OSPF动态路由协议
OSPF动态路由协议
一．OSPF：开放式最短路径优先协议
无类别链路状态型IGP协议 组播更新：224.0.0.5/6 支持等开销负载均衡
生成的路由条目优先级10，使用cost值作为度量；
链路状态型协议最大的问题，在于邻居间传递拓扑信息，更新量巨大，故非常消耗设备的带宽和计算资源，不能在中大型网络生存；因此OSPF协议需要结构化的部署-- 区域划分、合理ip地址规划
支持触发更新；每30min进行一次周期更新。
- OSPF的数据包类型
Hello 包 -- 用于邻居的发现、建立、周期（10s）保活
DBD--数据库描述包 --- 本地数据库的目录信息
LSR--链路状态请求包 --- 问询本地未知的LSA信息
LSU-- 链路状态更新包 ---- 共享具体的LSA信息的数据包
LSack--链路状态确认包
LSA（链路状态通告）-- 不是数据包，是OSPF协议对拓扑或者路由信息的称呼
- OSPF的状态机
Down 一旦接收到其他设备发出的ospf-hello包，进入下一状态
Init 初始化 接收到的hello包，若存在了本端的RID，进入下一状态
2way 双向通讯 邻居关系建立的标志
条件匹配：进行DR/BDR选举，非DR/BDR之间不能进入下一个状态
Exstart预启动 使用未携带数据库目录的DBD包，进行主从关系的选举，RID数值大者为主，优先进入下一个状态，其意义在于排序后面的DBD包，避免同时收发对网络资源单点时间的过大占用。
Exchange 准交换 主先使用携带数据库目标的DBD共享信息，从在收到主的DBD包后，才能共享从的目录信息。
Loading 加载 查看完其他设备的目录后，就本地未知的LSA信息，使用LSR请求对端具体信息，对端使用LSU更新包将这些查询的LSA信息应答回来，最后本地使用LSack来确认接收--- 使用LSR/LSU/LSack获取本地未知的所有LSA信息
Full 转发 --- 邻接（毗邻）关系建立的标志
- OSPF的工作过程
启动配置完成后，ospf协议将向本地所有已宣告的接口，组播224.0.0.5发送hello包，包中携带本地的RID，以及认识的邻居RID；通过收发hello，认识新的邻居，建立邻居关系；生成邻居表。
邻居关系建立后，进行条件的匹配，匹配失败的邻居间，保持为邻居关系，仅hello周期保活即可；
条件匹配成功者间，可以建立邻接关系。邻接关系间的路由器，使用DBD包进行主从选举、进行数据库目录的共享，使用LSR/LSU/LSack来获取本地未知的所有的LSA信息；完成本地的数据库表的建设（LSDB--链路状态数据库，及本地的数据表-表中装载所有本地及从邻接关系处学习到的LSA --- LSA链路状态通告-具体的拓扑或者路由信息）
当本地的数据库建立完整后，本地将基于数据库中所有的LSA，进行SPF算法计算；将LSA整理为有向图，然后将有向图转换为最短路径树；然后将本地定义为树根，计算到达所有未知网段的最短路径；之后将所有未知网段最佳路径，加载于本地的路由表中；
收敛完成后，仅hello包周期保活邻居关系即可。再每30min，邻接关系周期比对一下数据库目录，查漏补缺。
- 新增网段-- 直连新增网段的ospf路由器，直接使用LSU，将新增网段的LSA信息共享给本地所有的邻接，对端需要ACK确认；之后邻接将继续把该信息共享它的其他邻接，直至扩散到全网。---触发更新
- 断开网段--直连断开网段的ospf路由器，直接使用LSU，将断开网段的LSA信息共享给本地所有的邻接，对端需要ACK确认；之后邻接将继续把该信息共享它的其他邻接，直至扩散到全网。---触发更新
- 无法沟通 --- hello time默认10s一周期；dead time 为hello time 的4倍；若连续4个hello周期均未收到对端邻居的hello包，标志着邻居、邻接关系断开，删除信息。是否可以再重新建立关系，关注hello包的收发；
- OSPF的基础配置
1）初始化
[r1]ospf 1 router-id 1.1.1.1 启动时，可以定义进程号，仅具有本地意义，默认为1；
同时可以定义RID；
[r1-ospf-1]
2 ) 区域划分宣告：
[r1-ospf-1]area 0
[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.1.1.0 0.0.0.255
[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 12.1.1.1 0.0.0.0
OSPF使用反掩码来定义宣告地址范围；
激活-该接口可以收发ospf信息 被宣告接口的信息可以共享给其他设备
