OSPF协议目录：
第一部分（OSPF工作过程）
OSPF：开放式最短路径优先协议；
无类别链路状态IGP协议；触发更新+周期更新（30min）
组播更新：224.0.0.5 通用地址 224.0.0.6 DR/BDR专用地址
基于拓扑进行收敛，更新量巨大-----结构的部署----1、区域划分 2、IP地址规划
一、OSPF的5种数据包类型：
- hello
- DBD包 -数据库描述包
- LSR链路状态请求
- LSU链路状态更新
- LSack
数据包结构：跨层封装于3层报头，协议号89；
标准报头中存在RID/区域ID和认证参数；
- OSPF的状态机
Down：一旦本地发出ospf的hello包进入下一个状态
Init初始化：接收到的hello包中存在本地的RID，进入下一状态
2way双向通信：邻居关系建立的标志；
条件匹配：点到点直接进入下一状态；MA网络进行DR/BDR选举（40s），非DR/BDR间不进入下一状态
Exstart预启动：使用类似hello 的DBD包来进行主从关系选举，RID数值大为主，优先进入
下一状态；
Exchange准交换：使用真实的DBD包来共享数据库目录；
Loading加载：从邻接处使用LSR/LSU/LSack来获取本地没有的LSA信息；hello是用来发现本地直连未知网段的；
Full转发：邻接关系建立的标志
- OSPF的工作过程
- 启动配置完成后，邻居间组播（224.0.0.5）使用hello包，建立邻居关系，生成邻居表；
- 邻居表生成后，基于邻居表中的各个邻居，进行条件的匹配；匹配失败将维持邻居关系，
仅hello包周期保活即可；
邻接关系间将使用DBD来共享本地的数据库摘要；邻接关系间可以通过识别摘要，来请求本地未知的LSA信息；请求时使用LSR，对端使用LSU来分享这些LSA信息；
数据库表可查看；
- 默认OSPF协议通过本地的数据库，启用SPF最短路径选路规则，计算本地到达所有未知网段的最佳路径，然后将其加载于路由表中；
收敛完成---hello包周期保活 邻接关系间每30min周期进行DBD的比对，若一致继续保持安静；
- 结构突变
【1】新增网段---直连新增网段的设备，使用DBD包来告知本地所有邻居；
【2】断开网段---直连断开网段的设备，使用DBD包来告知本地所有邻居；
【3】无法沟通---dead time到时时，断开邻居关系，是否能够重建关注hello包；
- 名词注解：
LSA：链路状态通告，在不同环境下产生不同类别的LSA；可以是拓扑也或者是路由条目；
LSDB：链路状态数据库---所有LSA的集合
LSA洪泛，LSDB同步-----OSPF收敛的称呼
- 配置
R1(config)#router ospf 1 启动时需要配置进程号，仅具有本地意义；
R1(config-router)#router-id 1.1.1.1 配置RID； 手工--环回最大地址--物理最大地址-无法启动
宣告：1、激活--收发ospf信息 2、通告直连接口的拓扑 3、区域划分
R1(config-router)#network 12.1.1.1 0.0.0.0 a 0
R1(config-router)#network 1.1.1.1 0.0.0.0 a 0
必须携带反掩码
注：区域之间的路由器（即ABR），宣告时应该精确宣告，用反掩码0.0.0.0宣告最好
区域划分的规则：
- 星型结构---骨干区域0；非骨干大于0；非骨干必须直连骨干区域；
- 必须存在ABR--区域边界路由器
【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；
R2#show ip ospf neighbor
Neighbor ID Pri State Dead Time Address Interface
1.1.1.1 0 FULL/ - 00:00:32 12.1.1.1 Serial1/0
3.3.3.3 0 FULL/ - 00:00:37 23.1.1.2 Serial1/1
邻居的RID 优先级 状态机 下一跳 出接口
邻居关系的建立依赖hello包；
邻接关系的建立依赖hello包和条件匹配；
*表示邻居间hello包中必须完全一致的参数：
1. Hello dead time
2.区域ID；
3. 认证参数；
4.特殊区域标记
【2】邻居关系建立后，邻居间进行条件的匹配；若匹配失败，将保持为邻居关系，仅hello包周期保活；若匹配成功，将入邻接关系的建立；先使用类hello 的DBD进行主从关系选举；
