OSPF:开放式最短路径优先协议
概念：
OSPF路由协议是用于网际协议（IP）网络的链路状态路由协议。该协议使用链路状态路由算法的内部网关协议（IGP），在单一自治系统（AS）内部工作。
特点：
使用范围：IGP
协议算法：链路状态路由协议， SPF算法
基于IP协议封装
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
拓扑LSA：描述路由器之间的链接状态
3.更新方式： 触发更新+30分钟的链路状态刷新
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）
5.支持路由认证
6.支持手工汇总
7.支持区域划分
8.OSPF 比较消耗设备资源一个路由器上最多支持31个OSPF 进程
无类别链路状态路由协议--传递网络掩码
公有协议；
跨层封装到IP报头，协议号89；
触发更新、周期更新
一、 OSPF的数据包—5种数据包
跨层封装于3层报头，协议号89；
?
?
Hello 包 ：邻居的发现、建立、周期保活 hello time 默认10s或30s
DBD数据库描述包 ：
------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
LSR 链路状态请求：
------链路状态请求，按照DBD中报文的未知LSA头部进行请求。
LSU 链路状态更新 ：
----携带LSA信息
LSack 链路状态确认（30min）
**LSA – 链路状态更新 – 是具体的每一条拓扑或者路由信息；基于LSU包来进行传输；
二、 邻居与邻接关系建立过程
OSPF状态机—两台允许OSPF协议的路由器间的不同关系的阶段
Down 一旦接收到hello，进入下一个状态
Init初始化 一旦接收到的hello包中，存在本地的RID进入下一状态
2way 双向通讯 邻居关系建立的标志
条件：
点到点网络将直接进入下一个状态； MA网络类型将进行DR/BDR选举，非DR/BDR间将无法进入下一状态；
DR选举： 1.比较优先级 （范围：0255，默认优先级为1 ，越大越优）
注意：1.DR抢占是关闭的 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
Exstart 预启动 使用不携带内容的DBD包进行主从关系选举，RID数值大为主；优先进入下一个状态机；
Exchange 准交换：使用携带数据库目录的DBD包进行交换，需要ACK确认；
Loading加载：将本地和邻居发送过来的目标进行比对，针对本地未知的LSA，使用LSR向对端进行请求；对端使用LSU来共享新的LSA信息；本地需要LSack确认；收敛完成后进入下一个状态；
Full转发：邻接关系建立的标志
三、 OSPF的工作过程：
启动配置完成后，ospf的邻居开始组播224.0.0.5收发hello包；hello包中将携带本地的RID；在接收到的hello包中若存在本地的RID，及代表对端已经认识本端，那么邻居关系建立；生成邻居表；
邻居关系建立后，需要关注网络类型；
若条件不允许将卡在邻居关系，仅hello包周期保活即可；
若条件允许将可以建立为邻接关系；
邻接关系的建立需要先使用不携带目录信息的DBD进行主从关系选举，RID数值大为主；可以优先进行携带目标信息的DBD收发；在和邻接间收发完DBD后，将基于DBD中本地未知的LSA信息，使用LSR/LSU/LSack来获取具体的LSA信息；
在收集齐整个网络的LSA后，本地数据库表（LSDB链路状态数据库）完成；
当本地的数据库同步完成后，先将其转换为有向图，再基于图生成最短路径树；最后将本地到达所有未知网段的最短路径加载于本地的路由表中；该计算过程被称为SFP最短路径优先计算；
路由表生成后，邻接关系建立；收敛完成；正常仅hello包周期保活即可；
结构的突变：
1、 新增网段
2、 断开网段
3、 无法沟通 – dead time到时时，断开邻居关系，删除信息，能否重建关系关注hello包；
Hello包：hello time 10s 或者30s dead time 为hello time 4倍
邻居间建立邻居关系时，必须完全一致的参数，否则无法正常建立邻居关系
1、Hello、dead time 2、区域ID 3、认证字段 4、特殊区域标识
5、在华为的设备中，要求邻居间接口配置的子网掩码也必须一致；
四、 OSPF的基础配置
[r1]ospf 1 router-id 1.1.1.1 启动时需要定义进程号；以及RID
