OSPF：开放式最短路径优先协议
一、ospf特点和rip的区别：
ospf是无类别链路状态IGP协议,rip是距离矢量协议。
ospf本身支持无类别路由，rip1不支持，rip2支持。
ospf本身没有环路，rip有环路需要靠各种防环机制来避免。
ospf收敛快，rip收敛慢
ospf靠ip组播路由，rip1广播，rip2组播。
ospf支持协议认证，rip不支持认证。
ospf发送的报文未经过加工，rip路径加工过准确度低
二、OSPF的5种数据包类型：
1、hello 包
动配置完成后，检查版本号-区域-认证方式-认证密码 一致才可建立邻居，生成邻居表；
2、DBD包 -数据库描述包
成为邻居后，要经过条件匹配，看是否进入邻接状态。
进入邻接关系后，邻接的双方发送DBD包来确认双方信息库的摘要，然后查缺补漏，使用三类LSA报文，使双方LSDB同步。
3、LSR链路状态请求
4、LSU链路状态更新
5、LSack 链路状态确认
三、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：使用LSR/LSU/LSack来获取未知的LSA信息；
Full转发：邻接关系建立的标志
四、OSPF的工作过程
1、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；
2、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；
条件匹配成功者间将建立邻接关系，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；
当获取到网络中所有的LSA后，本地数据库建立完成，LSDB同步结束；数据库表可查看；
3、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；
4、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；
5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；
五、术语
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
BR:
一台路由器上所以接口都在area0
IR
一台路由器上所以接口都在同一个普通区域
ABR
一个接口在区域0一个接口在普通区域
ABSR
连接不同自治系统的路由器
邻居：
neighbor，直接相连的设备都是ospf则是邻居
邻接：
点到点网络之间建立邻接关系
以太网有条件有选择的建立邻接
NBMA 手动指定邻居和邻接
DR/BDR选举规则：
1、先必须优先级，默认1；数值大优 若优先级为0，标识不参选
2、优先级一致比较RID，数值大优
自治系统:
使用同一种路由协议的一组路由器
RouterID：
在ospf自治系统里标识唯一一台路由器。可以自己配置一个随意编号，如果不配将随据抽取一个数值较大的IP地址。
度量:
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
接口类型
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
OSPF的数据库表
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；
所有类别的LSA信息，均存在以下参数
认证：
Hello报文里附带认证信息
接口下:ospf authentication-mode simple plain 123456
区域设置下： ospf authentication-mode 1【编号必须一致】 simple plain 123456
如果区域0做了认证 所有Vlink也必须做
1
2
3
4
六、区域
区域划分的规则：
1、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；
2、必须存在ABR–区域边界路由器
解决OSPF的不规则区域
OSPF协议的规则区域-星型结构，非骨干区域必须连接骨干区域；
否则该非骨干区域的ABR不能进行区域间路由共享；
解决方法：
1、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；
2、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；
3、多进程双向重发布
（1）多进程—一台设备上同时运行多个进程时，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；
（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；
特殊区域
减少非骨干区域的LSA --所有特殊区域配置，需要该区域每台设备均配置(否则不能建邻)不能是骨干区域，不能存在虚链路；
末梢区域–该区域拒绝4/5的LSA；
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；
先将该区域定义为末梢区域，然后仅在ABR上定义完全即可；
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；
完全NSSA非完全末梢区域–在NSSA区域的基础，进一步拒绝3类LSA；自动产生3类缺省；但使用时，应该考虑是否会产生环路；
七、各种类别的LSA：
在邻接关系建立后，对比DD摘要信息，会发送LSR和LSU信息来更新数据，报文中的type字段吧LSU报文分为了6种，分别是:
LStype1-Router-lsa
每一个路由器都会生成，描述区域内端口链路状态，只能在区域内泛洪。
LStype2-Network-lsa
该lsa包含网络上所有路由器的链路状态，旨在所属区域泛洪。
区域间
LStype3-汇总LSA
由ABR计算前两类lsa得出，描述了一个区域的路由，只会往相邻的另一个区域内泛洪, 不是跨区域的。
LStype4-LSABR-Summary-LSA
由ABR产生，用来描述某区域ASBR的路由信息，在ABR所连接区域除ASBR外的区域中洪范。 ，
LStype5-AS-外部lsa
由ASBR描述，了出AS外的某一段网络的信息，在整个AS内泛洪
LSA7nssa-external
ASBR-在传递出该NSSA区域后，被新的ASBR转换为5类OSPF的区域划分规则：
1、 星型拓扑—非骨干区域需要连接骨干区域
2、 必须存在ABR—区域边界路由器—区域间必须存在一个边界设备
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：
Hello包携带的参数：
邻居间在进行邻居关系建立时，hello包有几个参数必须完全一致，否则无法建立邻居关系：
Hello time和dead time 区域ID（ABR） 认证字段 末梢区域标记
