网络工程师 HCIP 保姆级别之 OSPF 路由协议基础入门 上
首先，我们应该知道，路由器或者其它三层网络设备都是根据路由表转发数据包，而路由表项可通过手动配置和动态路由协议生成。
而ospf 就是现在实际工作中动态路由协议使用得最多的一种，今天就让我们由零开始，仔细一步步剥开深入了解这个路由协议吧。
唠叨一下，为什么有的人说ospf一辈子也很难完全搞懂，而初学者却觉得ospf很简单，学起来也就那几条命令，虽然不明白它的工作，但自己平常工作中也经常在用，玩得很6，但是，当你要往专业方向深入一点走，或者找一份薪资更好的工作，在面试官面前，你就6不起来了，毕竟作为一名专业的网络工程师，会用协议，也要了解其工作原理。
面试官也要问（ospf经常会问，自己实践出来的）。
所以，我们要抱着【知其然，知其所以然也】的态度，这样才能避免找工作时被刷。
目录
一 . 背景和概述
1. 路由协议分类
2. OSPF概述
3. OSPF优点
二. ospf基础概念
1.概念
2. OSPF三张表
3. OSPF 5 种类型的报文（面试可能会问）
三 . OSPF工作过程
1.大概步骤
2.工作详细步骤
3.七大状态：
废话不多说，直接来吧！
一 . 背景和概述
1. 路由协议分类
不知为何，照片上传就模糊
问：算法之间有何区别？
区别：
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地泛洪自己的路由表。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，然后再通告给其他相邻路由器。
简单来说
对于网络中的所有路由器而言，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网段至于方向在哪里，开销有多大它不知道，它只是按最短跳数来计算距离（最大距离15跳）。
链路状态路由协议 - LSA泛洪
链路状态路由协议通告的的是链路状态而不是路由信息。
运行链路状态路由协议的路由器之间首先会建立邻居关系，然后彼此之间开始交互LSA（Link State Advertisement，链路状态通告）。
举个例子：如果路由器A要访问路由器B。
运行距离矢量协议的话，它的度量值就是最短跳数，上面是3跳，下面是2跳，所以它会走下面的路径，可是，虽然路径是短了，但明显上面带宽更大，传输效率会更快，这样就白白浪费带宽了。
如果此时运行的是链路状态协议，那么它就会发送LSA包，计算详细的链路状态信息，从而走上面带宽更大的路径。
//最优路径的衡量值就是带宽，带宽越大，传输的数据才越多，例如上图R3，去往R2的路径是走R4。
2. OSPF概述
OSPF是IETF定义的一种基于链路状态的内部网关路由协议。目前有2个版本，针对IPv4协议使用的是OSPF Version 2（RFC2328）；针对IPv6协议使用OSPF Version 3（RFC2740）。
//就是我们实际工作中，接触的网络类型IP地址是IPv4，就选version 2就好，目前我们国内使用ipv4的还是比较多，IPv6还没真正应用开来。
3.ospf优点：
基于SPF算法，以“累计链路开销”作为选路参考值。
采用组播形式收发部分协议报文 //只有开启ospf的设备才会收到报文，节省开销。
支持区域划分：每个区域的路由器只保留本区域的链路状态信息（LSDB），这样可以使得路由器的链路状态数据库不会过大。 这也使得ospf能很好应用于大型网络。
支持对等价路由进行负载分担
支持报文认证
二. ospf基础概念
1.概念
Router ID
是一个32为的无符号整数，表现形式跟IP地址一样，但route ID 不是IP！
ospf正常工作必须配置router id，类似一个身份证，用于网络中标识具体的设备，要求不能重复。
实际工作中一般都是手工配。
区域
为了减小数据库LSDB的规模，然后让SPF计算更快速，所以采用划分区域。
度量值“COST”
Ospf计算度量值的方法 : 带宽/接口开销
//实际工作中一般都是手工写开销，“cost” =“开销”。
默认参考带宽为100Mbit/s
[AR4-ospf-1]bandwidth-reference //修改OSPF参考带宽值。
网络设备中没有小数概念，只有整数概念，当计算之后的取值有小数的时候只取整数位，没有四舍五入。
所有小于1的取值，都取1。
例：例如带宽100M，从路由器R1 访问PC 2，开销值为多少？
答：先计算接口开销值：8+2+6=16
那么ospf的开销就为 100/16 （开销值 = 带宽除以接口开销值）
2. OSPF三大表项
OSPF路由表，邻居表，链路状态表；
