OSPF协议：

ospf：开放式最短路径优先协议（Open Shortest Path First）

一、基本概念：

  • 是携带真实掩码（无类别链路状态IGP协议）；
  • 周期更新（30min） + 触发更新 ---- （在RIP中讲过，不懂的小伙伴可以去RIP篇看看）；
  • 在中大型网络中，需要结构化部署（划分区域，合理的 IP地址规划；区域内部传拓扑，区域之间传路由），因为此协议是链路状态协议，更新量随着网络的扩大，指数型的上升；
  • 优先级：10（华为）；
  • 使用组播更新：
  • 224.0.0.5（所有OSPF路由器）
  • 224.0.0.6（一个MA网络中的DR/BDR接收的信息地址）

二、OSPF 的5种数据包：

  • Hello包：
  • 邻居的发现，关系的建立；
  • 周期（10s）的保活；
  • 携带Router-id（全网唯一，标识路由器的身份32位二进制组成，由点分十进制形式表示）；
  • DBD包：（DB Description）
  • 数据库（拓扑）的描述；
  • 内部包含了所有的拓扑的目录信息；
  • LSR包：(Link State Request)
  • 链路状态的请求；
  • 请求获取未知的链路信息；
  • LSU包：(LS Update Packet)
  • 链路状态的更新；
  • 携带真正的LSA信息的数据包；
  • LSAck包： 链路状态的确认；

补充：

  • lsa：是一种链路状态，具体一条一条的路由信息或拓扑信息；但它不是一个包，是被LSU包携带的；
  • lsdb：链路状态数据库 ---- 所有 lsa 的集合；

三、OSPF 的7种状态机：

  • Down：关闭状态 ---- 一旦启动OSPF协议后，则发出Hello报文，进入下一个状态；
  • Init：初始化状态 ---- 收到的Hello报文中包含本地的Router-ID时，进入下一状态；
  • Two-way：双向通信 ---- 邻居关系建立的标志；

    条件匹配： 匹配成功进入下一状态，匹配失败，则停留在邻居关系
  • Exstart：预启动状态 ---- 使用不携带信息的DBD包，进行主从关系的选举，Router-ID大的为主，优先进入下一个状态，解决了目录共享时的无序；
  • Exchange：准交换状态 ---- 使用携带了目录信息的DBD包，共享本地的数据库目录；
  • Loading：加载状态 ---- 查看完邻接的 DBD 信息后，对比本地，然后基于本地的 lsa（链路状态）进行查询、lsr 向对端查询、对端使用 LSU 来传输这些 LSA 信息，获取完整的拓扑信息；
  • Full：是邻接关系建立的标志，意味着邻接间的数据库同步；

ossempost优先级 ospf优先级_ospf

四、OSPF 的工作过程：

  • 启动配置完成后,邻居间开始收发 hello 包；hello 包中将携带本地及本地所有已知邻居的 Router-ID；之后生成邻居表；邻居间需要关注是否可以成为邻接的条件；若不能建立为邻接，将保持为邻居关系，仅 hello 包周期保活即可；
  • 若可以建立邻接关系；将使用 DBD进行本地数据库日录的对比;之后基于对比的结果，使用 LSR/LSU/LSack 来获取本地未知的 LSA 信息；使邻接关系间数据库（LSDB）完成同步(一致)，生成数据库表；
  • 之后本地基于LSDB，使用SPF算法，生成有向图 ==> 最短路径树 ==> 计算本地到达所有未知网段的最短路径，将其加载到本地路由表中；收敛完成；
  • 收敛完成后，邻居和邻接关系间均 hello 每10s 保活；每30min 一次邻接关系间周期数据库比对，保障一致；