ABR路由器的配置命令：
ospf 1 router-id 2.2.2.2
area 0
network 2.2.2.2 0.0.0.0
network 12.1.1.2 0.0.0.0
area 1
network 23.1.1.1 0.0.0.0
区域划分规则：
- 星型拓扑-- 中心点为骨干区域，编号0；大于0为非骨干区域；非骨干区域必须直接连接到骨干区域
- 区域间，依赖ABR进行互联 ABR--区域边界路由器 直连邻居间的接口必须在同一个区域，否则无法建立邻居关系
RID==router-id，每台路由器的ospf协议中，均需要一个全网唯一的ID号，用于区分；
该ID格式为IPV4地址格式； 该地址的生成规则--- 手写、 环回接口上取最大数值的ip、物理接口最大数值的ip
启动、宣告配置完成后，邻居间收发hello包，建立邻居关系，生成邻居表；
邻居关系建立后，进行条件匹配，匹配失败保持邻居关系，仅hello包周期保活；匹配成功，将使用DBD/LSR/LSU/LSack来获取本地未知的LSA信息，完全数据表的同步
数据表--- LSDB表
数据表完整后，本地启用SPF算法，计算本地到达所有未知网段的最短路径，然后将其加载于本地的路由表中：
OSPF协议产生的路由条目，其优先级为10；度量为cost值
cost值= 开销值 = 参考带宽/接口带宽
OSPF协议优选整段路径cost值之和最小
注：OSPF协议的默认参考带宽为100M；若接口带宽大于参考带宽，cost值为1；
因此在个别网络中可能出现选路不佳的情况；
可以手工修改参考带宽
[r1]ospf 1
[r1-ospf-1]bandwidth-reference ?
INTEGER<1-2147483648> The reference bandwidth (Mbits/s)
[r1-ospf-1]bandwidth-reference 1000 修改本地的参考带宽为1000M
注：一旦修改，全网所有ospf路由器需要修改为一致
- OSPF的扩展配置
【1】邻居关系成为邻接关系的条件
是否能从邻居关系，建立为邻接关系；关注网络类型
MA网络--一个网段内的节点数量不限制
若一个网段内存在多台路由器，那么两两间均建立邻接关系，必然出现大量的重复数据对比，重复的更新行为，为降低更新量，同时保障全网数据库一致；
在一个网段内，需要进行DR/BDR选举；DR指定路由器 BDR备份指定路由器
所有非DR/BDR与DR/BDR建立邻接关系，非DR/BDR间建立邻居关系即可
选举规则：
先比较参选接口的优先级 0-255 默认为1；越大越优
若优先级相同，比较参选设备的RID 数值越大越优；
[r1]interface g0/0/1
[r1-GigabitEthernet0/0/1]ospf dr-priority 3 通过修改参选接口的优先级，可以干涉选举
注：DR/BDR选举非抢占，故一旦选举结束，之后再修改优先级，默认不会重选。
重启所有设备的ospf程序，将重新选举--40s
Warning: The OSPF process will be reset. Continue? [Y/N]:y
或者将非DR/BDR的接口优先级修改为0，表示放弃选举-不需要重启进程
【2】手工认证--邻居间加密
直连邻居的接口上配置
[r1]interface g0/0/0
[r1-GigabitEthernet0/0/0]ospf authentication-mode md5 1 cipher 123456
以上所有参数邻居间需要完全一致
【3】手工汇总--OSPF协议不支持接口汇总
因为区域内传递拓扑信息，拓扑信息不可汇总
支持区域汇总--ABR将通过区域A学习到的拓扑计算所得路由条目，再共享给区域B时，可以汇总计算后传递
[r2]ospf 1
[r2-ospf-1]area 0 该区域编号为，被汇总明细路由源头区域
[r2-ospf-1-area-0.0.0.0]abr-summary 1.1.0.0 255.255.252.0
【4】沉默接口
只接收不发送路由协议信息，用于连接PC终端的接口，不得用于连接邻居的接口，否则无法建立邻居关系
[r2]ospf 1
[r2-ospf-1]silent-interface GigabitEthernet 0/0/2
【5】缺省路由
在边界路由器上配置后，将向内部所有运行OSPF协议的设备发送缺省信息，之后内部所有ospf路由器生成缺省路由，指向边界路由器；若边界路由器自己需要缺省路由指向ISP，需要管理员手工静态路由配置
[r3]ospf 1
[r3-ospf-1]default-route-advertise always