主RID数值大，优先级共享真实的DBD包，分析本地的数据库目录，便于邻居对比，之后通过LSR/LSU/LSack来获取未知的LSA信息；
这些LSA被保存在本地的LSDB中，通过数据库表呈现；
R2#show ip ospf database
DBD包--数据库描述表--lsdb的目录；
- 隐性确认--使用序列号进行确认
从设备复制主设备的序列号，来对DBD包进行确认
- 标记位 I位-为1 标识本地发出的第一个DBD包
M位为1 标识不是本地的最后一个
MS位为1 标识本地为主
- MTU--在exchange状态时收发的dbd包中携带本地接口的MTU值；邻居间该值必须一致，否则将卡在exchange状态；
注：MTU为最大传输单元，因为OSPF更新量大，如果 MTU不一致，可能会导致拆分传输，这样会多加报头，造成更新量加大！！所以OSPF要求MTU一致，降低更新量！！
【3】当LSDB同步完成，本地将使用spf选路规则，计算本地到达所有未知网段的最短路径，然后将其加载到路由表中；
1、字母O - OSPF, IA - OSPF inter area
N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2
E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2
O 本地区域的路由；本地通过该区域的拓扑信息计算所得
O IA 域间路由，其他区域的路由；是ABR共享到本区域的路由
O E1/2 域外路由，其他协议或进程的路由条目；是ASBR重发布到OSPF的路由
O N1/2 域外路由，其他协议或进程的路由条目；是ASBR重发布到OSPF的路由，同时本地
处于NSSA区域
- 管理距离--默认110
- 度量为cost值=开销值=参考带宽/接口带宽
默认参考带宽为100M；优先cost值之和最小的路径；
注：当接口带宽大于参考带宽时，度量值为1；可能导致选路不佳；可以修改所有OSPF设备的参考带宽；
R1(config)#router ospf 1
R1(config-router)#auto-cost reference-bandwidth ?
Mbits
R1(config-router)#auto-cost reference-bandwidth 1000
【4】成为邻接关系的条件--关系到网络类型
点到点和MA；
- 点到点网络中所有邻居直接建立为邻接关系；
- MA网络中需要进行DR/BDR选举，非DR/BDR间不建立邻接关系，保持为邻居关系；
OSPF水平分割--在区域间进行
DR/BDR选举规则：
- 先必须优先级，默认1；数值大优 若优先级为0，标识不参选
- 优先级一致比较RID，数值到优
干涉选举：
- DR优先级最大，bdr次大，其余不修改
R1(config)#interface fastEthernet 0/0 参选接口上修改优先级
R1(config-if)#ip ospf priority 3
注：OSPF选举非抢占，修改优先级后，必须重启所有设备进程
- DR优先级最大，bdr次大，其他设备修改为0；不需要重启进程
切记：不得将所有参选接口修改为0；至少存在DR；
【5】OSPF网络类型 ----ospf的接口网络类型 ---
OSPF协议在不同的网络类型下，不同的工作方式
R1#show ip ospf interface loopback 0
Loopback0 is up, line protocol is up
Internet Address 1.1.1.1/24, Area 0
Network Type LOOPBACK, Cost: 1
Loopback interface is treated as a stub Host
网络类型 OSPF的接口网络类型 工作方式
环回-LOOPBACK LOOPBACK 无hello包，主机路由发送
点到点--PPP/HDLC/GRE POINT_TO_POINT hello time10s；自动建邻，不选DR/BDR
BMA--以太网 BROADCAST hello time10s；自动建邻，选DR/BDR
NBMA--帧中继、MGRE POINT_TO_MULTIPOINT hello time30s；自动建邻，不选DR
注意：在MGRE环境中运行OSPF，因为OSPF协议在tunnel接口默认的工作方式为点到点，这种方式只能建立一个邻居，故多点端将出现邻居关系翻滚；
解决方法：修改接口的工作方式
注意：无论你选择改成那个工作方式，都应该将所有节点都修改
r1(config-if)#ip ospf network ?
