OSPF基础【复习篇】

简介：

Open Shortest Path First： 开放式最短路径优先协议

版本：

​ OSPFV1(实验室阶段夭折)；OSPFV2：IPV4
​ OSPFV3：IPV6

较RIP的优势：

1、选路佳：

选路依据：带宽
用SPF算法将图形结构转换为树形结构 —— 不会出现环路

2、收敛快：

10秒HELLO时间 ； 40秒DEAD时间

3、占用资源少：

同一区域间传输拓扑信息（单个数据包大于RIP）但使用多种措施减小总资源占用

RIPV2和OSPFV2的比较：

相同点：

• 都是无类别的路由协议（传递路由信息时携带子网掩码），都支持VLSM和CIDR——OSPF在不同区域中传递路由信息
• OSPFV2（224.0.0.5和224.0.0.6）和RIPV2（224.0.0.9）都以组播传递信息
• 都支持等开销负载均衡

不同点：

RIP仅适用于中小型网络，OSPF可用于中大型网络 —— OSPF为了适应中大型网络环境，需要进行结构化部署（区域划分）

区域划分：

目的：

• 分而治之：通过限制LSA传播范围和LSDB规模，提升网络性能和稳定性。

• 灵活扩展：支持大规模网络的分层管理，适应不同场景需求（如Stub/NSSA区域）。

• 简化运维：通过路由汇总和区域隔离，降低网络复杂度，便于维护和故障定位。

ABR：

**Area Border Router ：**区域边界路由器

同时处于两个区域，并且一个接口对应一个区域，至少有一个接口属于骨干区域（area 0）
区域之间可以存在多个ABR，一个ABR也可以对应多个区域

区域划分的要求：

• 区域之间必须存在ABR

• 区域划分必须按照星型拓扑划分 —— 所有区域需要连接到中心区域上，这个中心区域称为骨干区域

area ID

为了方便对各个区域进行区分和管理，我们给每个区域设计的一个编号

由32位二进制组成，可通过点分十进制（十进制）来进行表示（类似IP地址）

RID

Router ID，路由器标识符

条件：

• 唯一性（AS内唯一）
• 格式统一（32位二进制，采用IP地址的格式）

获取方式：

• **手工配置：**满足RID的条件即可（as域内唯一；IPv4格式）
• **自动获取：**优先环回，其次接口ip地址（如果有多个，地址选大的）

作用：

• 在AS域内的唯一标识一台路由器
• 确保邻居关系的合法性和路由计算的准确性。
• 作为链路状态通告（LSA）的签名，维护全网拓扑数据库（LSDB）的一致性。
• 在DR/BDR选举中作为决定性因素。

OSPF的数据包

数据包类型	作用
Hello	发现邻居，维持邻接关系。
DBD	交换LSDB摘要，确定主从关系。
LSR	请求缺失的LSA，精准定位需同步的数据。
LSU	传输完整的LSA内容，响应LSR请求或通告网络变化。
LSAck	对LSU进行确认，确保传输可靠性（通过LSA头部显式确认）

hello包

用来周期发现，建立和保活邻居关系

**周期发送时间：**10s（30s）
**死亡时间（dead time）：**40s（120s）—— 四倍hello时间

因为OSPF传递的是拓扑信息，需要确定所有路由器的位置关系，所以需要使用RID来对所有的路由器进行区分和标定

Hello 包会携带RID

DBD包

**Database Description **： 数据库描述包

​ 携带数据库（LSDB——存放LSA信息的数据库）的目录信息

LSR包

Link State Request：链路状态请求包

基于DBD包请求未知的LSA信息

LSU包

Link State Update：链路状态更新包

真正携带LSA信息的数据包

LSACK包

Link State Acknowledgment ：链路状态确认包

确认收到LSU包（链路状态更新包）

OSPF存在每30分钟一次的周期更新

OSPF的状态机

建立邻居关系（two-way）:

Down state ：

启动OSPF后，但在发出Hello包之前

Init state

在发出hello包后，且没有收到对方发的数据包（该数据包带有自己的RID）之前

Two-way state

双向通讯状态（标记着邻居状态的建立）

条件匹配

后文有写

匹配成功进入下一阶段，匹配失败，停留在2way状态，只使用hello包保活

建立邻接关系：

Exstart（预启动） 状态：

主从关系选举：使用未携带数据的DBD包（为了和邻居关系区分） 比较RID，大的为主，可优先进入下一阶段

Exchange (准交换）状态：

使用携带数据的DBD包进行数据库目录摘要的共享

loading（加载）状态：

查看对端的DBD包中信息和本地LSDB数据目录信息进行对比，基于未知的LSA信息发送LSR包，对端回复LSU包，需要LSACK进行确认

Full 状态 ：

标志着邻接关系的建立（只有邻接关系才能交换LSA信息进行保活）

OSPF工作过程：

邻居关系的建立过程：

• OSPF协议启动配置完成，OSPF协议向本地所有运行协议的接口以组播的形式（224.0.0.5）发送 携带自己 RID的 hello 包，以及本地已知的邻居的RID。之后，将收集到的邻居关系记录在一张表中 —— 邻居表；
• 当收到邻居的hello包中携带了自己的RID时，进入邻居关系
• 邻居关系建立完成后，进行条件匹配。失败则停留在邻居关系（仅hello包进行保活）匹配成功，则开始建立邻接关系。

