动态路由OSPF协议！
- 一.OSPF基本概念
- 1.OSPF简介
- 2.OSPF的基本特点
- 3.Router-ID
- 4.OSPF Cost
- 二.OSPF的三张表
- 1.邻居表（peer table）
- 2.链路状态数据库（LSDB）
- 3.OSPF路由表（Routing table)
- 三.OSPF五种报文
- 1.OSPF Hello报文
- 2.OSPF DD报文
- 3.OSPF LSR报文
- 4.OSPF LSU报文
- 5.OSPF LSAck报文
- 四.OSPF邻居关系的建立
- 邻居关系建立的7种状态
- 1.down状态
- 2.INT状态
- 3.Two-way状态
- 4.Ex-start状态（就绪状态）
- 5.Exchange状态
- 6.Loading状态
- 7.FULL状态
- 五.OSPF网络类型
- 1.OSPF支持的网络类型
- 2.常见链路层协议对应的默认网络类型
- 六.OSPF的基本工作机制
- 1.DR BDR
- 2.LSA的泛洪
- 3.OSPF area（区域）的概念
- （1）单区域的问题
- （2）OSPF多区域的优点
- （3）OSPF area（区域）的概念
- 路由器的角色名称
- （4）OSPF的4种特殊区域
- ① Stub Area 末梢区域
- ② totally 完全末梢区域
- ③ nssa区域 非完全区域
- ④ totally nssa 完全非完全末梢区域
- 补充说明
- 七.OSPF六类LSA与链路状态数据库
- 1.Type-1 LSA：Router LSA
- 2.Type-2 LSA： Network LSA
- 3.Type-3LSA： Summary LSA
- 4.Type-4 LSA：Summary ASB LSA
- 5.Type-5 LSA：LSA-5 External LSA
- 6.Type-7 LSA：LSA-7 AS External LSA
- 八.路由重发布和路由汇总
- 1.路由重发布
- （1）路由重发布的概念
- （2）路由重发布相关要点
- 2.路由汇总
- （1）路由汇总的概念
- （2）OSPF和RIP路由汇总的区别
一.OSPF基本概念
1.OSPF简介
开放式最短路径优先OSPF是IETF组织开发的一个机遇链路状态的内部网关协议（Interior Gateway Protocol）；
其中开放式代表公有协议，不受厂商的限制，在任意设备上使用，应用最广泛的协议。
版本：IPV2/IPV3，本文的OSPF均为OSPF IPV2协议。
2.OSPF的基本特点
作为基于链路状态的协议，除了能够解决RIP所面临的诸多问题以外，还有以下四点优点：
① OSPF采用组播形式收发协议报文，组播地址是：224.0.0.5（.5代表OSPF内所有的路由器）/244.0.0.6（代表OSPF指定路由器DR）；
② 支持无类型域间选路；
③ 支持对等价路由器进行负载分担：路径开销相等的情况下，相等的两条路都可以选择；
④ 支持报文认证。
3.Router-ID
① OSPF的术语是Router-ID，一台路由器指定唯一的Router-ID。一旦设定无法更改。若想更改需要重启OSPF进程，但是重启的风险：网络需要重新收敛，重新计算，数据传输有风险；
② Router-ID的设定可以通过手工配置，用32位点分十进制表示的。一般指的就是回环地址（loopback 0），因为loopback 0属于虚拟主机，接口不会断掉，从而保证了协议的稳定性。
4.OSPF Cost
① OSPF使用cost“开销”作为路由度量值；
② OSPF接口cost=100M/接口宽带，其中100M为OSPF的参考带宽，可以修改。数值取整，并非四舍五入；
③ 每一个激活OSPF的接口都有一个cost值
④ 一条OSPF路由的cost由该路由从起源一路到达本地所有入接口cost值得总和
二.OSPF的三张表
1.邻居表（peer table）
OSPF是一种可靠的路由协议，需要先建立OSPF邻居关系之后才能发送hello报文，建立邻接关系（全毗邻的邻居关系），网络收敛，形成邻居表；
OSPF邻居关系：直连的路由器是邻居
邻接关系：全毗邻的邻居关系
2.链路状态数据库（LSDB）
OSPF是由LSA（链路状态通告）来描述网络拓扑信息的，用LSDB存储网络的LSA，运行OSPF时LSDB表必须同步
3.OSPF路由表（Routing table)
