OSPF基础

目录

一、路由分类

1.直连路由

2.非直连路由

二、OSPF概述

1.什么是OSPF        

2.OSPF的特点

3.OSPF的区域划分

1.划分区域的意义

2.区域的划分

三、OSPF 消息数据包

1.数据包的类型

2.Hello包

2.DBD包

3.LSR包

 4.LSU

 5.LSACK

 四、OSPF 邻居状态机制

1.邻居关系建立条件

2.DR与BDR的选举

3.主从选举

4.所有的状态

1.Down

2.init

3.two-way

4.exstart

5.exchange

6.loading

7.full

五、基本配置

1.启用ospf

 2.network通告

3.激活DBD中携带的MTU

4.查看

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一、路由分类

1.直连路由

2.非直连路由

1.静态路由
2.动态路由

（1）：IGP：内部网关路由协议-在同一个AS内部使用（在企业内部或者数据中心内部使用）
             -DV：距离矢量路由协议
                 -RIP（v1/v2)
                 -IGRP-思科私有协议
                 -EIGRP-思科私有协议
             -LS：链路状态路由协议
                  -OSPF：开放式最短路径优先（ 企业用：功能多，可以精细化控制） 
                  -ISIS：中间系统到中间系统（ 数据中心用，转发能力强，大流量转发 ）

（2）：EGP：外部网关路由协议：在不同的AS之间使用（AS：自治系统）
              -BGP：边界网关协议

二、OSPF概述

1.什么是OSPF        

        开放式最短路径优先OSPF 是一种动态的高度可靠和高度可扩展的路由协议，用于构建大型网络中的动态路由系统。

使用范围：IGP 

协议算法特点： 链路状态型路由协议，SPF算法

协议是否传递网络掩码：传递网络掩码

协议封装：基于IP协议封装，协议号为 89

2.OSPF的特点

1.OSPF 是一种典型的链路状态型路由协议

2.传递信息称作LSA，LSA 链路状态通告，包含路由信息和拓扑信息。

      路由LSA：描述本路由器上接口的路由信息（通过判断有无掩码确实路由LSA）

      拓扑LSA：描述路由器之间的连接状态

3.更新方式： 触发更新+30分钟的链路状态刷新 

   网络结构发生变化触发更新，否则不触发更新

   凡是触发更新，都会有邻居机制

    30min的链路状态刷新，刷新参数

4.更新地址： 组播和单播更新，

        组播地址： 224.0.0.5（ALL SPF router）      224.0.0.6 （ALL DR router）

         本地链路组播地址224.0.0.X（TTL=1）

5.支持路由认证

6.支持手工汇总

7.支持区域划分

8.OSPF 比较消耗设备资源

3.OSPF的区域划分

1.划分区域的意义

1.减少LSA的数量 

2.减少LSA的传播范围

 （ 同一区域内是链路，不同区域内是距离矢量）

2.区域的划分

区域的划分是基于接口的（链路的）

1.区域的标记：使用了32个二进制    1.十进制   2.类似于IP地址  A.B.C.D

        通过十进制表示，例如区域 0、1、2、3等

        通过点分十进制表示，例如区域 0.0.0.0 、0.0.0.1、0.0.0.2等

2.区域设计原则： 向日葵型网络结构

        OSPF网络中必须存在并唯一的骨干区域（单区域除外）

        若存在非骨干区域，非骨干区域必须与骨干区域直接相连

3.OSPF中路由器的角色：

          骨干路由器：所有接口属于骨干区域

          非骨干路由器：所有接口属于非骨干区域

          ABR：区域边界路由器，能够产生3类LSA的路由器（骨干和非骨干之间）

          ASBR：自治系统边界路由器，能够产生5类或7类LSA的路由器（ospf与非ospf之间的路由器，同时该路由器能够将非ospf的路由信息引入ospf区域中）

        ospf 1 router-id 1.1.1.1 //指定ospf进程号（1-65535）指定router-id（推荐用手工指定router-id）
        area 0.0.0.0   （area 0）             //指定区域id
        network 192.168.1.0  0.0.0.255     //宣告网段
        network 192.168.12.0  0.0.0.255    //宣告网段

三、OSPF 消息数据包

1.数据包的类型

Hello   DBD  LSR  LSU  LSACK

2.Hello包

周期性发送，周期时间10s或30s（根据不同的网络类型默认10s或30s）

目的：建立并维持OSPF 邻居关系（邻居关系建立之后充当保活包功能）

OSPF Header  头部报文解析： 
 【 OSPF Version 】 
     这个字段，指的是OSPF的版本
     版本2——针对的是IPv4的网络
     版本3——针对的是IPv6的网络
 【 Message Type 】 
     消息类型
     OSPF中，一共有五种报文：Hello、DD、LSR、LSU、LSAck
     分别对应了1、2、3、4、5
 【 Packet Length 】 
     报文的长度，不可修改
 【 Source OSPF Router 】 
     发送这个Hello报文的路由器的Router ID
     而在一个OSPF网络中，Router ID就是用来唯一标识一台路由器的
     所以，不同路由器的Router ID不能相同
  【 Area ID 】 
     发送这个Hello报文的接口，所在的区域
     两台路由器，想要建立邻居，它们的互联接口，必须在同一个区域中
 【 Packet Checksum 】 
     报文的校验和，用来校验报文是否完整
 【 Auth Type/Data 】 
     这里指的是OSPF的认证
     认证的类型必须相同，认证的密码必须一致OSPF Header  头部报文解析：