broadcast Specify OSPF broadcast multi-access network
non-broadcast Specify OSPF NBMA network
point-to-multipoint Specify OSPF point-to-multipoint network
point-to-point Specify OSPF point-to-point network
- 修改为 broadcast ，所有节点必须全部修改，否则无法建立邻居关系，后者无法正常收敛，卡在exstart状态机；
在星型或部分网状建议使用 point-to-multipoint工作方式，如果使用broadcast将出现DR位置问题；
解决----DR固定在一个点；
在全连网状结构中，一般选择broadcast，建议不使用点到多点；因为将全网邻接关系，重复更新，broadcast会选DR不会存在重复更新；
注：NHRP服务器可以多台，用于备份服务器；开启全连网状，不是增加NHRP服务器的数量，而是在没有邻居关系的设备间，互相配置伪广播；
第二部分（LSA优化、特殊区域）
【1】解决OSPF的不规则区域
OSPF协议的规则区域-星型结构，非骨干区域必须同时工作骨干区域；否则该非骨干区域的ABR不能进行区域间路由共享；
- 远离了骨干的非骨干区域
- 不连续骨干
解决方法：
- tunnel 在两台ABR上建立隧道，然后将其宣告到OSPF协议中；
缺点：对周期、触发更新和保活流量对中间区域存在资源占用
选路不佳；
- OSPF虚链路--在两台ABR上进行虚链路的建立，之后让骨干区域ABR对非法ABR进行授权；使得非法ABR可以进行路由共享；
没有建立实际的网段链路，故不存在选路不佳问题；未避免周期的保活和更新信息对中间区域的资源占用，取消了该机制；----导致虚链路不可靠，不稳定；
r2(config)#router ospf 1
r2(config-router)# area 1 virtual-link 4.4.4.4
中间穿越区域 对端ABR的RID
- 多进程双向重发布
- 多进程---一台设备上同时运行多个OSPF进程时，不同进程存在各自的RID和数据库；当从各自邻居处学习到了信息后，存储在自己的数据库中，数据不共享；仅将计算所得路由加载到同一张路由表中； 若将一个接口同时宣告于多个进程，仅最先宣告进行工作；
注：在一个路由器上运行多个OSPF进程相当于在一个路由器上起多个不同的协议
（2）双向重发布--两种协议或两个进程间，进行路由条目的双向共享；
解决不规则区域时，将处于不规则点的ABR不同接口宣告到不同进程，最后使用双向重发布来实现路由共享---选路正常，无周期信息，可靠和稳定的；
r4(config)#router ospf 1
r4(config-router)#redistribute ospf 2 subnets
r4(config-router)#exit
r4(config)#router ospf 2
r4(config-router)#redistribute ospf 1 subnets
【2】OSPF的数据库表
r1#show ip ospf database 查看数据库表的摘要
数据表为LSDB，是各种类别的LSA信息集合；LSA在不同条件下产生，路由信息或者拓扑信息；使用不同的类别来区分了不同条件的LSA信息；
具体查看某条LSA信息
r1#show ip ospf database router 1.1.1.1
类别名 link-id
所有类别的LSA信息，均存在以下参数
LS age: 328 老化时间，1800s周期更新归0，触发更新归0；最大老化3609s
Options: (No TOS-capability, DC)
LS Type: Router Links LSA类别名，此处为1类；
Link State ID: 1.1.1.1 link-id条目在目录中的番号
Advertising Router: 1.1.1.1 通告者的RID--该LSA的更新源设备的名字
LS Seq Number: 80000005 棒棒糖序列号规则
Checksum: 0x63FA
Length: 60
各种类别的LSA：
名称 范围 通告者 携带的信息
LSA1 router 设备所在区域 该区域的每台设备 本地直连拓扑
LSA2 network 设备所在区域 DR MA网段部分的拓扑
LSA3Summary 整个OSPF域 ABR O IA 域间路由
（注意区域水平分割）
LSA4 asbr-summary ASBR所在区域外的 ABR ASBR位置
整个OSPF域
LSA5External 整个OSPF域 ASBR O E1/2 域外路由
LSA7nssa-external 单个NSSA区域 ASBR O N1/2域外路由
名称 link-id 通告者ID
LSA1 router 通告者的RID 该区域的每台设备
LSA2 network DR的接口ip DR的RID
LSA3Summary O IA 路由条目的网络号 ABR；经过下一台ABR时，修改为新的ABR RID
LSA4LSA4 asbr-summary ASBR RID ABR（与ASBR在同一区域）经过下一台ABR时，修改为 新的ABR RID
LSA5External O E1/2 路由条目的网络号 ASBR-默认在传播过程中不修改
LSA7nssa-external O N1/2路由条目的网络号 ASBR-在传递出该NSSA区域后，被新的ASBR转换为5类
【3】OSPF的LSA更新量优化
- 汇总---减少骨干区域的LSA--OSPF不支持区域内部的接口汇总，因为内部传递拓扑
{1}域间路由汇总
注：汇总非骨干区域的路由到骨干区域，来减少骨干区域的路由