五、OSPF 的基础配置：

  • 宣告：
  • 激活，可以手法 ospf 的信息；
  • 被选中接口的拓扑信息，可以共享给邻接；
  • 区域划分；
  • 区域划分的规则：
  • 必须是星形结构，编号为 0 的骨干区域（中心），大于0为非骨干区域（分支），非骨干区域必须直连骨干区域；
  • 必须存在 ABR ---- 区域边界路由器，两个区域间互联的设备；
  • 反掩码： 32位二进制，使用点分十进制表示，由连续的0和连续的1组成，0表示IP的对应位不变，1表示IP对应位可变；
//启动OSPF进程1，并配置rid为1.1.1.1如果不进行手工配置RID，最大环回IP地址>最大物理接口IP地址
[r1]ospf 1 router-id 1.1.1.1 
[r1-ospf-1]area 0                                       //进入骨干区域
[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 12.1.1.0 0.0.0.255      //宣告，使用反掩码的形式宣告；
[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 12.1.1.1 0.0.0.0
[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 0.0.0.0 255.255.255.255
  • 启动配置完成后，邻居间收发 Hello 包，建立邻居关系，生成邻居表；
[r1]display ospf peer //查看邻居表
[r1]display ospf peer brief //查看邻居简表
  • 邻居关系建立后，关注条件；匹配失败，保持为邻居关系，仅 hello 包周期保活；匹配成功可以建立邻接关系；邻接关系间，将使用 DBD/LSR/LSU/LSack 来获取本地未知的 LSA 信息； 完善本地的LSDB（数据库表）；
[r1]display ospf lsdb              //查看数据库简表
  • 当数据库同步完成后;本地基于SPF算法，将数据库转换为有向图，再将有向图转换为树型结构;之后基于树形结构，以本地为起到到达所有未知网段的最短路径,加载到路由表中；
[r1]display ip routing-table protocol ospf    //查看路由表

六、OSPF 的扩展配置：

（1） DR/BDR选举：

邻居成为邻接关系的条件，与网络类型有关；

  • 网络类型:
  • 点到点 ---- 在一个网段内只能存在两个节点 ---- （串线链路）
  • MA ---- 多路访问 ---- 在一个网段内的节点数量不限制；不是当下连接了几个节点；而是该网络类型允许最终连接多个节点；---- （以太网）
  • 点到点网络邻居关系直接成为邻接关系；
  • 在 MA 网络中，将进行 DR/BDR 选举；
  • 在一个网段中仅 DR/BDR 与其他路由器为邻接关系，非 DR/BDR 之间是邻居关系；
  • 选举规则:
  • 先比较该网段所有参选设备接口的优先级，越大越优；默认优先级为1；取值范围 0-255，0标识不参选
  • 若所有参选者优先级相同；比较参选设备的RID，数值大的优；
  • 干涉选举:
  • DR优先级修改为最大，BDR次大;其他设备修改为0；
  • DR优先级最大，BDR次大 ---- 切记 OSPF 的选举是非抢占性的；故在修改完优先级后需要所有路由器重启OSPF进程；
[r2]interface GigabitEthernet 0/0/0
[r2-GigabitEthernet0/0/0]ospf dr-priority 3修改接口优先级
<r1>reset ospf process     //重启ospf进程
Warning: The OSPF process will be reset. Continue? [Y/N]:y

（2）区域（手工）汇总：

  • OSPF协议不支持接口汇总；
  • 只能在ABR上将 A区域的拓扑计算所得路由共享给B区域时进行汇总；
[r2-ospf-1-area-0.0.0.0]abr-summary 1.1.0.0 255.252.0.0

R为一台连接区域О和其他区域的ABR；以上操作是，R2将通过区域0学习到的拓扑计算所得的路由，传递给其他区域时进行汇总，汇总网段1.1.0.0/22；

（3）被动（沉默）接口：

  • 仅接受，不发送路由协议信息；
  • 只能用于连接用户终端的接口；
  • 不能用于直连路由器邻居间的接口，否则建立邻居关系；
[r1-ofps-1]silent-interface GigabitEthernet 0/0/0

（4）接口认证：

  • 在直连邻居或邻接的接口上配置，保障更新的安全
  • 模式、编号、密码要求邻居间一致
[r1-GigabitEthernet0/0/1]ospf authentication-mode md5 1 cipher 123456

（5）加快收敛：

  • 邻居间计时器：
  • 10s hello time，40s dead time（4倍的 hello 时间）；
  • 邻居间，修改本端的 hello time，本端的dead time自动4被关系匹配，但 ospf 中邻居间的hello time和 dead time必须完全一致，否则无法建立邻居关系；
[r1-GigabitEthernet0/0/0]ospf timer hello 5

（6）缺省路由：

  • 在边界路由器上定义缺省源头信息后，将向内网发送缺省路由；
  • 内部路由器将自动生成缺省路由指向边界路由器的方向；
[r1-ofps-1]default-route-advertise always