CCIE学习（37）―― OSPF数据库交换（二）

● LAN 中的指定路由器

OSPF 通过指定路由器（ designated router, DR ）来优化 LSA 的洪泛过程。如果不使用 DR ，共享一条数据链路的每对路由器都会建立完全的邻接关系。例如，如果 LAN 中有六个路由器，在没有 DR 的情况下，存在 15 个路由器对，这意味着要建立 15 次完全邻接关系，显然这样的效率是无法让人满意的。而 DR （或后备 DR ，即 BDR ）的使用，可以有效地减少冗余 LSA 的不必要交换。

（注意： DR 还有另一个主要功能，它可以用来创建表示子网的 LSA 类型 2 。）

步骤如下：

1 ） R1 发送 DD 到所有 DR 多点传送地址（ 224.0.0.6 ）；

2 ） DR 用同样的 DD 包应答；

3 ） DR 将同样的 DD 包再多点传送给所有 SPF 路由器（ 224.0.0.5 ）。

使用 show ip ospf neighbor 命令可以查看 R1 的邻接路由器状态，如下：

DR 和 BDR 与所有邻接路由器建立完全邻接关系，而两个非 DR （ BDR ）路由器不能建立这种关系，它们仅停留在 2-way 状态，这表示它们通过了 Hello 消息的参数匹配检查，但是不再进行后续 DD 包的交换。

这里再明确一下两个概念之间的差别：

1 ）邻接路由器（ neighbors ）：两个路由器互相连通，它们交换 Hello 消息，且参数匹配。

2 ）邻接关系（ adjacent ）：两个邻接路由器直接进行完全的 DD 和 LSU 包交换。

 

● DR 的选举

DR 的选举在路由器成为 neighbors 之后（ 2-way 状态）开始，在发送 DD 包并进入 ExStart 状态之前完成。当在 2-way 状态时，如果接收到的 Hello 消息声明 DR 为 0.0.0.0 ，这意味着现在还没有选举出 DR ，需要展开选举进程（一般这种情况发生在 LAN 中断恢复后），为了让所有路由器都参与选举， OSPF 会设置一个等待时间，其值与 Dead 定时器一样。如果接收到 Hello 消息已经列出 DR 的 RID ，那么路由器不用选举，而是保留 Hello 中所声明的当前 DR （一般这种情况发生在单个路由器失去 LAN 连接后又恢复时）。

DR/BDR 的选举规则：

1 ）所有 OSPF 优先权在 1-255 之间的路由器在发送的 Hello 中将 DR 字段置为自身 RID 来参与选举；

2 ）路由器检查接收的 Hello ，查看其它路由器的优先权设置、 RID 以及是否参选；

3 ）如果在接收到的 Hello 中发现更有竞争力的 DR 参选者，路由器就不再参选，而是认为该

参选者应予当选；

4 ）认为参选者更有竞争力的首要条件是其有更高的优先权；

5 ）认为参选者更有竞争力的其次条件是其有更高的 RID ；

6 ）路由器并未参选 DR ，但拥有更高的优先权（或在优先权一样时，拥有更高的 RID ），则成为 BDR ；

7 ）如果在选举完后又来了新的路由器参选，或者原路由器提升了其优先权，它不能剥夺已有 DR （ BDR ）并接替其位置。

8 ） DR 选定后如果失效，则 BDR 接替其位置成为 DR ，同时选举新的 BDR 。

 

● WAN 中的 DR 和 OSPF 网络类型

DR 在 LAN 中的使用可以提升 LSA 洪泛的效率（多路由器时）。同样，在非广播式多接入网络（ NBMA ）中，也可以选择使用 DR 来提升效率。

对每个接口， Cisco 基于 OSPF 网络类型来配置其是否使用 DR 以及其他一些关键属性，这主要包括：

1 ）是否在该接口选举 DR ；

2 ）是静态配置邻接路由器（使用 neighbor 命令），还是通过多点传送 Hello 包来动态发现邻接路由器；

3 ）是否允许在同一子网内有两个以上的邻接路由器。

默认情况下， LAN 接口使用的 OSPF 网络类型是 broadcast ，此时选举 DR ，动态发现邻接路由器，并允许同一子网有两个以上路由器。对于 HDLC 和 PPP 连接， OSPF 默认使用 point-to-point 的网络类型，此时不选举 DR （因为没必要），动态发现邻接路由器，同一子网只有两个 IP 地址。