华为设备还要求邻居间建立邻居的接口ip地址子网掩码必须一致
[r2]display ospf peer 查看邻居表
[r2]display ospf peer brief 查看邻居表的简表
OSPF Process 1 with Router ID 2.2.2.2
Peer Statistic Information
Area Id Interface Neighbor id State
0.0.0.0 GigabitEthernet0/0/0 1.1.1.1 Full
0.0.0.1 GigabitEthernet0/0/1 3.3.3.3 Full
邻居关系建立后，进行条件的匹配；匹配失败将保持为邻居关系，仅hello包周期保活；
匹配成功将可以建立为邻接关系：
首先使用DBD进行主从关系选举，在使用DBD进行数据库目录的交互：
关于DBD包的几个参数：
1、 MTU OSPF协议会在DBD包中携带与邻居直连接口的MTU值；要求邻居的MTU值必须完全一致，否则将卡在exstart状态机；默认华为设备间不检测这个MTU值；
[r1]interface GigabitEthernet 0/0/1
[r1-GigabitEthernet0/0/1]ospf mtu-enable 在于邻居间直连的接口上开启MTU检测；若一端开启，另一端也必须开启；
2、 隐性确认 一台设备使用和另一台设备一样的序列号来确认对端的数据 OSPF中从来对主进行隐性确认；
3、 描述字段 I为1标识本地发出的第一个DBD M为0本地发出的最后一个DBD MS 为1代表主 S为0代表从
五、 OSPF从邻居关系建立为邻接关系的条件
关注网络类型
1、 点到点网络 邻居正常必然成为邻接关系
2、 MA网络中 由于OSPF不支持接口的水平分割；故若两两设备间均为邻接关系，将导致大量的重复更新；因此必须进行DR/BDR选举，DR/BDR使用组播224.0.0.6；
在该网段内的非DR/BDR设备间只能建立为邻居关系；
选举规则：先比较参选接口的优先级0-255 数值大优，为0标识不参选
默认为1；若优先级相同，比较参选设备的RID值，数值大优；
修改接口优先级可以干涉选举：
[r1]interface GigabitEthernet 0/0/1
[r1-GigabitEthernet0/0/1]ospf dr-priority 2 参选接口修改优先级
注：DR选举为非抢占行为；故修改优先级需要重启的OSPF进程
reset ospf process
Warning: The OSPF process will be reset. Continue? [Y/N]:y
六、ospf的接口网络类型 – ospf的协议在不同网路类型的接口上，其工作方式不同
display ospf interface GigabitEthernet 0/0/1 查看OSPF协议在该接口的工作方式
网络类型 ospf的工作方式
LoopBack 显示P-2-P，实际为环回专用工作方式 无hello包 32位主机路由传递
点到点（串线HDLC/PPP） P-2-P hello time10s 不选DR 自接建立邻居关系
BMA（以太网） Broadcast hello time 10s 选DR/BDR
NBAM（MGRE） 默认接口工作方式为p2p,该工作方式仅允许建立一个邻居关系；
导致在MGRE环境中无法建立所有的邻居关系；
可以通过修改接口的工作方式来解决：
修改所有接口的工作访问broadcast
[r1-Tunnel0/0/0]ospf network-type broadcast
切记：在MGRE环境下，若一个网段的部分接口修改为broadcast，其他依然为点到点；由于建邻的条件匹配，故可以建立邻居关系；但broadcast需要DR，点到点不需要，所以最终不能正常收敛；需要该网段所有节点均为broadcast；
拓扑结构：
中心到站点（轴辐状-星型结构） DR必须定在中心站点，没有BDR
部分网状结构 基于实际环境关注是否固定DR；
全连网状结构 — DR/BDR选举正常
一、 OSPF的不规则区域
1） 远离了骨干的非骨干区域
2） 不连续骨干区域—本地学习到来自区域x的路由后，不得共享到X区域
解决方案：
1、 普通GRE，tunnel 隧道
在合法与非法ABR间使用tunnel建立一条新的逻辑链路；之后将该链路宣告到OSPF协议中
缺点：
1） 周期的OSPF进行需要实际通过中间区域进行传递，大大增加中间区域的资源占用
2） 选路不佳—ospf设备接收到两条去往同一网段的路由时，先关注两条路由获取的区域ID；骨干区域优于非骨干
2、 OSPF的虚链路技术
由合法的ABR对非法ABR进行授权，之后非法ABR可以进行区域间路由共享
[r2]ospf 1
[r2-ospf-1]area 1 进入穿越区域
[r2-ospf-1-area-0.0.0.1]vlink-peer 4.4.4.4 对端ABR的RID；
优点：没有建立新的通道，不存在选路不佳问题；
缺点：1、两台ABR设备间的周期信息，依然对中间照成影响—华为
2、两台ABR设备间不保活，无周期信息；即可不可靠—cisco
3、 多进程双向重发布—最佳方案
重发布：多协议间利用ASBR（自治系统边界路由器、协议边界路由器）
多进程：在一台设备上若同时启动多个OSPF进程，不同的进程将宣告不同的接口，拥有各自的数据库，且不共享；仅将计算所得路由加载于同一张路由表中；
在非法ABR处，将不同区域的接口宣告到不同进程中，形成独立的数据库；之后使用重发布技术来实现路由共享，全网可达；不担心选路问题，资源占用问题；
[r4]ospf 1
[r4-ospf-1]import-route ospf 2
[r4-ospf-1]q
[r4]ospf 2
[r4-ospf-2]import-route ospf 1
OSPF协议在不同的环境下，使用不同类别的LSA来传输路由或拓扑信息；
类别 传播范围 通告者 liink-id 携带信息
1 Router 单区域 该区域每台路由器 通告者的ID 本地直连拓扑
2 Network 单区域 DR DR的接口IP地址 单个MA网段的拓扑
3 summary 整个OSPF的域 ABR 域间路由网络号 域间路由（其他区域的路由）
4 asbr 除ASBR所在区域 ABR ASBR的RID ASBR的位置
整个OSPF的域
ASBR所在区域，通过1类告知位置；通告者为与ASBR在同一区域连接其他区域的ABR
5 External 整个OSPF的域 ASBR 域外路由的网络号 域外路由（重发布进入的路由）
类别 link-id 通告者
1 Router 通告者的RID 该区域的每台路由器
2 network DR的接口ip地址 该网段的DR
3 summary 域间路由网络号 ABR，经过下一台ABR时，修改为新的ABR
4 ASBR ASBR的RID ABR，经过下一台ABR时，修改为新的ABR
5 External 域外路由网络号 ASBR（不变化）