基于LSDB进行SPF（Dijkstra算法是Dijkstra发明的）计算，得出路由表
三.OSPF五种报文
1.OSPF Hello报文
邻居到邻接关系，中间发送hello报文，到网络收敛之后，仍会发送hello报文，周期性是10s，为了确认邻居仍然存在，若40s没有响应（down），即4倍的周期性时间，就重新寻找邻居（发的组播是255.0.0.5）；
2.OSPF DD报文
描述LSDB，相当于携带LSA头部信息，一个摘要；
3.OSPF LSR报文
链路状态请求。用于向对方请求所需的LSA，会携带具体的信息；
4.OSPF LSU报文
用于向对方发送其所需要的LSA，LSA是承载在LSU报文里面的，注意：抓包时只能发现LSU；
5.OSPF LSAck报文
确认报文。对收到的LSA进行确认。
四.OSPF邻居关系的建立
第一步：建立关系R1发送hello包，R1的route-id会记录进去，R2收到hello信息，只有R1的1.1的信息，R2会再记录1.2，这时R2再回hello包给R1时，就建立了关系;
第二步：首先协商主（master）/从(slave)关系，为了选择谁先发送DD报文；发送DD报文，交互LSA头部摘要信息;
第三步：包含LSR（请求）、LSU（发送LSA）、LSAck（确认）；
第四步：同步之后进入OSPF全毗邻的邻接关系。
邻居关系建立的7种状态
1.down状态
时间很短，开启了OSPF协议，还没有收到hello包；
2.INT状态
OSPF协议启动之后立马发送hello包，R2刚收到R1的hello包，在R1里面只建立了自己的ip，还没有R2的信息，没有双向建立，对于R2来说把R1置于INT状态，在R2里面去设置；
3.Two-way状态
R2发送自己的ip，把邻居设为R1，双向关系建立之后R1就是Two-way状态;MA网络会选举DR（指定路由器）、BDR（备份指定路由器）(这两个名词后面会做详解);
4.Ex-start状态（就绪状态）
发送DD报文，产生序列号（Seq=x），route-id 大的为主，选择主从关系的时候，DD报文是不携带LSA头部关系的，标志位:I、M、MS
I=1：正在协商主从，I=0：确认主从；
M=1：代表还有DD报文要发送 ，M=0：表示发送DD报文是最后一个；
MS=1：表示报文是主（master）发的，MS=0，表示报文是从（slave）发的；
5.Exchange状态
交换信息，确定主从，开始携带（LSA头部信息）摘要，I=0，MS=0置为从，master发送DD报文11，slave就用原来的DD报文，也是11,这时主再发，主需要+1，DD报文就是12。周而复始，是交互的过程，等到R1和R2都没有了，就进入下一个阶段；
6.Loading状态
发LSR请求–收到全部的信息发送LSU信息–LAck ，R1和R2都是Loading；
7.FULL状态
交换结束进入OSPF全毗邻的邻接关系
五.OSPF网络类型
1.OSPF支持的网络类型
①点到点网络
②广播型多路访问网络
③非广播型多路访问(NBMA)网路.
④P2MP网络
2.常见链路层协议对应的默认网络类型
六.OSPF的基本工作机制
1.DR BDR
DR、BDR的特性
在上面提到OSPF邻居关系的建立的Two-way状态时，MA网络会选举DB、BDR，下面详细讲解下概念以及工作原理：
1）选举规则：先优先级大的，若优先级相同，选routeid大的，默认优先级：1，可选范围是0-255，若没有0则不参加选取；
2） 没有抢占性
DR：指定路由器
BDR：备份指定路由器
在OSPF系统中，建立邻居关系之后，会存在DR和BDR，若DR坏了，BDR承载，当DR恢复正常之后，不会变成BDR，不存在抢占
DR BDR监听组播地址224.0.0.6
DRother 监听组播地址 224.0.0.5
路由器除了被定于为DR和BDR，其余都是DRother。
2.LSA的泛洪
路由器R3用224.0.0.6通知DR及BDR–DR、BDR监听224.0.0.6这一组播地址–DR向组播地址224.0.0.5发送更新以通知其他路由器–所有的OSPF路由器监听224.0.0.5这一组播地址–路由器收到包含变化后的LSA的LSU后–更新自己的LSDB，过一段时间（SPF延迟）-对更新链路状态数据库执行SPR算法–更新路由表
3.OSPF area（区域）的概念
（1）单区域的问题
① LSA泛洪严重，OSPF路由器的负担很大；
② 区域内部动荡会引起全网络路由器的SPF计算；