邻接关系建立过程:

• 使用未携带数据的DBD包进行主从关系选举（主可优先进入下一阶段）

• 使用携带数据的DBD包共享目录信息

• 基于DBD包，通过LSR/LSU/LSACK 获取未知的LSA信息。将所有的LSA信息保存本地的LSDB数据库—— 数据库表

• LSA交换完成后，进入邻接关系

邻接关系建立完成后：

• 基于LSDB，使用SPF算法将有向图转换为最短路径树，计算本地到达未知网段的路由信息，将其加载到路由表。

• 收敛完成后，周期性的发送hello包进行保活，每30min一次周期更新

网络结构突变：

• 突然新增（断开）一个网段：触发更新，第一时间将变更信息通过LSU包传递出去，需要ACK 确认
• 无法联系 ：dead time （40s）

OSPF的基本配置

1，启动OSPF进程

[r1]ospf 1 router-id 1.1.1.1      	# 手工配置RID需要在进程启动时配置

2，创建区域

[r1-ospf-1]area 0

3，宣告

[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.1.1.1 0.0.0.0  	# 反掩码：由连续的0和1;  0 对应位不可变，1对应位可变。

宣告的作用：

• 激活接口 ：只有宣告的网段包含的接口会被激活，只有激活的接口可以收发OSPF 的数据。
• 发布路由 ： 只有激活的接口所对应的直连网段的路由才能被发布

其他操作：

[r1]display ospf peer						# 查看邻居表
[r1]display ospf lsdb 						# 查看数据库表
[r1]display ospf lsdb router 2.2.2.2			# 展开一条LSA的方法

OSPF的优先级

华为设备中：OSPF协议的默认优先级为 10
COST = 参考带宽 / 真实带宽（华为设备默认的参考带宽为100Mbps）

如果计算出来是一个小于1的小数，则直接按照1来算。
如果是一个大于1的小数，只取整数部分。

[r1-ospf-1]bandwidth-reference 1000  		#修改参考带宽值

注意：如果要修改参考带宽，则所有设备都需要修改为相同的参考带宽

条件匹配：

DR（大哥）：

Designated Router ：指定路由器

和广播域内其他设备建立邻接关系

BDR（二弟）：

Backup Designated Router：备份指定路由器

和广播域内其他设备建立邻接关系，称为DR设备的备份。

注意：

一个MA网络内部，至少需要4台设备才能看到邻居关系。
DR和BDR是接口的概念
在一个广播域中，若所有设备均为邻接关系，将出现大量的重复更新，故需要进行DR/BDR的选举，所有DRother之间，仅维持邻居关系即可。

DR/BDR的选举规则

比较优先级

优先级最大的为DR，次大的为BDR；

优先级默认为1 ：主要目的让人为修改

[r1-GigabitEthernet0/0/0]ospf dr-priority ?
INTEGER<0-255> Router priority value

注意：如果将一个接口的优先级设置为0，则代表这个接口将放弃DR/BDR的选举

比较RID

若优先级相同，则比较RID

RID大的路由器所对应的接口为DR，次大的为BDR。

非抢占式选举

DR/BDR的选举是非抢占模式的

一旦角色选举出来，则将无法抢占

选举时间：40s（等同于死亡时间）——只是时间相同不是同一个计时器计时（这个时间只是选举的上限时间，选举可以在短时间内完成，只要完成则不能抢占）

虽然选举是非抢占式的，选举完成后无法修改，但可以通过重启OSPF进程实现重新选举

	reset ospf 1 process 			# 重启OSPF进程

OSPF的拓展配置

OSPF的手工认证

[r1-GigabitEthernet0/0/0]ospf authentication-mode md5 1 cipher 123456

手工汇总

即区域汇总，需要在ABR设备上配置

[r2-ospf-1-area-0.0.0.0]abr-summary 192.168.0.0 255.255.254.0			# 子网掩码不可简写

沉默接口

配置了沉默接口的接口，将只接受不发送路由信息

[r2-ospf-1]silent-interface GigabitEthernet 0/0/2

加快收敛

即减少计时器的时间

[r1-GigabitEthernet0/0/0]ospf timer hello 120 				# 修改hello时间

注意：邻居双方的hello时间和死亡时间必须相同，否则将断开邻居关系

缺省路由

[r3-ospf-1]default-route-advertise
	# 注意：这个命令要求边界设备自身得具有缺省路由才行

[r3-ospf-1]default-route-advertise always 		#在没有缺省的情况下，强制下发缺省