进程号仅具有本地意义；不定义进程，默认为进程1；不定义RID，默认将自动生成—先去环回上最大数值的ip地址—》物理接口上最大数值的ip地址
RID必须全网唯一；
进行宣告：1、区域划分 2、选择接口激活 3、宣告接口的信息
[r1-ospf-1]area 0
[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.1.1.1 0.0.0.0
[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 12.1.1.1 0.0.0.0
OSPF的区域划分规则：
1、 星型结构拓扑 – 所有非骨干区域必须连接到骨干区域 区域0为骨干，大于0非骨干
2、 区域间必须使用ABR相连 ABR—区域边界路由器
启动和宣告配置完成后，邻居间基于组播224.0.0.5收发hello包，生成邻居表：
[r2]display ospf peer 邻居关系详述表
[r2]display ospf peer brief 查看邻居关系简表
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
区域 本地连接该邻接的接口 邻居的RID 状态机
邻居关系建立后，进行条件匹配，匹配失败将维持邻居关系；匹配成功将可以建立为邻接关系；邻接关系间将使用DBD和LSR/LSU/LSack来获取未知的LSA信息；
最终和邻接间同步数据库-LSDB；
[r2]display ospf lsdb
LSA洪泛、LSDB同步（OSPF收敛的名词）完成后；本地基于数据库转换为—有向图—最短路径树；最终计算本地到达所有未知网段的最短路径，然后将其加载到本地的路由表中；
在华为体系中，OSPF所得路由默认优先级为10，优于静态路由的60；
在cisco体系中，OSPF所得路由优先级为110，不如静态路由的1；
使用cost值作为选路的度量；
Cost值=开销值=参考带宽/接口带宽 默认参考带宽100M；
若接口带宽大于参考带宽，cost值取1；
故在接口带宽大于参考带宽的网络中，可能导致选路不佳；可以通过修改默认的参考度量来干涉：
[r1]ospf 1
INTEGER<1-2147483648> The reference bandwidth (Mbits/s)
[r1-ospf-1]bandwidth-reference 1000 切记：一旦修改，全网需修改的一致；
五、 OSPF邻居建立为邻接关系的条件：
邻居间只有hello包，没有其他数据包，没有LSA；
邻接关系都是在邻居关系之上来建立；
基于网络类型来确定关系：
1、点到点 串线的PPP/HDLC 虚拟的GRE 因为一个网段只能存在两个节点；故必然从邻居关系成为邻接关系
2、 MA多路访问—一个网段中节点的数量不限制
由于节点数量的不限制，故若两两间皆邻接关系，将可能导致大量的重复更新；在距离矢量协议中可以使用接口水平分割来解决该问题；
但OSPF协议需要邻接间比对数据库，故不能使用接口水平分割；最终进行DR/BDR选举；所有非DR/BDR之间为邻居关系，不进行LSA的同步；来避免大量重复更新；
1）DR/BDR选举 -- 先比较参选接口的优先级，大优；默认所有接口为1；0-255；
[r1]interface GigabitEthernet 0/0/1
[r1-GigabitEthernet0/0/1]ospf dr-priority 2修改接口优先级
2）若所有接口优先级相同，将比较参选设备的RID，数值大优；
切记：DR/BDR选举是非抢占的，一旦选定，后加入者无论参数如何只能认可之前的选举结果；
因此在修改完接口优先级后，选举结果将不变化，除非人为重启选举；
所有设备全部重启OSPF进程，之后将重选DR/BDR
<r1>reset ospf process
Warning: The OSPF process will be reset. Continue? [Y/N]:y
或者将非DR/BDR的优先级修改为0，0代表不参选，不用重启设备的进程；万万不能一个网段所有设备优先级为0，否则将导致无法正常收敛。
六、 OSPF接口网络类型
----OSPF协议在不同的网络类型下，其不同的工作方案；
[r1]display ospf interface GigabitEthernet 0/0/1 查看OSPF协议在该接口工作方式
网络类型 OSPF接口网络类型（工作方式）
环回 P2P点到点 没有hello包；默认32位路由传递