【 Network Mask 】 
    子网掩码
    默认情况下：两个建立OSPF邻居的路由器，互联接口的掩码必须相同
 【 Hello Interval 】 
    Hello时间间隔/Hello计时器/Hello时间
    就是发送这个Hello报文的路由器，多长时间发一个Hello包
    默认情况下：Hello时间为10秒
    两台路由器，想要建立OSPF邻居，它们的Hello时间必须相同
  【 Option 】 
     特殊标记位
     不同的区域类型的标记位也不同
     想要建立OSPF邻居，Option位必须相同
  【 Router Priority 】 
     DR优先级，用于DR选举
     如果两台想要建立OSPF邻居的路由器，在互联接口上都配置了自己的DR优先级为0，那么，两台路由器都不会参加DR选举
     而在需要DR的网络中，选举不出DR，邻居就无法继续建立
     所以，两台设备DR优先级为0，在需要DR的网络中，邻居状态会卡在2-way
  【 Router Dead Interval 】 
      Dead时间/死亡时间
      默认情况下：是Hello时间的4倍=40秒
      Dead时间会随着Hello时间的改变而改变，但还是4倍关系
      所以，我们如果更改Dead时间，一定要注意是否受Hello时间影响，
      即：我们需要单独更改Dead时间（手动配置的Dead时间优先于默认情况——4倍Hello时间）
  【Designated  router 】  :  DR :指定路由器

  【backup  Designated  router】   :BDR  :备份指定路由器

  【Active  Neighbor 】 :  活跃的邻居，我认可的邻居

2.DBD包

 数据库描述数据包（用于描述数据库摘要信息）

主从选举DBD： 比较双方的router-id ，router-id大的一方为主（master ），小的一方为从（slave）；主用于控制LSA的交互

3.LSR包

链路状态请求，按照DBD中报文的未知LSA头部进行请求（不包含的路由信息）

（ 请求数据库中没有的LSA信息）

 4.LSU

链路状态更新，携带LSA信息。（据对方的请求信息，更新LSA给对方）

 5.LSACK

链路状态确认（收到对方的更新LSA信息后，进行确认）

 四、OSPF 邻居状态机制

1.邻居关系建立条件

1.router-id 必须不同

2.area ID 相同

3.认证： 认证类型 （不认证=0  明文认证=1  MD5=2）  认证数据

4.hello时间，dead时间必须一致

5.特殊区域标识一致（E（外部路由位）=1  ； N（NSSA外部路由位）=0    P=0）

6.MA网络中，网络掩码必须一致

7.必须同时使用单播或组播更新

8.更新源检测（双方的IP地址必须在同一网段）

2.DR与BDR的选举

邻居状态下（two-way）： MA的网络中会选举DR（指定路由器）  BDR（备份指定路由器）

DR选举：  

       1.比较优先级 （范围：0-255，默认优先级为1 ，越大越优） 若优先级为0 代表弃选

        2.比较各自的router-id，越大越优

注意：

    1.DR抢占是关闭的 （先选举的DR不会因为后来的BDR或DRother的优先级和router-id而影响）

    2.DR是一个接口概念 

    3.优先级范围0-255，数字为0代表不参与选举 

    4.先选举BDR ，再升级为DR

3.主从选举

发生在exstart状态， 通过双方的router-id进行比较，router-id大的一方为主。  发送的主从选举DBD，DBD中包含了MTU值（默认思科直接启用，华为中默认不包含MTU，可以使用命令激活传递MTU值的功能，若双方的MTU值不匹配则卡在exstart 状态）。

4.所有的状态

Down、 init 、 attempt（尝试 过渡） 、 two-way 、  exstart  、 exchange  、loading  、full

1.Down

邻居关系没有建立就处于down（down状态下可能还会每隔120s发送一次hello包）。

2.init

初始化状态，一旦开始发送hello报文，就进入初始化状态。

3.two-way

双向通信状态（邻居状态），接收到包含自己router-id 的对方的hello报文。

4.exstart

预启动状态，一旦开始发送主从DBD，则进入预启动状态。

5.exchange

预交换，主从选举完成，则发送携带LSA头部信息的DBD，进入预交换状态，会发送LSR数据包。（但是没有LSU）

6.loading

加载状态，一旦发送LSU数据包，进入了加载状态，进行大量LSA的学习。

当请求列表，重传链表空时就会处于full，不空时处于loading

7.full

邻接状态。双方LSA同步（双方LSA全部学习）

五、基本配置

1.启用ospf

OSPF router-id 选举规则：（主从选举）

       1.手工指定最优先

       2.选举所有逻辑中IP地址最大的

       3.选举所有物理接口IP地址最大的

华为中： 若以上三点都不满足，则可以创建router-id 为0.0.0.0 ；在使用逻辑或物理接口IP地址时，接口可以是关闭状态；若一台路由器启用了多个OSPF进程，不同进程可以使用相同的router-id（不推荐）；

思科中：若以上三点都不满足，则无法启用OSPF；在使用逻辑或物理接口时，接口必须双 up ，该接口可以不通告进入OSPF中；同一路由器上多个OSPF进程必须router-id必须不同；

全局模式下可以选择针对所有的OSPF进程修改router-id ；（若同时在接口部署时，接口优先生效）

 2.network通告

3.激活DBD中携带的MTU

激活DBD中携带MTU（最大传输单元）值功能：

修改接口MTU值： （同时修改3层和2层的MTU值）

查看二层接口信息：

查看三层信息：

4.查看

OSPF邻居表 

LSBD的摘要信息

OSPF 路由表