OSPF协议详解：区域划分与路由器角色-优快云博客

OSPF——开放式最短路径优先协议

OSPF基础
IETE——国际互联网工程任务组——RFC2328

OSPFV2和RIPV2对比
相同点

1、两者都是无类别路由协议——传播时携带真实掩码

2、两者的更新方式相同——组播

RIPV2——224.0.0.9

OSPFV2——224.0.0、224.0.06

3、两者均支持开销负载均衡

不同点

RIPV2只能应用在小型网络中，OSPFV2可以应用在中大型网络环境

OSPF区域划分——结构化部署
OSPF域（Domain）——将一系列的OSPF路由器组成的网络成为OSPF域。

区域ID：３２bit

OSPF多区域划分要求

OSPF要求域中所有的非骨干区域（区域ID部位0的区域）都必须与Area0相连。

骨干区域不能被分割

OSPF区域结构部署规则的必要性

假定没有“所有非骨干区域都必须与骨干区域相连”这条规则——“远离骨干的非骨干”

定义了ABR（区域边界路由器）设备——确保所有人遵循上述规则

１、至少连接两个区域
２、连接的区域中至少有一个是区域０
３、在区域０中至少有一个活跃的邻居
作用：用于传递区域间路由

为了避免区域间的路由形成环路，非骨干区域之间不允许直接相互发布区域间路由

假定没有“骨干区域不能被分割"这条规则——不连续骨干区域

总结

OSPF有如下规则:
1、对于伪ABR设备不允许转发区域间路由信息。
2、对于真实ABR而言
能够将自己直连的非骨干区域的区域内路由信息传递给骨干区域。
能够将自己直连的骨干区域的区域内路由信息传递给非骨干区域。|
能够将自己从骨干区域学习到的区域间路由信息传递给费骨干区域。

OSPF路由器角色
内部路由器（IR）

所有接口都接入同一个区域的路由器

区域边界路由器（ABR）

骨干路由器（BR）

接入Area0的路由器，包括ABR，但不包括ASBR

ASBR（AS边界路由器）

工作在OSPF自治系统边界的路由器

并不是同时运行多种路由协议的ospf路由器就一定是ASBR，ASBR一定是将外部路由

OSPF数据包

Hello
用来周期发现、建立、保活OSPF邻居关系，通过组播224.0.0.5发送。

10S发送一次来曲儿邻居的存在

hold--time——四倍的hello时间

Router-ID (RID)

全域唯一，便是路由器身份

用IP地址形式表示（32bit,点分十进制）

配置方法

手工配置

自动配置

默认最大环回IP地址, ,若没有最大环回则选择最大物理IP地址。

[r1]display router id //查看路由器全局ID值

注意：
启动0SPF进程前，必须要有接口IP地址，若存在IP地址，则在第-次启动OSP F进程时，会选取第一一个配置的IP地址为RID。但是，若删除第一个配置的IP地址后，则回复上述规则。在华为设备在，若没有IP地址，则OSPF启动后，RID为0.0.0.0在思科设备中，若没有接口IP地址，则OSPF启动失败。

