学习笔记——动态路由协议——OSPF(OSPF基本术语)

OSPF基本术语

1、链路状态(LS)与链路状态通告(LSA)

链路(LINK)：路由器上的一个接口。 状态(State)：描述接口以及其与邻居路由器之间的关系。

(1)链路状态(LS)

OSPF是一种链路状态协议，所谓的链路状态，其实就是路由器的接口状态。有关各条链路的状态的信息，用来描述路由器接口以及与邻居路由器的关系。

在OSPF中路由器的某一接口的链路状态包含了如下信息：

① 该接口的链路的类型、IP地址及掩码

② 该接口的带宽(开销)

③ 该接口所连接的邻居

OSPF核心思想是，每台路由器都将自己的各个接口的接口状态(即链路状态)共享给其他路由器。

路由器接口状态

该接口的IP地址及掩码

该接口所属区域的Area-ID

该接口所属路由器的Router-ID

该接口的接口类型(也就是该接口的网络类型，如P2P，广播型)

该接口的接口开销(通常以接口带宽来定义接口开销，带宽越大，开销越小)

该接口所属的路由器的Router Priority(这个参数是用来选举DR与BDR的)

该接口所在二层网络中的DR、BDR

该接口的Hello Dead Interval(接口发送Hello报文的间隔时间)

该接口的Router Dead Interval(实效时间)

该接口所有邻居路由器

该接口认证类型

该接口秘钥等等

(2)链路状态通告(LSA)

LSA(Link State Advertisement)是路由器之间链路状态信息的载体。LSA用来描述路由器和链路的状态。LSA是LSDB的最小组成单位，也就是说LSDB由一条条LSA构成的。

LSA(链路状态通告)包含：链路上的网络类型、接口IP地址及子网掩码、链路上所连接的邻居以及链路开销。

链路状态通告同步前提条件：相同区域中，如果相同区域中设备数量过多，导致设备负担加大，可以不同的区域进行区分，从而减少不同区域中LSDB的大小，优化设备的性能。

2、最短路径算法(SPF)

SPF算法是OSPF路由协议的基础。SPF算法也称为Dijkstra算法。OSPF路由器利用SPF独立地计算出到达目标网络的最佳路由；

3、路由器ID(Router-ID)

(1)概念

路由器ID(Router-ID RID，路由器标识符)在OSPF中，每个路由器都有一个唯一的路由器ID，用于标识自己。路由器ID可以是一个IPv4地址，通常是路由器的一个接口IP地址。如果没有明确配置路由器ID，OSPF会根据一组规则自动选择一个。

例如，假设我们有三个路由器，它们的接口IP地址分别是192.168.1.1、192.168.1.2和192.168.1.3。在这种情况下，路由器ID可以是其中任意一个IP地址。

注意：设备缺省会用使用最大IP地址的环回口地址为RID(Router ID)，如果没有环回口则启用最大IP地址的物理口作为Router ID。

注意1：第一个UP的接口，该接口的地址成为Router-ID，如果同时UP，优选IP地址最大的，形成全局的RID。

注意2：在一个OSPF网络里面，每台路由器的Router ID都必须是独一无二，没有Router-ID是无法工作的。

作用： 1.在网络中标识自己 。 2.虚连接会用router-id。

(2)Router-ID的选举规则

配置协议时选择人为指定的方式，默认是自动生成，人为配置的优于自动产生的。

1.手动配置OSPF路由器的Router ID：1.1.1.1 手动指定最优先。(首选)

2.如果没有手动配置Router ID, 那么将使用全局Router ID作为，OSPF的Router ID。

设备第一个配置的IP地址为全局Router ID。只有当前被选举为Router ID的接口地址发生了变化，或者说接口地址被删除，全局Router ID才会改变。

如果重启设备后，最先UP的接口地址作为全局的Router ID

如果全局RouterID发生了变化，OSPF的RouterID不会变化，再重启了OSPF的进程后，才会改变。

3.若有loopback口，则选最大的loopback口IP地址，

若无，则选活跃的物理接口中IP地址最大的作为Router ID(Router-ID不具有抢占性)(物理接口必须是活动状态)

(3)全局RouterID和OSPF协议的RouterID

容易混淆的概念：全局Router ID和OSPF协议的Router ID

如果在OSPF协议里面没有手工配置Router ID，那么就会选择使用全局的Router ID作为OSPF的Router ID。

1)全局Router ID

默认华为的路由器启动后，会自动生成一个全局的Router-id。

全局的router-id默认使用的是设备上配置的第一个IP地址。

通过display router id可以查看设备的全局router-id：

2)OSPF的router-id

默认情况下，使用ospf 1创建的OSPF默认使用的router-id为全局router-id。

当然手动指定ospf的router-id也是可以的：ospf 1 router-id 1.1.1.1

同时也是建议使用手动指定的方式配置OSPF的router-id。

全局的Router ID和OSPF手工配置的Router ID是不同的概念，也可以是不同的数值。

第一种情况：我们在OSPF的协议配置的时候，不手动配置Router ID。(如下左图)

1、首先我们并没有配置全局的Router ID，现在是0.0.0.0，表示的是现在没有Router ID。

2、开启OSPF的一个进程，没有配置Router ID，我们查看ospf bri，现在的Router ID是没有的。

3、随便配置一个接口的IP地址，这里配置的是环回口loo0的ip地址，然后我们再次查看OSPF的进程配置，Router ID使用了全局的Router ID

第二种情况：(如上右图)

