default-route-advertise always 

OSPF的扩展配置

1.从邻居成为邻接关系的条件，和网络类型相关
（1）点到点，一个网段物理上只能存在两个节点------串线链路上的HDLC/PPP技术。
（2）MA多路访问，在一个网段中物理节点的数量不限制。------以太网。
OSPF协议在点到点网络中，邻居间将直接建立为邻接关系。
在MA网络中，将进行DR(老大)/BDR(老二)选举，所有非DR/BDR之间维持为邻居关系，仅收发hello包。
选举规则：
先比较参选接口的优先级，数值大优；默认为1，取值范围0-255，若为0代表不参选。若优先级相同，则比较参选设备的router-id数值，大则优。

2.手工认证：直连邻居间进行认证配置后，可以实现设备间的身份核实，华为还可以对更新信息进行加密，保障更新的安全性。

3.沉默接口：用于连接终端设备的接口，被沉默接口将只能接收不能发送路由协议的信息，不能配置于连接邻居的物理接口，否则将无法正常建立ospf的邻居关系

4.区域汇总：ospf协议不支持接口汇总，因为在同一个区域传递的是拓扑信息，拓扑信息不能进行汇总配置，区域间的ABR（共享路由的路由器）在共享路由条目时可以汇总，故ospf支持的是区域汇总。

5.缺省路由：在连接外网的边界路由器上，配置缺省指令后，边界路由器将向内部发送缺省信息，之后内部所有运行OSPF协议的路由将自动生成缺省路由，指向边界路由器，若边界路由器需要缺省路由指向ISP，需要手工在边界路由器上配置静态缺省路由。

OSPF综合小实验

以下为实验要求：

1.规划网段和ip地址

2.给设配配置ip地址
3.使用ospf进行宣告，全网可达

4，保障更新安全

5.区域汇总

6.避免环路