动态路由-链路状态协议详解（LS之OSPF）（20210821）

OSPF-- LSA类型　　定义了不同的路由器类型，因此需要多种LSA, 通常考试考Type1 , Type2, Type3,Type4,Type5, Type7。　　type1 是router lsa , 所有的ospf speaker都会产生该类lsa，只在区域内传播，包括路由器自身的接口信息。　　type2是network lsa,由DR产生，包括DR相连的所有网络的信息，只在区域内传播。　　type3是network summary lsa，由ABR产生，告知区域内路由器区域外的路由条目，当有多个ABR时使用cost来确定，这个cost是由区域内路由器将外部路由cost和内部cost简单相加所得(metric-type 1)，而不是运行SPF算法，因此可以说在区域内OSPF是一种链路状态协议，而在区域间是一种距离矢量协议。　　type4是ASBR summary，由ABR产生，用来广播ASBR的位置，用show ip ospf database 可以看到type4 lsa总是一个host mask 255.255.255.255，并且type5是数据库中唯一没有area 属性的lsa。　　type5是external summary，由ASBR产生，是非ospf设备的路由信息，通常在一个大型网络中，路由器的数据库中会存在大量的此类lsa, 给路由器形成较重的负荷。因此我们可以用stub area 来限制此类lsa的传播。　　但是考虑以下情景，如果一台运行ospf的路由器需要连接一个非ospf网络net1，并将非ospf网络中的路由条目通告到ospf中，而又不想在数据库中保存大量的由其他路由器通告的外部网络路由　　，那么这时我们不可以用stub，因为这将阻止所有的external路由，ospf网络将丢失net1的路由信息， type 7 因此被写入了ospf标准。为了解决这个问题， cisco 规定了nssa， type7在nssa中传播external route,在nssa 的ABR上，type7 被转换成type5 （当然必须type7 lsa P-bit=1），然后由ABR将这些路由条目通告到backbone。————————————————版权声明：本文为优快云博主「平囧囧囧」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。原文链接：https://blog.youkuaiyun.com/jkoxck/article/details/6449033

连接标识（Link State ID）标识此连接的对端。
按网络类型区分

• Point-to-Point

• LINK ID 是邻居的RID

• 表示这是一个从本路由器到邻居路由器之间的点到点连接

• TransNet

• 表示这是一个从本路由器到一个Transit网段（例如广播型网段或者NBMA网段）的连接

• LINK ID 是DR的ip地址

• StubNet：表示这是一个从本路由器到一个Stub网段（例如Loopback接口）的连接。

• Virtual：表示这是一个从本路由器到虚连接对端ABR的连接。

按LSA类型区分

• Type 1

• link state id 是本身的RID

• Advertising router是本身的RID

• Type 2

• link state id 是DR的ip接口地址

• Advertising router是 DR的RID

• Type 3

• link state id 是ip的网络号

• Advertising router是 ABR的RID

• Type 4

• link state id 是ASBR的RID

• Advertising router是ABR的RID

• Type 5

• link state id 是是ip的网络号

• Advertising router是ASBR的RID

OSPF防环机制

区域间通过ABR将域内路由封装成Type3类LSA发送到其它区域传递域间路由。注意：Type3类LSA不是链路状态信息，是纯粹的路由信息。此时OSPF基于D-V算法，不基于链路状态算法算路。这导致问题：路由自环。因为D-V算法无法消除路由自环。如果无法解决区域间路由环路问题，则区域分层概念就是失败的。分析D-V算法中路由环的产生的原因，主要因为生成路由的路由器没有加入生成者信息，即学习者无法知道最初的生成。而OSPF在生成LSA Type3时先将自己的Router ID加入到LSA中，但如果路由信息传递超过两个区域后，Router ID被覆盖，丧失了最初生成者信息。解决方法：所有ABR将本区域内路由封装成LSA后，统一发给骨干区域，再由骨干区域转发给其他区域。由于骨干区域知道每一条LSA都确切生成者。区域间路由都发送到骨干区域，就不会产生路由自环。由此可知：所有的区域必须和骨干区域相连，每个ABR连接的区域至少有一个是骨干区域。而且骨干区域自身也必须是一体连通的，这就能防止环路产生。