在ABR上配置，配置完成后本地生成空接口防环路由
r3(config)#router ospf 1
r3(config-router)#area 1 range 4.4.4.0 255.255.254.0
切记：ABR必须是工作在被汇总路由的区域内；只能将本地通过1/2类LSA计算所得路由进行汇总
{2}域外路由汇总
注：汇总其他协议的路由到骨干区域，减少骨干区域的路由；ASBR上有多个OSPF进程也相当于不同协议。
在ASBR上的OSPF协议配置；自动产生空接口防环路由
r4(config)#router ospf 1
r4(config-router)#summary-address 99.1.0.0 255.255.252.0
- 特殊区域--减少非骨干区域的LSA --所有特殊区域配置
注：需要该区域每台设备均配置，不能是骨干区域，不能存在虚链路；
{1}同时不能存在ASBR
《1》末梢区域--该区域拒绝4/5的LSA；
r5(config)#router ospf 1
r5(config-router)#area 2 stub
《2》完全末梢区域---在末梢区域的基础上，进一步拒绝3类LSA，仅保留一条3类缺省；
仅在ABR上定义完全即可，区域中其他路由器配置末梢区域就行了；
r1(config)#router ospf 1
r1(config-router)#area 2 stub no-summary
{2}同时存在ASBR
《1》NSSA 非完全末梢区域；该区域拒绝4/5的LSA；为避免环路产生，不自动产生缺省；在管理员确定了网络无环的情况下手工添加缺省路由；本区域的ASBR产生的域外路由使用7类标记，离开本区域进入骨干时，转换回5类，进行转换的ABR成为新的ASBR；
NSSA的意义在于拒绝从网络中其他区域的ASBR产生的4/5类LSA信息；
r4(config)#router ospf 1
r4(config-router)#area 1 nssa
《2》完全NSSA---在NSSA区域的基础，进一步拒绝3类LSA；自动产生3类缺省；
虑是否会产生环路；
仅在ABR上定义完全即可,区域中其他路由器配置nssa就行了；
r3(config)#router ospf 1
r3(config-router)#area 1 nssa no-summary
切记：使用特殊区域时，ISP连接在哪个非骨干，该区域不做特殊配置；连接到域外协议时，OSPF中与该域外协议所相连的非骨干区域也不能做特殊区域配置；否则可能导致环路；
第三部分（OSPF的扩展知识点）
【1】扩展配置
- 认证
{1}接口认证
1】接口明文
r11(config)#interface s0/1
r11(config-if)#ip ospf authentication 先开启接口明文认证需求，开启后该接口发出的OSPF数据包中，认证类型字段被修改，虽然没有认证秘钥，当依然要求邻居该参数必须一致
r12(config-if)#ip ospf authentication-key cisco123 认证明文秘钥，两端需一致
2】接口密文
r11(config-if)#ip ospf authentication message-digest 密文需求
r11(config-if)#ip ospf message-digest-key 1 md5 cisco123 密文秘钥
{2}区域认证
例：在R1上开启关于区域0 的明文或密文认证；实际就是在R1上所有属于区域0的接口，进行明文或密文认证认证类型字段修改；等于在R1的所有区域0接口配置接口认证中的需要开启；明文或密文秘钥需要到各个接口逐一配置；
r11(config)#router ospf 1
r11(config-router)#area 1 authentication 区域明文
r11(config-router)#area 1 authentication message-digest 区域密文
{3}虚链路认证
r11(config)#router ospf 1
明文
r11(config-router)#area 1 virtual-link 4.4.4.4 authentication
r11(config-router)#area 1 virtual-link 4.4.4.4 authentication-key cisco123
密文
r11(config-router)#area 1 virtual-link 4.4.4.4 authentication message-digest
r11(config-router)#area 1 virtual-link 4.4.4.4 message-digest-key 1 md5 cisco123
- 汇总的扩展
在进行域间路由汇总的同时，修改该汇总条目的cost值；
r11(config-router)#area 1 range 10.1.0.0 255.255.252.0 cost 10
还可以被用于干涉选路，OSPF没有偏移列表；
域间路由修改单个条目的cost
R1为ABR，需要将1.1.1.0/24传输给其他区域
r1(config-router)#area 1 range 1.1.1.0 255.255.255.0 cost 10
路由过滤，R1为ABR，不愿意将区域1中2.2.2.0/24的路由共享给区域0；
r1(config)#router ospf 1
r1(config-router)#area 1 range 2.2.2.0 255.25.255.0 not-advertise
域外路由修改单个条目的cost
r1(config-router)#summary-address 4.4.4.0 255.255.255.0 ?
