本文深入探讨了OSPF协议，包括其作为无类别链路状态型IGP协议的角色，以及与其它路由协议的区别。详细介绍了OSPF的五种数据包和八种状态机，阐述了OSPF的工作过程，如邻居和邻接关系的建立。此外，还讨论了区域划分规则、基础配置步骤、邻居成为邻接的条件以及接口网络类型的差异。内容涵盖OSPF的收敛速度、路径选择、资源占用等因素，为理解和配置OSPF提供了全面指导。
目录
1.OSPF简介
OSPF：开放式最短路径优先协议
无类别链路状态型IGP协议；
由于其基于拓扑进行更新收敛，故更新量会随着拓扑的变大而成指数上升；故OSPF协议为了能在大、中型网络中运行，需要结构化的部署----合理的区域划分、良好的地址规划
正常等开销负载均衡； 跨层封装协议，协议号89；
组播更新 224.0.0.5 224.0.0.6 触发更新+周期更新（30min）
2.路由协议区别
| 距离矢量 DV 链路状态LS | |
|---|---|
| RIP EIGRP OSPF ISIS | |
| 邻居间共享路由条目 邻居间传递的是拓扑 | |
| 传闻性协议 本地计算路由 |
判断一个路由协议的好坏？
1、收敛速度快 2、选择路径佳（前提防环） 3、占用资源少
3.OSPF的数据包 ---5种
Hello包 ---- 组播收发，用于邻居、邻接关系的发现、建立、周期保活
DBD包----- 数据库描述包-- 本地LSDB（链路状态数据库）目录
LSR包----- 链路状态请求 -- 用于询问对端本地未知的LSA信息
LSU包----- 链路状态更新 -- 用于共享具体的每一条LSA信息
LSACK包-----链路状态确认 -- 确认包
LSA--链路状态通告--具体的一条一条 路由或者拓扑信息，不是一种数据包，所有的LSA是使用LSU这种包来转发的；
OSPF的数据包是跨层封装于3层报头后方 ，协议号89
4.OSPF的状态机 ---8种
状态机----两台OSPF路由器间不同关系的阶段
Down: 一旦接收到对端的hello包进入下一个状态
Attempt:该状态仅对NBMA网络上的邻居有效，表示最近没有从邻居收到信息，但仍需作出进一步的尝试，用以与邻居联系。这时按HelloInterval的间隔向邻居发送Hello包
Init:初始化 若接收到的hello包中存在本地的RID，那么进入下一个状态机
2Way:双向通讯 邻居关系建立的标志
条件：点到点网络直接进入下一个状态机；MA网络进行DR/BDR选举，非DR/BDR之间不能进入下一个状态机；
Exstart:预启动 使用不携带数据库目录信息的DBD包，进行主从关系的选举，RID数值大为主，优先进入下一个状态机
Exchange：准交换 使用携带数据库目录信息的DBD包，进行目录共享，需要ACK确认
Loading：加载 接收到其他邻接的目录信息后，和本地进行比对，若本地存在未知的LSA信息，将使用LSR询问对端，对端使用LSU来更新这些LSA信息，直至双方数据库一致；LSU需要ACK确认；
Full：转发 标志着邻接关系已经建立；
5.OSPF的工作过程
1.路由器上启动OSPF协议后，直连的邻居间，开始组播收发hello包，Hello包中将存储本地已知邻居的RID，在双方RID均已知的情况下，建立邻居关系，生成邻居表；
2.邻居关系建立后，邻居间将进行条件匹配，匹配失败将停留为邻居关系**（2Way)，仅hello周期保活即可；匹配成功者间将进行邻接关系的建立；
3.邻接关系间的路由器，将使用DBD/LSR/LSU/LSACK来获取本地未知的所有LSA信息；使得同一区域内所有路由器的数据库完全一致；---- 数据库表；
4.当本地数据库完成同步后，将数据库-->有向图-->树型结构图-->将本地到达所有未知网段的最短路径加载于本地路由表中；
5.收敛完成，仅hello包周期保活即可；正常每30min，邻接关系间再进行一次DBD的对比，若一致及正常；若不一致将马上进行同步；
6.结构突变：触发更新
-
断开网段 直连断开网段的设备，直接使用LSU告知邻接，需确认
-
新增网段 直连新增网段的设备，直接使用LSU告知邻接，需确认
-
无法沟通 hello time 对应的 dead time ；dead time 到时后，断开邻居关系，去除基于该邻接共享的LSA计算所得路由；
6.OSPF的基础配置
1.配置OSPF
[r1]ospf 1 router-id 1.1.1.1启动时，定义进程号，仅具有本地意义；建议配置RID；
RID格式为ipv4地址，且需要全网唯一； 手工配置--环回接口上取最大数值的ip地址---物理接口上最大ip地址的数值
宣告：1、区域划分 2、接口激活协议 3、传递接口信息
[r1-ospf-1]area 0
[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.1.1.1 0.0.0.0
[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 12.1.1.0 0.0.0.255
2.区域划分规则：
1、星型结构 -- 区域0为骨干 大于0为非骨干 非骨干区域必须直连骨干区域
2、ABR--区域边界路由器 两个区域间必须依靠ABR连接
3.实验现象
1、启动配置完成后，邻居间使用hello包建立邻居关系，生成邻居表：
hello包 -- 组播收发 周期发送 -- hello time 10s 或30s ，dead time 为hello time 4倍