OSPF 网络类型可以通过 ip ospf network type 接口子命令来设置。 OSPF 网络类型如下表所示：

接口类型	是否使用 DR/BDR ？	默认 Hello 间隔	是否需要 neighbor 命令？	同一子网是否允许两台以上的主机
broadcast	是	10	否	是
point-to-point	否	10	否	否
nonbroadcast （ NBMA ）	是	30	是	是
point-to-multipoint	否	30	否	是
point-to-multipoint nonbroadcast	否	30	是	是
loopback	否			否

 

●在 NBMA 网络上的 OSPF 网络类型

对于帧中继上的 OSPF ，网络类型可能用起来有点麻烦，主要有如下一些需要注意的地方：

1 ）确保默认的 Hello/Dead 定时器不会导致 Hello 参数匹配性检查失败。

2 ）一台路由器希望参选 DR ，而另一台路由器不参选，此时邻接关系可以建立并交换完全的 LSA 。但是， show 命令的输出却可能有问题，下一跳路由器可能不可达。所以，确保在同一 NBMA 子网中的所有路由器使用的 OSPF 网络类型要不都使用 DR ，要不都不使用 DR 。

3 ）如果使用 DR ， DR 和 BDR 到子网中的其他所有路由器必须都有一条 PVC 连接，否则，它们之间无法学习路由。

4 ）如果一台路由器使用静态 neighbor 命令配置了，那么 PVC 另一端的路由器就不需要再使用 neighbor 命令，但是为了清晰起见，还是两端同时配置为好。

帧中继上的 OSPF 有两个非常简单的网络类型选项： point-to-point （默认）和 point-to-multipoint ，它们都不需要 DR 和使用 neighbor 命令。

 

● OSPF 网络类型（ NBMA ）配置实例

配置说明：

1 ） R1 、 R3 和 R5 的配置是正确的，使用的是 OSPF 网络类型 nonbroadcast 。

2 ） R6 配置有问题（遗漏了 ip ospf priority 命令），导致其错误地选为 DR 。

3 ） R4 仍然用的是默认网络类型 point-to-point ，用 show 命令可以看出问题。

配置：

1 ） R1 的配置：

router ospf 1

 log-adjacency-changes detail

 network 0.0.0.0 255.255.255.255 area 0

 neighbor 10.1.111.3

 neighbor 10.1.111.4

 neighbor 10.1.111.5

 neighbor 10.1.111.6

2 ） R3 的配置：

interface Serial0/0.1 multipoint

 ip address 10.1.111.3 255.255.255.0

 ip ospf priority 0

 frame-relay interface-dlci 100

!

router ospf 1

 network 0.0.0.0 255.255.255.255 area 0

3 ） R4 的配置：

router ospf 1

 network 0.0.0.0 255.255.255.255 area 0

4 ） R5 的配置：

interface Serial0.1 multipoint

 ip address 10.1.111.5 255.255.255.0

 ip ospf priority 0

 frame-relay interface-dlci 100

!

router ospf 1

 network 0.0.0.0 255.255.255.255 area 0

5 ） R6 的配置：

router ospf 1

 network 0.0.0.0 255.255.255.255 area 0

注意事项：

1 ） OSPF 的 neighbor 命令定义的邻接路由器优先权（默认 0 ）被接收到的 Hello 消息中邻接路由器所声明的优先权所覆盖，这就是上面配置中 R6 会选举为 DR 的原因。

2 ） neighbor 命令只需要在一个路由器上配置即可。

3 ） R4 因为配置为 point-to-point 网络类型，所以它会跟 R1 建立完全邻接关系，即使如此，它却不能通过帧中继网络路由包到 R3 、 R5 和 R6 ，这可能导致问题出现。

 

● SPF （最短路径优先）计算

SPF 算法用于检查 LSDB 中的 LSA 来得出路由权值的数据模型。该数据模型包括：

1 ）路由器

2 ）链路

3 ）链路开销

4 ）链路当前状态

SPF 会发现到每个子网的所有可能路由，并对路由器每个外发接口计算路由开销（ cost ），然后选择开销最小的路径， OSPF 再将这些最小开销路由载入路由表。如上图， S2 计算两条到子网 10.5.1.0/24 的可能路径，发现最短的是通过 S2 的 VLAN 1 接口（ R2 为下一跳路由器）。

 

●稳定状态下的操作

网络稳定下来之后， OSPF 会继续保持的操作：

1 ）每台路由器基于接口 hello 间隔，发送 Hello 。

2 ）每台路由器期待在 dead 间隔之内接收到邻接路由器的 Hello 消息，如果没接收到，则认为该邻接路由器失效。

3 ）每台路由器基于每条 LSA 的链路状态刷新（ LSRefresh ）间隔（默认 30 分钟）重新广播 LSA 。

4 ）每台路由器希望在每条 LSA 的 Maxage 定时器（默认 60 分钟）时限内刷新 LSA 。