无论采用手工配置还是自动选择, -旦OSPF进程启动，RID被确定，则无法变化，必须重启进程才能生效。

DBD
数据库描述报文

该报文携带的是路径信息的摘要（为了减少更新量，并不会直接给邻居发送TOPO信息，而是将TOPO信息的目录发送给邻居）

LSR
链路状态请求报文

基于末知的LSA (链路状态通告)信息进行查询。

LSU
链路状态更新报文

携带真正的L SA信息的数据包

LSAck
链路状态确认报文

OSPF七种状态机

down——关闭状态：一旦启动了OSPF协议，则发出hello包，并进入下一个状态

init——初始化状态：收到的hello包中，存在自己的RID值，则进入下一状态

2-way——双向通讯状态：邻居关系建立的标志

条件匹配：匹配成功则进入下一-阶段,不成功则停留在2-way|

exstart——预启动状态：使用未携带信息的DBD包进行主从关系选举, RID大的为主

exchange——准交换状态——使用携带目录信息的DBD保卫呢进行目录共享

loading——加载状态：邻居间使用LSR/LSU/LSAck来获取完整的TOPO信息

full——转发状态：修成正果——标志邻接关系的建立

条件匹配
决定了谁给谁传拓扑

设备接口名称

DR:指定路由器

BDR:备份指定路由器

DRother：其他路由器

OSPF称为邻接关系的条件

点到点——不用在选举DR和BDR——直接开始建立邻接关系（J加快收敛的方法）

MA网络——在一个网络中，不限制节点数（会选举DR和BDR）

选举规则

接口优先级：0——255：优先级越大，为DR，次一级为BDR（默认为1）

RID：越大越优先

选举范围——一个广播进行一次条件匹配

角色之间的关系

DR和DRother——邻接关系

DR和BDR——邻接关系

BDR和DRother——邻接关系

DRother和DRother——邻居关系

非抢占性选举模式

选举过程
a. DR、BDR的选举过程是通过Hello报文来实习那的，选举过程发生在2-way状态之后

b..路由器将自己的接口的DR优先级填写hello报文中的“DR优先级”字段

c.在接口试图先可以修改DR优先级（若DR优先级修改为0，则代表不具备DR和BDR的选举资格）

d.当路由器接口激活OSPF后，首先检查网络上是否已经存在DR设备，如果存在接收DR角色；若不存在，则拥有最高DR优先级的设备称为DR（RID）

e.BDR的选举过程和DR选举过程相同，但是在DR选举成功之后。（DR和BDR指的是接口）

DR设备使用组播224.0.0.5想该MA网络发送消息。
而DR和BDR使用224.0.0.6监听该MA网络的消息。
DRother使用224.0.06发送自己的LSU报文。

NBMA网络类型中存在。

在NBMA网络类型下，如果需要启动OSPF协议，需要手工指定邻居，否则不会发送hello报文。

若不发送hello报文，则邻居状态处于attempt状态。

OSPF工作状态

启动OSFP配置完成后，OSPF将向本地所有运行OSPF协议的接口组播224.0.0.5发送hello报文；hello报文中携带有本地的RID以及本地已知的邻居RID；之后生成邻居表。

邻居关系建立后，进行条件匹配；匹配失败则停留在邻居关系；仅hello报文保活

匹配成功的邻居将开始建立邻接关系。

首先使用未携带数据的DBD报文来进行主从关系选举；之后使用携带数据的DBD报文来共享数据库目录；之后本地使用LSR/LSU/LSACK报文来获取未知的LSA信息；

完成本地数据库的建立---生成数据库表。

之后本地基于数据库生成有向图和最短路径树，之后计算本地到达拓扑中所有未知网段的最短路径，并将其添加到路由表中。

收敛完成，hello报文周期保活。每30min进行一次周期更新。

结构突变
1.新增网段----直接在邻接关系的接口使用LSU进行更新，将内容告诉于邻居。并需要邻居的ACK确认。

2.断开网段----直接在邻接关系的接口使用LSU进行更新，将内容告诉于邻居。并需要邻居的ACK确认。

3.无法沟通----dead time----四倍的hello时间。

OSPF基础配置

启动OSPF进程

[r1]ospf 1 router-id 1.1.1.1 //进程号仅具备本地意义，手工配置RID方法

创建区域

[r1-ospf-1]area 0

宣告

[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.1.1.1 0.0.0.0 //精准宣告

[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 12.0.0.0 0.0.0.255 //宣告网段

宣告使用反掩码形式

32位二进制，使用点分十进制表示。连续的0+连续的1；并且0代表不可变；1代表可变

华为体系中，优先级为10；OSPF的COST====参考带宽（100Mbps）/实际带宽[r1-ospf-1]bandwidth-reference 1000 //修改参考带宽-----所有设备均需修改一条OSPF路径的Cost等于从目的地到本地路由器沿途的所有设备的入接口Cost值的总和。