[r2]display ospf peer ----查看邻居表
[r2]display ospf peer brief 查看邻居关系简报
邻居间hello包中有一些参数必须完全一致，否则无法建立邻居关系；
Hello 和dead time 、区域ID、认证参数、末梢区域标记；另外在华为的设备中OSPF要求邻居间接口上配置的ip地址，其掩码长度必须一致；
2、当邻居关系建立后，邻居间进行条件匹配，匹配失败，将保持为邻居关系；匹配成功，将建立为邻接关系，邻接关系将使用DBD/LSR/LSU/LSack来获取本地未知的所有LSA信息，同步生成数据库表---LSDB 链路状态数据库
[r2]display ospf lsdb ---查看数据库表
3、数据库表同步完成后，邻接间的互动完成，仅hello包保活；之后本地基于本地的数据库表；转换为有向图，再转换为树形结构，最终将本地到达所有未知网段的最短路径，加载于本地的路由表中：
<r1>display ip routing-table protocol ospf ----查看OSPF路由表
默认ospf协议在华为设备中，优先级为10；度量为cost值
cost值=开销值=参考带宽/接口带宽 默认参考带宽为100M
OSPF协议将cost值之和最小定义为最佳路径，加载于本地路由表中
若接口带宽大于参考带宽，cost值为1，将可能导致选路不佳；可以修改默认的参考带宽
[r1]ospf 1
[r1-ospf-1]bandwidth-reference ?
INTEGER<1-2147483648> The reference bandwidth (Mbits/s)
[r1-ospf-1]bandwidth-reference 1000
切记：一旦修改，整个网络所有ospf路由器需要一致；
4、关于ospf的MTU问题：
在ospf协议的DBD包中将携带本地接口的MTU值，若两端一致可以正常建立邻居关系；若不一致将无法建立邻接关系；
默认华为设备不携带MTU；
[r1-ospf-1] int g0/0/1
[r1-GigabitEthernet0/0/1]ospf mtu-enable 两端设备均需开启
7.邻居建立成为邻接的条件
根据网络类型决定
在点到点网络中，所有的邻居关系必然成为邻接关系
在MA网络中从邻居到邻接前将利用一个周期的dead time（30S)；进行DR/BDR选举；
选举规则：
-
先比较这些参选接口的优先级，默认1，取值范围0-255；越大越好，0标识不参选；
-
DR优先级最大，BDR次大；选举非抢占，故若希望干涉选举，需要重启ospf进程，或者将非DR/BDR修改为0；
修改优先级重启进程：
-
[r2]interface GigabitEthernet 0/0/1
-
[r2-GigabitEthernet0/0/1]ospf dr-priority 3
-
<r2>reset ospf process
-
Warning: The OSPF process will be reset. Continue? [Y/N]:y
非DR/BDR间为邻居关系；
8.OSPF的接口网络类型
1.OSPF协议在不同的网络类型，其工作的方式不同
[r1]display ospf interface GigabitEthernet 0/0/1 • OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1 • Interfaces Interface: 12.1.1.1 (GigabitEthernet0/0/1) Cost: 1 State: DR Type: Broadcast MTU: 1500
| 网络类型 ospf 接口网络类型 | |
|---|---|
| LoopBack P2P（LoopBack） 无hello 环回使用32位主机路由 | |
| 点到点 （PPP/HDLC/GRE） P2P 10s hello time 不选DR/BDR | |
| BMA （以太网） Broadcast 10s hello time 选DR/BDR | |
| NBMA MGRE） P2P |
在tunnel接口上，ospf的默认工作方式为P2P，这种工作方式，只能建立一个邻居关系，故在MGRE环境中将无法正常工作；
2.修改接口的默认工作方式：
-
[r1]interface Tunnel 0/0/0
-
[r1-Tunnel0/0/0]ospf network-type ?
broadcast Specify OSPF broadcast network
nbma Specify OSPF NBMA network
p2mp Specify OSPF point-to-multipoint network
p2p Specify OSPF point-to-point network
切记：一个网段中所有接口的ospf工作方式必须一致；否则将无法建立邻居关系，或者因为不同工作方式的hello time一样，错误建邻，无法收敛；
当MGRE环境中，使用OSPF，且所有tunnel接口修改为broadcast工作方式后，必须基于拓扑接口考虑DR位置问题
MGRE可以构建不同的拓扑结构：
1、星型--中心到站点--轴辐状 中心站点为DR，取消BDR
2、全连网状 --- 不需要再关注DR
3、部分网状 --- 基于能够全网段内正常共享LSA来考虑最佳的DR位置
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