我们不配置全局的Router ID，在开始ospf进程的时候手工配置一个Router ID，之后我们再配置一个全局的Router ID。然后重启ospf进程，看下Router ID是否会发生改变。

我们得出结论：手工配置的ospf-router-id并不会改变。

注意1：RouterID是在OSPF进程刚启动时开始选举，如果有必要更改RouterID，则需要重启OSPF进程。

注意2：由于接口的IP地址变动，可能引发OSPF Router ID的变动，进而对网络产生影响，建议给OSPF手动指定固定的Router ID。

注意4：Router ID并不一定是路由器接口的IP地址。

(4)手动配置Router-ID

手工配置的Router ID命令后面的 P地址可以随意，不需要必须是存在的地址。

Router ID一旦定下来以后，即使重新修改了接口地址也不会使其变更，必须通过clear ip ospf process的方式或者reload的方式来改变。

配置格式:Router-ID以IP地址的格式(点分十进制)来定义的，和本设备的IP地址没有关系，只是一个名字。

通常的做法是将Router-ID配置为与该设备某个接口(通常为Loopback接口)的IP地址一致。

手工指定命令：

(1)全局下指定 

[AR1] router id  1.1.1.1   //指定OSPF进程中的router-id。如果没有手工指定router-id，该路由器中所有的动态路由协议都使用该地址作为协议的router-id

(2)进程下指定 

[AR1]  ospf  10  router-id  1.1.1.1  //指定OSPF进程中的router-id

注意：如果重新配置了Router ID，不会立刻生效 ，可以重置进程 (重启设备 )

    <AR1>  reset ospf process     //重置ospf进程

<R3>  dis ospf  peer  brief  //查看邻居表

特点：一经确定，除非设备重置或者OSPF协议重置，否则不会改变。

4、度量值Cost

OSPF使用Cost(开销)作为路由的度量值。OSPF默认情况以太网链路开销值为1。

在每一个激活了OSPF的接口上，都会维护一个接口COST，接口COST=100M/接口带宽，其中100M为OSPF的参考带宽。

    一条路由的COST由该路由从来路由的起源一路过来的所有入接口cost值的总和。

 P2P网络带宽越大开销越小越优先。

以太网链路开销：100/1000M= 0.1约等于1 真机串行链路开销：100/1.544=64

ensp串行链路开销：100/2.048 =48

(2)度量值修改

在规划流量路径时，推荐将汇聚层直连链路Cost值>接入层所有链路Cost值之和，这样可以保证从接入层访问R1或R2时，流量可通过接入层路由器直达R1或R2。

以(上图)为例。R1和R2位于企业网中的汇聚层，R1和R2的直连链路属于区域0,R1有一个直连网段10.0.1.1/32通过在区域0。

在缺省情况下，R4到达10.0.1.1/32的路由存在两个下一跳。修改Cost之后，R4到达10.0.1.1的路由仅存在一个下一跳。

两种方式：

1、接口修改开销                ospf cost 50                     //优先选举接口

2、根据参考带宽修改开销        bandwidth-reference 10000

[RTC] ospf

[RTC-ospf-1]bandwidth-reference 500  //修改开销计算的参考值，默认为100M。修改最好在整个OSPF网络中统一修改

Info:OSPF i Reference bandwidth is changed

Please ensure reference bandidth is consistent across all routers

[RTC-ospf-1]quit

[RTB]interface Ethernet 0/0

[RTB-Etherneto/0]ospf cost 5  //修改开销，范围1~65532

[RTB-Etherneto/0]quit

(3)度量值计算的方向

到一个目标网络的度量值  =  从源到目标的所有出站接口的Cost值累加(数据方向)

                            从目标到源沿途所有的入站接口的Cost值累计(路由方向)

如(上右图)：

按路由方向：

  路由器A保存了1.1.1.0/24网段的路由，B从A学习该条路由时，从路由的入接口累计cost值；

B学习A的路由的入接口是B左边的接口，B左接口的cost是64，cost=原来的cost+64=1+64=65；

同理，C学习A的路由时，cost在前面的基础上，加上C路由方向入接口的cost；cost=65+1=66；

按数据方向：

  C要向1.1.1.0/24发送数据，数据方向向左；

  需要经过三个路由器，数据的出接口为路由器左边的接口，cost = 1 + 64 + 1 = 66；

(4)计算cost的实例

Router C上路由表存放的192.168.100.0的路由，COST是多少?

从C到192.168.100.0，有两条路：C-A和C-B-A；C向A学习路由，看得是路由方向的入接口；

   C-A: ->1 + 64 =65 C-B-A: ->1 + 64 +64 = 129   选cost小的那条路由，因此cost = 65

5、network 宣告

如何将接口"放"到OSPF中，宣告方式：

(1)区域下宣告 

宣告(Network)格式： 接口信息 及 反掩码信息

反掩码：255.255.255.255 - 255.255.255.0 = 0.0.0.255       //接口所属网络的反掩码

192.168.1.1 某一个接口 /32=255.255.255.255

255.255.255.255--255.255.255.255=0.0.0.0

Network 0.0.0.0 代表将本设备的所有接口都宣告进入OSPF中 

命令： Network 192.168.1.1 0.0.0.0

192.168.1.1/24 =>255.255.255.0[正掩码] ==>192.168.1.0

(2)接口下宣告 

命令：进入接口下     ospf enable  area 0 

前题：请首先保证全局的OSPF协议，建立了该进程，以及创建了该区域0。

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