OSPF基础

ospf 开放最短路径优先协议

ospfv2 工作在ipv4网络
ospfv3 工作在ipv6网络

一、协议工作

工作范围：IGP（内部网关路由协议：工作在AS内）

计算方式：链路状态路由协议（携带路由信息和拓扑信息）

二、协议特点

1、收敛快：触发更新，独立计算
2、拓展性：区域划分
3、最短路径：通过SPF算法
4、无环路：
（1）域内防环：SPT树
（2）域间防环；防环规则
5、支持认证

三、工作流程
1、建立OSPF的邻居关系
2、相互交互LSA（LSA泛洪），同步数据库LSDB
3、通过LSDB使用SPF算法计算生成SPT树
4、通过SPT树生成最优路由放在路由表中

四、基本概念 router id
1、 router id：标识运行ospf的路由器，一台只能存在一个，格式跟IP地址一样（可以是设备不存在的IP地址）

  生成方式：
           自动生成：
                （1）优选环回接口大的
                （2）优选物理接口大的

           手工配置：
                （1）全局配置(协议共用)
                    [AR1]router id  10.1.1.1

                （2）进程配置
                    [AR1]ospf 1 router-id 1.1.1.1

进程配置》全局配置
如果使用同一种方式修改router id,需要重置进程reset ospf process

2、邻居关系的配置

AR1：
ospf 1 router-id 10.1.1.1
area 0.0.0.0
network 10.1.12.0 0.0.0.255
network 192.168.1.0 0.0.0.255

AR2：
ospf 1
area 0.0.0.0
network 10.1.12.0 0.0.0.255
area 0.0.0.1
network 10.1.23.2 0.0.0.0
network 192.168.2.0 0.0.0.255

AR3：
ospf 1
area 0.0.0.1
network 10.1.23.3 0.0.0.0
network 192.168.3.0 0.0.0.255

[AR2]display ospf peer brief /// 检查邻居关系
[AR1]dis ospf lsdb ///检查ospf的数据库
[AR1]dis ip routing-table ///全局路由表
[AR1]dis ospf interface g0/0/0 ///相关接口的ospf信息
[AR1]display ospf routing ///检查协议路由表
dis ospf error interface g0/0/0 ///检查接口的错误信息

五、邻居建立（ospf工作在IP层，协议号为89）

（1）定义：只交互HELLO报文

（2）报文类型

1、HELLO报文（是否影响邻居关系建立）
定义：发现，建立，维护邻居关系
目的为224.0.0.5，组播方式发送Hello报文

  ospf头部(所有报文都有头部)： 
      
       ①版本version:版本需要一致
       ②router id：需要不一致
       ③区域ID：需要一致
       ④认证类型：需要一致
       ⑤认证数据：需要一致

   hello报文的详细信息：
        ①掩码：MA网络需要在一个网段，P2P网络可以不一致
        ②hello时间：需要一致
           interface Serial1/0/0
                ospf timer hello 15  ///修改HELLO时间为15S，超时会自动4倍增长

        ③超时时间：需要一致

            interface Serial1/0/0
                ospf timer dead 40  ///修改超时时间为40S ，hello时间不会变

        ④option位：需要一致 （N=0，E(表示能够引入外部路由)=1标识设备是普通设备）

（3）状态机
down:未接收到ospf hello报文
init:收到邻居的Hello报文，但是邻居列表没有自身的router id
2-way：收到邻居的Hello报文，但是邻居列表存在自身的router id

六、邻接关系建立

（1）定义：交互hello报文，继续交互LSA

（2）报文类型：

1、DD报文（携带LSA的头部信息）

内容
①MTU：默认不开启比较，MTU=0
②FLAG： init初始位：如果I=1，表示是第一个DD报文
more更多：如果M=1，表示后续还有DD报文
MS主设备：如果MS=1,表示该设备为主设备

 ③序列号：保证DD报文可靠传输
 ④LSA头部：
  （1）LS type：LSA的类型
  （2）lint state id：LSA的描述内容，不同的LSA该字段不一致
  （3）adv router:LSA的产生者

   以上的三个字段用来唯一表示一条LSA

（4）序列号
       范围：0x80000001-0x7fffffff
       序列号越大表示LSA越新

（5）老化时间age
    范围：0-3600S
    老化时间越小表示越新
    1800S表示LSA的周期更新
    3600S表示该LSA需要被删除

如何比较LSA的新旧程度:
1、序列号，越大越优先
2、如果序列号一样，则比较校验和，越大越优先级
3、比较老化时间

     如果前后收到的LSA老化时间差距小于900S，则不覆盖，如果大于900S，老化时间越小越新

2、LSR 请求报文
针对缺少的LSA请求详细信息

3、LSU 更新报文
携带详细的LSA信息

什么时候会发送LSU报文？
（1）对LSR做回复
（2）周期更新
（3）触发更新

4、LSACK确认报文

（3）状态机

①exstart:交互俩个空的DD报文，保证后续DD报文的可靠有序传输

       选举主从关系：
          1、双方都发出空DD报文携带序列号，选举主从关系，通过比较router id大的为主（刚开始都认为自身是主）
          2、后续选出主设备后，第三个DD报文由从设备发出（序列号为主第一次发的序列号）