邻居表：显示了OSPF路由器之间的邻居状态，使用display ospf peer查看。
链路数据库表：LSDB会保存自己产生的及从邻居收到的LSA信息，本例中R1的LSDB包含了三条LSA，使用display ospf lsdb查看。
OSPF路由表: OSPF路由表和路由器路由表是两张不同的表。本例中OSPF路由表有三条路由。 OSPF路由表包含Destination、Cost和NextHop等指导转发的信息，使用display ospf routing查看。。
3. 5种类型的报文（面试可能会问）
OSPF报文直接采用IP封装，在报文的IP头部中，协议号为89。
报文：
Hello报文：用于发现和建立邻居关系。（目的地址224.0.0.5）
DD报文：主从关系协商，描述LSA的摘要信息。
LSR报文：请求特定的链路状态信息
LSU报文：发送详细的链路状态信息
LSA：用于确认报文
更详细一步
Hello包有一个确认机制：
A给B发送一个hello包，第一次里面邻居router-id为空。
B也给A发一个hello包，第一次同样为空。
A再给B发送一个hello包，这次里面写上我的邻居包含B( B 的router-ip)，因为上次B给A发过一次hello包，所以A这次发送的hello包里面携带着邻居B。
B收到hello包后看到里面已经有自己的信息，就确定了。
在以太网链路上，缺省时，OSPF采用组播的形式发送Hello报文（目的地址224.0.0.5）。
DD报文的作用：
- 发送空DD报文，选举主从关系，以保证DD报文传输的可靠性，这是必不可少的第一步， 没选举不传递LSA的摘要。
- 主从关系以router-id 大的为主
- 同步LSDB的摘要信息。
此处不明白没关系，下面在工作过程中会体现出来，更有助于理解，可以看完下面再回过头来看看。
三 . OSPF工作过程
1.大概步骤
- 每个设备都发送自己的LSA给其它设备。
- 每台发送DD报文进行主从选举。
- 每个设备都收集来自其它设备的LSA信息，形成自己的LSAB。
- 每个设备基于LSAB库，根据SPF算法进行计算，计算出一个以自己为根，无环，最短路径的“树”。
- 计算完成，生成ospf路由表。
2.具体工作详细步骤 ! ! ! (重要)
建立邻居关系
第一阶段 （hello报文）
设备刚刚都开始运行OSPF，还没发送任何报文，此时状态为 Down。
第二阶段 （hello报文）
R1开始向周围R2, R3 交互hello报文，此时hello报文里面携带的邻居router-id 为空（第一次），同样收到R2,R3 发来的hello报文，发现他们发来的hello报文里面携带的邻居中也没自己的router-id。
此时状态进入Init。
第三阶段 （hello报文）
发现其它设备发来的hello报文中有携带自己的router-id，进入2-way状态。
运行ospf的设备继续交互hello报文 ，例如 R1 此时收到R2的hello报文，发现R2发来的hello报文中里面有携带者自己的Router-id，R2也发现R1发来的报文中携带着自己的Router-id，此时进入2-WAY状态，标志建立邻居状态。
建立邻接关系
第四阶段 （DD报文）
设备开始互相发送空 DD报文，刚开始发送的DD报文中，主设备都为自己本身，通过一轮比较，router-id大的最终为主设备，小的为从设备，完成主从选举，此时为Exstart 状态。
第五阶段 （DD报文）
完成主从选举，进入Exchange状态。 开始发送LSA摘要信息的DD报文。可以大概理解互相为告诉周围设备，自己有哪些路由链路状态信息。
第六阶段 （DD报文）
开始请求自己没有的链路状态信息，进入loading状态。
第七阶段
完成所需链路信息的交互，形成ospf路由表，进入full状态，形成最终的邻接状态。
3.七个状态：
Down：没有发现任何OSPF邻居
Init：发现了OSPF邻居。
2-WAY：收到了OSPF邻居的hello报文。并且发现对方的active-neighbor有自身的RID。（DR,BDR选举）
Exstart：用于发送空的DD报文，相互进行主从选举。
Exchange：当主从选举确定之后，进入exchange状态发送有LSA摘要信息的DD报文。
loading：当收到了对方的DD报文之后，同时发现M=0，将会进入到loading状态，请求自身没有的LSA。
Full：当自身请求列表中，所有待接待的LSA，对方都发送过来之后，将会进入到full状态。
参考文档为菊花厂公开HCIP学习文档，大家可去自由去下载。
第二次写东西，不对的请多多指教，主要记录一下自己的学习过程，当然，如果还能帮到大家就更好了~