OSPF报文格式

版本（Version）

对于OSPFv2而言，该字段值恒为2

类型（Type）

描述OSPF数据包的类型

Hello------1

DBD-------2

LSR--------3

LSU--------4

LSACK----5

报文长度（Packet Length）

整个OSPF报文的长度-----单位字节

路由器ID

发出该报文的路由器的RID值

区域ID

发出该报文的接口所属于的区域的ID值

校验和

验证OSPF整体数据报文的有效性

验证类型

指示该报文使用的认证类型

不认证---0；简单认证----1；MD5认证----2；

认证数据

用于报文认证所对比的内容

若认证类型为不认证，则该字段全部用0填充。

OSPF的认证功能在存在于所有的数据交互过程中，对于任何一种数据报文，都需要进行认证。

在认证的过程中，需要对比两个字段，首先对比认证类型字段。

若相同，才会对比认证数据字段。

Hello包

网络掩码（Network Mask）

该字段填充的是发送该报文的网络掩码

两台OSPF路由器如果通过以太网接口直连，那么双方的直连接口必须配置相同的网络掩码。（点到点网络不需要对比该参数）

注意：OSPF建立邻居关系需要对比子网掩码信息是华为独有，别的厂商没有这个要求。

Hello间隔

两台直连路由器需要确保直连接口的Hello时间间隔相同，否则邻居关系无法建立。

缺省情况下，P2P和BMA类型的下，为10S；P2MP和NBMA为30S。

可选项（Options）

该字段一共8bit，每个比特位都用于指示该路由器的某个特定的OSPF特性。

而OSPF邻居关系建立过程中，该字段中的某些比特位将会被检查，可能影响OSPF邻居关系建立。（特殊区域的标记）

路由器优先级

[r2-GigabitEthernet0/0/0]ospf dr-priority ? //修改OSPF接口的DR优先级
INTEGER<0-255> Router priority value

路由器失效时间

两台直连路由器要建立OSPF邻居关系，需要保证双方接口的dead time时间相同，否则邻居关系无法正常建立。

缺省时间为hello的4倍。

指定路由器

网络中DR设备的接口IP地址。

若没有DR或DR没有选举出来，则填充0.0.0.0

备份指定路由器

网络中DR设备的接口IP地址。

若没有DR或DR没有选举出来，则填充0.0.0.0

邻居

在直连链路上发现的有效邻居，此处填充的是邻居的RID值，如果发现多个邻居，则包含多个邻居字段。

所有224.0.0.X格式的组播地址称为本地链路组播，目的IP地址是本地链路组播的数据包中的TTL值被设定为1。所有的本地链路组播都会存在对应的组播MAC地址，01-00-5e-后24位（组播IP地址的后24位）。

限制邻居关系建立的参数

子网掩码

在R2上修改网络掩码后，
R2会将与R3的状态立即修改为Down状态。而R3会在40S死亡时间之后进行状态切换。
原因在于，R2在修改IP地址的掩码后，会认为之前的连接中断，需要重新建立连接，所以重置状态机。
而R3则认为是无法沟通。故会等待死亡时间超时后才切换状态。
并且，该情况，在R3等待40S周期内，还是可以向R2转发数据，R2可以接收到该数据包，但无法回复。

影响建立连接方式

Hello时间

[r1-GigabitEthernetoro/0]ospf timer hello 20

Dead时间

[r1-GigabitEtherneto/0/0]ospf timer dead 120

注意:修改hello时间，则死亡时间随之改变，而仅修改死亡时间,hello间隔时间不变。

OSPF特殊区域标记

跟修改掩码效果相同。

认证字段

两者均需要等待死亡时间超时，才会从full状态切换到down状态。