②exchange：交互DD报文，会携带LSA的头部信息
③loading:交互LSR,LSU,LSACK
④FULL：表示邻接关系建立成功

怎样标识邻接关系建立成功–什么时候进入FULL状态？
数据库同步完成，LSR的重传列表为空

七、网络类型
1、broadcast
定义：底层协议为以太网，底层接口为以太网接口
hello时间：10/40S
是否选举DR：选举DR

2、NBMA
定义：底层是帧中继FR
hello时间：30S/120S
是否选举DR：选举DR

3、P2P
定义：底层为PPP协议，底层接口为串行接口
hello时间：10/40S
是否选举DR：不选举DR

4、P2MP
多个P2P网络，没有一种底层协议默认是P2MP，需要手工更改
hello时间：30S/120S
是否选举DR：不选举DR

修改网络类型的配置：

interface GigabitEthernet0/0/0
ip address 10.1.12.1 255.255.255.0
ospf network-type p2p

注意：不同的网络类型是否能建立邻接关系主要看hello时间需要一致
但是能不能正常到路由信息，主要看是否选举DR

八、DR和BDR的选举（MA网络选举）

1、作用
（1）减少LSA泛洪，减少邻接关系
（2）充当MA网络的伪节点

2、设备角色
DR:收集和发送LSA,DR和其他设备都需要建立邻接关系；
BDR：收集LSA，BDR和其他设备都需要建立邻接关系；
DRother:只和DR和BDR建立邻接关系，DRother之间建立邻居关系

注意：DR和BDR加入到224.0.0.6的组，并且也在224.0.0.5

3、选举过程
（1）选举机制（选举时间 waiting-time 40S）
华为机制：发出hello报文就开始选举
标准机制：建立完邻居关系后开始选举

（2）选举参数
①接口优先级：范围：0-255，默认值1，越大越优优先

#interface GigabitEthernet0/0/0
ip address 10.1.12.1 255.255.255.0
ospf dr-priority 100 修改DR优先级后需要重置进程

②router id:越大越优优先

（3）特点
①不支持抢占
②优先级为0，不参与选举

九、其他特性（cost）

1、根据带宽进行换算，带宽越大，开销就越小
100M/实际带宽
G口=cost=1
E口=cost=1
S口=cost=48

如何修改开销值？
路由的入方向或者数据的出方向修改
举例：R1访问192.168.2.0修改开销值为5

interface GigabitEthernet0/0/0
ip address 10.1.12.1 255.255.255.0
ospf cost 4

2、可以修改带宽参考值
[AR1-ospf-1]bandwidth-reference X

-----------------------------------------------------域内路由-------------------------------

一、router-LSA
产生者：每一台运行ospf的路由器都会产生，一个区域产生一条
描述内容：描述本设备路由信息和拓扑信息
泛洪范围：区域内传递

四种链路信息 dis ospf lsdb router 10.1.1.1 查看详细信息
（1）stubnet --路由信息

*Link ID: 表示网段前缀
 Data   : 表示掩码
 Metric : 本设备去往该网段的开销

出现场景：没有邻居的接口描述；P2P网络类型的接口路由；环回接口路由

（2） TransNet --拓扑信息

*Link ID: 表示DR的接口IP
Data :表示自身去往DR的本接口IP
Metric : 本设备去往目的的开销值

出现场景：MA网络

（3）p2p --拓扑信息

*Link ID: 表示对端的router id
Data :表示自身去往对端的本接口IP
Metric : 本设备去往目的的开销值

出现场景：p2p网络/P2MP网络

（4）vlink
*Link ID: 表示对端的router id
Data :表示自身去往对端的本接口IP
Metric : 本设备去往目的的开销值

二、network-LSA
产生者：由DR产生，一个MA网络产生一条
描述内容：描述MA网路的路由信息和拓扑信息
泛洪范围：区域内传递

[AR1]display ospf lsdb network 10.1.12.2

 OSPF Process 1 with Router ID 10.1.1.1
	         Area: 0.0.0.0
	 Link State Database 

Type : Network
Ls id : 10.1.12.2 --路由信息
Adv rtr : 10.1.2.2
Ls age : 151
Len : 32
Options : E
seq# : 80000004
chksum : 0xe131
Net mask : 255.255.255.0 --路由信息
Priority : Low
Attached Router 10.1.2.2 —拓扑信息
Attached Router 10.1.1.1

伪节点去往真实设备开销值为0