③ LSDB庞大，资源消耗过多，设备性能下降，影响数据转发；
④ 每台路由器都需要维护的路由表越来越大，但区域内路由无法汇总
那么就要划分多区域
（2）OSPF多区域的优点
① 减少了LSA洪泛的范围，有效的把拓扑图变化控制在区域内，达到网络优化的目的；
② 在区域边界可以做路由汇总，减少了路由表
③ 充分利用OSPF特殊区域的特性，进一步减少了LSA泛洪，从而优化路由
④ 多区域提高了网络扩展性，有理由组件大规模的网络
（3）OSPF area（区域）的概念
Area0为骨干区域，负责在非骨干区域之间中转由区域边界路由器归纳的链路状态通告信息。为了防止出现环路，OSPF要求所有的非骨干区域之间不能直接进行LSA的交互，而必须通过Area0骨干区域进行中转，因此所有的非骨干区域必须都与Area0“直接相连”。
路由器的角色名称
IR
区域内路由器 lnternal Router
ABR
区域边界路由器（ABR） Area Border Router
BR
骨干路由器 Backbone Router
ASBR
AS边界路由器（ASBR） AS Boundary Router
（4）OSPF的4种特殊区域
除了骨干区域，还可以配置一下四种区域类型：
stub 末梢区域：后面没有路由器设备
totally 完全末梢区域：只有一条默认路由出去
nssa 非完全末梢区域：完全的不够彻底，这一段在OSPF的末梢，但是后面还连着起亚区域，就叫非完全末梢区域，跑的就是7类LSA，不会泛洪到其他区域
totally nssa 完全非完全末梢区域
① Stub Area 末梢区域
特点
禁止来自area0的Type-4、Type-5进入
通过ABR自动向该区域下发使用Type-3 LSA描述的默认路由
路由器禁止执行外部路由重发布动作
配置
ospf 1
area 1
stub
② totally 完全末梢区域
特点
禁止来自Area 0的3、 4/5类LSA进入
ABR会自动向该区域下发使用Type-3 LSA描述的默认路由
路由器禁止执行外部路由重发布动作
配置
ospf 1
area 1
stub no-summary 完全末梢区域， 只配置当前路由器即可，无须双向配置
③ nssa区域 非完全区域
特点
禁止Type-4、Type-5 LSA泛洪。允许本区域路由器注入AS外部路由器，这些路由注入之后以Type-7 LSA形式在NSSA内泛洪，并且Type-7LSA只能在NSSA内泛洪
NSSA的ABR将Type-7 LSA转换成Type-5 LSA并泛洪到Area0
NSSA的ABR下发一条Type-7 LSA的0.0.0.0/0默认路由进NSSA
配置
ospf 1
area 2
nssa 非完全末梢区域 在ABR上配置，需要双向配置
④ totally nssa 完全非完全末梢区域
特点
在NSSA的基础上，禁止从Area 0区域进入的3类LSA，同时NSSA ABR下发一条3类的缺省路由
配置
ospf 1
area 2
nssa no-summary 在ABR上配置
补充说明
Area 0不能配置成Stub Area
如果要将一个Area配置成Stub Area ，则该Area中的所有路由器都要配置Stub Area 属性，否则邻居关系无法正常建立
Stub Area 内不能存在ASBR,即自治系统外部的路由不能再Stub Area 内传播
Stub Area 内不能存在虚连接
特殊区域及LSA泛洪小结
七.OSPF六类LSA与链路状态数据库
OSPF使用LSA（链路状态通告）来在网络中的路由器之间交换网络拓扑信息。LSA详尽地描述了网络的拓扑，OSPF总共有LSA-1、LSA-2、LSA-3、LSA-4、LSA-5、LSA-7共6类LSA他们分别拥有不同的职能
1.Type-1 LSA：Router LSA
又称：LSA1或者type-1 LSA，每一台运行OSPF的设备都会产生LSA-1；
传播范围：只能在本区域传播，不能跨越ABR
宣告者：每个OSPF路由器
内容：直连接口的网段信息和cost，即路由和拓扑信息
查看方法：dis ospf lsdb router 1.1.1.1
Link-id为Router-id，ADV为通告者
注意，在LSA-1中看不到掩码，掩码信息需要在LSA-2中查看
2.Type-2 LSA： Network LSA
只在多路访问MA网络中存在
传播范围：只能在本区传播，不能跨越ABR
宣告者：DR（通告一共有多少台路由器运行）