not-advertise Do not advertise or translate
传递过程中还可以修改标记，标记位用于做其他的策略
r1(config-router)#summary-address 4.4.4.0 255.255.255.0 tag ?
<0-4294967295> 32-bit tag value
r1(config)#interface e0/0
r1(config-if)#ip ospf cost 50
所有从该接口进入的路由条目，在之前的度量上叠加50；
- LSDB的保护特性--12.4以上的IOS支持
设备缓存较少--能保存的路由条目数量较少，建议该设备为末梢区域设备
若路由依然很多，超过本地缓存极限，将导致设备故障
r1(config)#router ospf 1
r1(config-router)#max-lsa 1000 100
最大LSA条目数 阀值
默认阀值为75%，此处修改为100%
到达阀值断开邻居关系
r1(config-router)#max-lsa 1000 100 ignore-time 5 断开邻居5分钟
r1(config-router)#max-lsa 100 warning-only 75 LAS到达100条的75%进行警告
注：1类LSA一台设备发出1条LSA包含所有信息；3/5类LSA一个信息为一条；
- 收敛时间
修改接口hellotime，dead time自动4倍关系匹配；邻居间hello 和dead time必须完全一致；
r3(config)#interface tunnel 0
r3(config-if)#ip ospf hello-interval 10
r3(config-if)#ip ospf dead-interval 40
注：OSPF默认就是10 40
- 缺省路由---3类缺省 5类缺省 7类缺省
3类缺省：必须由特殊区域自动产生---末梢区域、完全末梢、完全NSSA
5类缺省：从域外重发布进入到OSPF域；进行该缺省发布的设备，其路由表中必须先存在缺省路由--该路由的产生方式不关注
r3(config)#router ospf 1
r3(config-router)#default-information originate
默认进入的缺省路由，为外部类型2；
类型1---起始度量为1 ----叠加内部度量值
类型2---起始度量为2-----不叠加内部度量值
r9(config-router)#default-information originate metric-type 1 修改类型
7类缺省：正常仅在普通的NSSA环境配置；因为普通NSSA不自动产生缺省路由；
故需要在区域0和NSSA区域间的ABR上，向NSSA区域发布一条缺省路由；
r3(config)#router ospf 1
r3(config-router)#area 1 nssa default-information-originate
默认为N2-类型2；类型1叠加内部度量；类型2 不叠加；
r3(config-router)#area 1 nssa default-information-originate metric-type 1 修改类型
【2】附录E --- link-id相同的问题
若一台ABR将两条3类LSA导入其他区域；同时这两条LSA的link-id相同；
假设：短掩码网段先进入，link-id正常显示；长掩码进入时link-id加反掩码
20.1.0.0/16--link-id 20.1.0.0
20.1.0.0/24--link-id 20.1.0.255
若长掩码先进入，在短掩码进入时，长掩码的信息被刷新为反掩码；
【3】OSPF选路规则
- AD（管理距离）无关的一种情况：
r2(config)#router ospf 1
r2(config-router)#distance 109 1.1.1.1 0.0.0.0
