OSPF理论

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OSPF理论

路由：当路由器根据目的IP查找路由表进行转发

动态路由

动态路由协议基础

从路由器协议原理层面可以将动态路由分为两种

1. 距离矢量路由协议：RIP，EIGRP，BGP
   a.距离矢量路由协议特征为传递整张路由表
   b.具有水平分割特点：一个就接口收到的一个路由，那么这条路由将不再从这个接口发出去（防环原则）
2. 链路聚合路由协议：OSPF，ISIS
   a. 不在传递路由表，而是传递LSA（链路状态通告信息，类似于地图）
   b.距离矢量路由协议直接给出结果，链路聚合路由协议则是根据算法自己算

从应用场景来区分

1. IGP：内部网关路由协议
   主要应用于局域网（企业网，园区网，家用网，物联网）：RIP，EIGRP，OSPF，ISIS
2. EGP：外部网关协议
   主要应用于全球global网络 BGP

OSPF

1.定义

OSPF：开放式最短路径优先协议，公有化，基于链路聚合的内部网关路由协议

OSPF路由器之间传递LSA，而不是路由表，先发送给其他邻居之后才计算LSA，因此收敛速度快

特点

1. 无环路
   天生无环路，算法的原因，树状算法
2. 收敛快
   RIP：先收 再算 再发（太慢）
   OSPF：先收 再发 再算
3. 扩展性好
   RIP：最多15台路由器
   OSPF：无限制
4. 支持认证
   如果打开了支持认证这个功能，必须互相对一下暗号才可以建立邻居关系

2.SPF算法

• LSDB（数据库）
• LSA：链路状态通告信息

运行了OSPF协议的路由器都会LSA泛洪，每台路由器会根据数据的LSA一自己为根计算出最短路径树，再根据SPF树的结果计算路由表

3.OSPF报文

1. hello 用于发现 建立 维系邻居关系 10S发一次 老化时间为40S
2. DD 数据库描述文件 database description：目录 摘要 大纲
   第一次发送时没有目录，因为要比较主从关系 || router-id比较 || 谁大选谁 谁大谁先更新 || 不给发菜，给发菜谱（一个比较的过程）
3. LSR 链路状态请求报文 用于向邻居请求自身缺少是LSA || 发现自己没有的数据，请求发送
4. LSU 链路转态更新报文 携带完成的LSA信息 || 给对方发数据
5. LSACK 链路状态确认报文 用于确认收到的LSA报文 || 回复确认收到

4.router-id

配置了OSPF的路由器（华为官方文档说法）

可以手动配置router-id

OSPF 1 router-id x.x.x.x

自动选举router-id

当路由器自动选举router-id时，规则为：

1. router-id和路由接口地址相关联，如果路由器没有配置IP地址，那么将无法选举router-id 显示为0.0.0.0
2. 如果没有手动配置，则选举路由器环回接口最大的作为OSPF的router-id
3. 如果没有配置环回接口，会使用路由器最大的物理接口地址作为OSPF的router-id
   dis ospf peer br
   优先级：手动配置>环回接口>物理接口

实际

1. 如果没有手动配置router-id，那么路由器会使用路由器的全局IP作为OSPF的router-id
   dis router id // 查看全局router-id

2. 路由器会选举第一个UP的接口IP作为路由全局router-id

3. 作用：router-id作为运行了OSPF协议的路由器身份证，在OSPF网络中作为唯一的标识

5.邻居状态机

1. down
2. attempt （只存在NBMA网络中，特殊）
3. init 初始化 收到hello包会进入init状态
4. 2-way 邻居状态 （hello包发送两次才会交互LSA）
5. exstart 发送DD报文 选举主从
6. exchange 发送菜谱 交换状态
7. loading 更新 请求 交互LSA
8. full 领接状态 同步LSA 同步路由器 确认状态

注意：当路由器的邻居状态为2-way时是不会交互LSA学习的，只有邻居状态到达full才会交互LSA并且互相学习路由

6.接口状态机

1. down 在接口没有宣告OSPF时，该接口的OSPF状态为down
2. waiting 当接口宣告进OSPF进程后，该接口状态进入waiting，等待该网络中是否有其他邻居参与接口状态的选举
3. DR 接口状态 老大 （选举的目的是减少LSA的泛洪）
4. BDR 接口状态 老二
5. DRother 接口状态 小弟

fullmesh 两两之间建立邻居
MA网络 多路

224.0.0.5
224.0.0.6
更新LSA

DR和BDR的选举

1.如果一个接口宣告了OSPF之后，在waiting时间内没有其他路由器接口参与选举，那么该接口直接成为DR
waiting的等待时间默认为hello时间的4倍，在广播网络中为40S
2.如果有多个接口同时参与选举
首先查看接口的DR优先级（优先级取值范围为0-255,0代表不参与选举直接成为DRother，默认为1，越大越优先）
如果接口DR优先级比较不出来，则比较两台路由器的router-id

注意：DR状态机一旦选举完成，将不具备抢占能力

如果想要新加入路由器接口选举为DR，需要重置以下现有路由器的OSPF进程，导致OSPF重新收敛
rest oospf process
dis ospf int // 查看DR

7.OSPF支持的网络类型

1. 广播： 只有在以太网网络类型中才有MAC的说法 网线接入 默认广播类型 || 以太网组网时默认为广播
2. 点到点： 串口链路（PPP HDLC）默认点到点 用于特别稳定的线路
3. NBMA 帧中继 ATM时默认为NBMA 已淘汰
4. 点到多点 没有任何一种数据链路层协议对应该类型，一般在DSVPN中使用

8.OSPF区域

OSPF的区域分为骨干区域和非骨干区域

1. 其中区域0为骨干区域，非0区域为非骨干区域，骨干区域有且只能存在一个，那么OSPF组网要求所有非骨干区域必须和骨干区域相连接
2. 注意：区域是基于接口的，只能说某路由器的某个接口属于那个区域，不能说路由器属于那个区域
   ABR：区域边界路由器
   ASBR：自治系统边界路由器
3. 每个区域维护一个独立的LSDB

9.开销

开销值作为加表原则，需要在路由条目中携带
开销值的计算：

1. 每一个宣告进入OSPF的路由器接口都会生成一个OSPF开销值
   接口开销值 = 参考带宽/接口带宽 参考带宽值为100M
   举例：G0/0/0接口的开销值为：100M/1000M=0.1 取整=1（对于取整来说，计算结果如果 大于0且小于2=1，大于2小于3=2）
2. 路由携带的开销值如何计算
   两种算法：
   路由传递方向上所有设备的入接口开销值累加
   始发设备在数据传递方向上所有出接口开销值累加（环回接口开销值为0）
3. 开销值的修改
   进入路由器的某个接口，然后 OSPF cost 开销值