内容：描述有多少成员以及掩码信息，直连接口的网段信息和cost值
查看方法：dis ospf lsdb network
1类2类小结：
借助一个区域内所泛洪的Type-1LSA及Type2，该区域中的所有路由器能够还原出区域的完整拓扑，并在此基础上计算出到达区域内各个网段的最佳、无环路由
3.Type-3LSA： Summary LSA
汇总LSA，可通过操作拦截
传播范围：整个OSPF域
通告者：ABR（本区域边界路由器，可能发生改变）
内容：域间路由，LSA-3穿越多个ABR时，通告者改变；数据汇总到area0中，归纳汇总的作用
查看方法：dis ospf lsdb summary
4.Type-4 LSA：Summary ASB LSA
告诉其他区域ASBR所在的位置，根据LSA-5而来
传播范围：除ASBR所在区域外的整个OSPF区域
宣告者：ABR（穿越多个ABR时改变）
内容：ASBR的Router-id
查看方法：dis ospf lsdb asbr
5.Type-5 LSA：LSA-5 External LSA
外部LSA，描述外部信息，不属于任何一个区域
传播范围：整个OSPF域；
宣告者：ASBR（只有引入了外部路由并且重分发动作执行后才会成为ASBR，通告在穿过多个区域时一直不改变）；
内容：外部路由，在路由表中标记为“O-ASE”；
查看方法：dis ospf lsdb ase
LSA-4和LSA-5通常是一起出现的，LSA-5讲述的是外部路由，而LSA-4则是说ASBR的位置，所以是先有LSA-5再有LSA-4
6.Type-7 LSA：LSA-7 AS External LSA
与LSA-5只是称呼的不同，都是关于域外路由的
传播范围：整个NSSA区域；
宣告者：ASBR（穿过多个区域时一直不改变）；
内容：外部路由，会出现在NSSA区域，不允许进入到其他Area
查看方法：dis ospf lsdb nssa
NSSA的ABR在收到Type-7 LSA后，负责将其转换成Type-5 LSA，然后注入到Area0中，进而传播到整个OSPF域。
Type-5 LSA和Type-7 LSA都有两种度量值Type1和Typ2，将外部路由引入OSPF是，如果为指定该外部路由的度量值类型，则缺省为Type2，且路由的外部cost缺省为1。
八.路由重发布和路由汇总
1.路由重发布
（1）路由重发布的概念
① 在某些组网中,可能存在多种路由协议,每种路由协议对路由信息的理解及处理是不同的,因此初始情况下,路由信息在不同的路由协议之间是相互隔离的
② 路由重发布(Route redistribution)也被称为路由引入(Route
importation),指的是将路由信息从一种路由协议发布到另一种路由协议的操作
③ 在网络中部署路由重发布,可以使得路由信息能够在多种路由协议之间实现传递,从而全网的数据能够实现互通
（2）路由重发布相关要点
① 路由重发布的操作,是在路由选择域的边界设备上完成将路由信息从一个路由协议引入到另一个路由协议
② 将路由信息从路由协议A引入到路由协议B,则是在路由协议B的配置视图下完成相关配置
③ 路由重发布是具有方向性的,将路由信息从路由协议A引入到路由协议B则路由协议B可获知A中的路由信息,但是此时,A还并不知晓B路由协议中的路由信息,除非配置b-to-A的路由重发
④ 只有存在于路由表中的路由才能够被顺利地重发布。
2.路由汇总
路由汇总是一个非常重要的设计思想，通常在一个大中型网络的设计过程中，必须时刻考虑路由及路由的可优化型，其中，路由可汇总性就是一个非常关键的指标，不仅静态路由支持路由汇总，动态路由基本也都支持。
（1）路由汇总的概念
① 路由汇总,又被称为路由聚合(Route Aggregation,或 route summary)，即是将一组有规律的路由汇聚成一条路由,从而达到减小路由表规模以及优化设备资源利用率的目的
② 路由汇总是一个非常重要的网络设计思想,一个可汇总的网络设计方案将使得我们的网络更加优化、路由条目更加精简、网络管理更加简单在网络设计及部署中应时刻保有路由汇总的意识
③ 不仅仅静态路由能够部署路由汇总,动态路由协议也都支持由汇总功能
④ 路由汇总实际上是通过对目的网络地址和网络掩码的灵活操作实现的，形象的理解就是，用一个能够囊括这些小网段的大网段来代替它们
（2）OSPF和RIP路由汇总的区别
①ospf没有自动汇总的功能
②rip的自动汇总，因为系统开启了水平分割，所以需要手动汇总