本地从RID为1.1.1.1的设备处学习到路由条目，管理距离修改109；
一台路由器从两个OSPF邻居处学习到了两条相同的路由时，仅比较度量值，不规则管理距离；因为仅针对一台邻居进行管理距离修改的结果是要么两台都被改，要么修改失败；-关注IOS版本---有时修改RID大路由器管理距离生效，有时需要修改RID小的设备；
- AD（管理距离）无关的第二种情况
O IA 与 O IA路由相遇，到达相同目标的两条3类路由
1）若这两条路由均通过非骨干传递，仅关注cost值，不关注管理距离；
2）若一条通过骨干区域传递，另一条同过非骨干区域传递--非骨干传递的路由无效
- OE 与OE
两条均为OE2、N2，起始度量相同； 关注沿途的累加度量 （OE2路由在表中度量默认不显示内部度量）
两条均为OE2、N2，起始度量不同；优先起始度量小的路径；
注：以上设计是便于管理员快速干涉选路；
OE1路由仅比较总度量（起始度量+沿途累加）
1）拓扑优于路由
2）内部优于外部
3）类型1优于类型2
4）E1与N1相遇，或E2与N2相遇，先比总度量（起始+沿途）小优；度量一致5类优于7类
【4】FA-转发地址
正常OSPF区域收到的5类LSA不存在FA值；
产生FA的条件：
1、5类LSA ---- 假设R9为ASBR，S0/0口工作的OSPF中，S0/1口工作在非ospf协议不同进程中；且S0/1也宣告在ospf协议中，同时该接口的工作方式为广播型；
将在5类LSA中出现FA地址，地址为R9连接R10网段中R10的接口ip；R9与R10间运行的是EIGRP协议
意义在于让R9前端的OSPF设备，清除的知道域外的下一跳拓扑结构，更好的避免环路；
2、7类LSA---必然出现FA地址
假设R9为ASBR，S0/0口工作的OSPF中，S0/1口工作在非ospf协议不同进程中；
S0/1未运行OSPF--FA地址为R9上最后宣告的环回地址（个别IOS也可能是最大环回接口ip地址），若R9没有环回接口；FA地址为R9上最后宣告的物理接口地址（个别IOS也可能是最大的物理接口ip地址）
R9的S0/1也工作OSPF协议中，S0/1接口工作方式为广播，那么FA地址为F10接口ip；
S0/1的工作方式为点到点，那么FA地址为R9的s0/1口ip
切记：在FA地址出现后，4类LSA无效；人为过滤掉4类LSA，依然可达域外；
当4类LSA存在，却人为过滤了到达FA地址的路由，那么将无法访问域外；
一旦出现FA地址，所有的选路计算均基于FA地址进行；
针对存在FA的5/7类路由，4类LSA无意义，仅递归到FA地址；若FA地址被策略过滤导致不可达，那么若有域外路由将不可达；路由表中的度量是到FA地址的度量；
【5】NP位+E位
P位被加密，故抓包时看不见P位；
正常NSSA区域，N=1 E=0 标识该区域转发7类LSA，不转发5类
非NSSA区域，E=1 N=0 标识可以转发5类，不能转发7类
P位为1，标识该区域将执行7类转5类； P为0，不能7转5；
1）若区域1为NSSA区域，区域2为非NSSA区域；那么此时的区域1，P位=0不能进行7转5；故骨干区域只能收到从区域2来的外部路由；
2）若区域1和区域2均为NSSA区域；那么ABR的RID大区域进行7转5，另一个区域不转，
故骨干区域只能收到从区域2来的外部路由；
【6】SPF算法
- 在同一个区域每台路由具有一致的LSDB
- 每台路由器以自己为根计算到达每个目标的最短路径（最小cost值）
- 必须区域划分--
优势-1）域间汇总减少路由条目数量
- 汇总路由是在所有明细路由均消失后才删除，网络更稳定
- 区域划分后不同类别的LSA传播范围不同，控制更新量
总结：观看OSPF防环文档
Spf算法过程--基于本地LSDB生成--生成有向图--基于有向图来进行最短路径树生成
最短路径树--然后用树中每台设备的末梢网络信息补充路由表，完成收敛