区域内通过SPF算法保证无环
区域间水平分割Area0统一分发域间路由+DV算法保证无环

OSPF RID（router ID）

点分十进制表述
配置方式

• 自动

• 将router id作为RID（如存在）

• 最大的环回口IP

• 最大的接口IP（无论开启OSPF或活跃与否）-HW，Cisco为当时最大活动接口IP

• 华为设备，检测RID冲突自动修改RID

• auto-recover 检测到冲突的RID将自动更改

• 手动

• ospf 1 router-id 1.1.1.1 //进程的路由器ID

• router id //全局的路由器ID

作用

• AS内唯一标识一台运行OSPF的路由器

• 标识路由源发布者，双点双向等特殊场景供区域间防环（较大方泛洪）

注意：修改RID要重置OSPF进程生效，网络需要重新收敛

• reset ospf process 1

• 建议使用lookback口保持RID稳定

FA(Forwarding address)

由ASBR产生，由于导入外部路由OSPF域，7类LSA转5类LSA产生的字段
FA字段值

• 地址全为0（0.0.0.0）

• OSPF域内访问域外以ASBR为下一条查询最优路径，LSA Type 5 LSA的FA地址为0.0.0.0，其他路由器将考虑如何到达产生该LSA Type 5 LSA的路由器来计算外部网段

• 地址不为0

• OSPF域内访问域外以如何到FA地址后算最优路径，LSA Type 5 LSA的FA地址不为0，其他路由器将考虑如何到达该FA地址来计算外部网段

• 产生LSA Type 5 LSA时，FA不为0.0.0.0同时满足

• 引入的外部路由，其出接口启用OSPF

• 引入的外部路由，其出接口未设置为passive-interface（被动接口）

• 引入的外部路由，其出接口的OSPF类型为broadcast（广播或NBMA）

一个既不是DR也不是BDR的路由器只与DR和BDR形成邻接关系并交换链路状态信息以及路由信息

减少邻接关系减少交换次数节约计算资源与流量开销

DR/BDR

• 特性

• 所有的路由器都与DR和BDR形成邻接关系，DR与BDR互相形成邻接关系

• DR将OSPF packets发往224.0.0.5，所有OSPF路由器都会接受（一般为HELLO报文）

• DRothers将OSPF packets发往224.0.0.6，只有DR/BDR路由器侦听该地址并接受数据

• MA网络中可以没有BDR，DR必须存在

• 如MA所有路由都没有资格选举，会卡在Two-way状态，即没有DR/BDR产生

• 选举

• OSPF DR BDR优先级判断

• 接口priority -- 接口敏感型

• priority取值范围为0-255，接口priority为0，路由器退出DR/BDR选举，255指定为DR

• priority最高的路由器为DR；次优的为BDR

• priority相同，最高router-id为DR

• OSPF DR/BDR选举策略

• 2-way communication状态时即为选举DR/BDR状态

• DR失效，BDR接管并激活一个新BDR选举进程

• 即使拥有最高的priority也不会去抢占现有的DR/BDR

• 选举进程由Hello包承载所需要的参数字段（priority、DR/BDR’srouter-id）

OSPF报文类型类比点菜过程打招呼--要菜单--请求点菜--上菜--确认

HELLO

在MA/NBMA网络中自动发现邻居
完成OSPF邻居关系建立的参数协商，维护邻接关系

组播224.0.0.5，TTL=1，组播节约带宽
间隔默认10s（与链路状态挂链）超时时间40s 需要一致
是否建立邻接关系，看hello包是否有active neighbor（RID）但还没有交换DBD

• init --> 2-way

• 如果在hello中看到自己的RID进入2-way

邻居之间交换的Hello数据包称为keepalive

DBD（DatabaseDescribe）

数据库描述，建立邻居时发送，描述自身接口状态

LSR（LinkState Request）

链路状态请求，向邻居请求

LSU（LinkState Update）

链路状态更新，发送的是LSA

LSAck

对DBD、LSR、LSU进行确认

只在建立了邻接关系的路由器间发送

OSPF邻居建立

OSPF邻居建立的条件

Router-id不冲突，域内必须唯一，否则出现邻居翻滚（直接在down状态，由于以为是自身发出所以有可能导致路由环路）
Area-id 必须一致
Hello-interval/Dead-interval一致
Authentication一致
stub位一致
MTU一致（不一致卡exstart，用ip ospf mtu-ignore忽略）
邻居间IP地址掩码一致（broadcast环境，p to p环境可以不一致）
broadcast环境，priority不可以均为0（无法选举出DR-BDR卡2-way）
OSPF hello包被ACL过滤了（224.0.0.5）
Network-LSA Type一致（Area-LSA Type不一致 -- 可以建立邻居，在MA网络由于配置网络类型不一致导致没有LSA Type2 LSA无法传递LSU不会更新路由条目
非被动接口 passive接口