点到点（串线PPP/HDLC/GRE）P2P点到点 hello time10s；不选DR/BDR
BMA （以太网） Broadcast广播 hello time10s，选DR/BDR
NBMA（帧中继、MGRE）
在MGRE接口，由于ospf协议默认为点到点的工作方式，只能建立一个邻居关系；
故将无法全网可达；
解决方法：修改接口的工作方式
[r1-Tunnel0/0/0]ospf network-type broadcast 修改为广播型
注：broadcast工作方式的hello time 为10s，但需进行DR/BDR选举；P2P也是10s，不进行DR/BDR选举，两者若相遇可以建立邻居关系，但无法正常收敛LSA；故在一个网段内所有接口的工作方式应该一致；
修改接口网络类型后，必须关注拓扑的结构；
1、 中心到站点（星型、轴辐状）--由于分支站点间不知道其他分支的存在，从而导致整个网段的DR选举错误，最终导致该网络无法正常收敛；中心站点作为DR，无BDR；
2、 全连网状 --在所有接口修改为broadcast后一切正常
3、 部分网状---排除星型结构外的非全连结构—结合拓扑的实际情况来干涉DR的位置；
七、 OSPF的不规则区域
默认OSPF协议要求区域设计基于星型结构；中心为骨干区域，编号0；其他大于0为非骨干区域，所有非骨干必须直接连接骨干；
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
解决方案：
1、 将非法ABR与区域0中的设备进行GRE的建立；然后将该GRE宣告到OSPF协议中；
缺点：1）周期性保活和更新将对中间穿越区域照成很大的影响
2）选路不佳
2、 OSPF虚链路
连接骨干区域的合法ABR对非法ABR进行授权；之后非法ABR可以实施区域间路由共享的能力；
[r2]ospf 1
[r2-ospf-1]area 1 两台ABR同时所在的区域
[r2-ospf-1-area-0.0.0.1]vlink-peer 4.4.4.4 对端ABR 的RID
优点：没有新增新的物理或逻辑链路，故不存在选路不佳的问题；
缺点：1)cisco 取消两台ABR间的周期保活及更新，避免对中间区域资源占用；但失去可靠性；
2）华为保留了两台ABR间的周期保活及更新，增加了对中间区域的资源占用，导致网络的转发延时大幅上升；
3、（推荐）多进程双向重发布
多进程：在一台设备上若同时启动多个进程，且不同进程宣告到不同的接口；它们将存在各自独立邻居，及独立的数据库；且数据不共享；最终所有计算所得路由加载于同一张路由表中；
若将同一个接口再多个进程同时宣告；仅最先宣告的进程生效；
双向重发布可以将不同路由协议或相同协议的不同进程，计算所得路由进行共享，最终实现全网可达
[r4]ospf 1
[r4-ospf-1]import-route ospf 2
[r4-ospf-1]q
[r4]ospf 2
[r4-ospf-2]import-route ospf 1
八、 关于OSPF的MTU值问题；
Ospf协议要求邻接关系间的接口MTU必须完全相同，否则将卡在exstart或exchange状态机；因为MTU值被携带与DBD包中；
默认cisco将自动检测DBD包中的MTU值；而华为设备默认不携带MTU值；
[r1]interface GigabitEthernet 0/0/1
[r1-GigabitEthernet0/0/1]ospf mtu-enable 在与邻接直连的接口上，开启MTU值检测功能；两端设备均需开启；
九、 OSPF的数据库表
[r1]display ospf lsdb 查看数据库简表
由多种LSA构成；OSPF协议使用不同类型的LSA来携带不同条件下产生的拓扑或路由信息；
无论哪类的LSA均存在以下信息
[r1]display ospf lsdb router 12.1.1.2 详细查看某种类别的LSA信息
类别名 LINK-ID
Type : Router 类别名，此处为1类
Ls id : 12.1.1.2 link-id 在目录中的编号，类似页码
Adv rtr : 12.1.1.2 通告者的RID，该条LSA发出的源头设备的RID
Ls age : 1269 老化时间，周期30min归0；触发更新马上归0；最大老化3609s
Len : 48
Options : ABR E
seq# : 8000000b 序列号，每一条LSA存在不同的序列号，每一次更新序列号+1
（OSPF使用的是棒棒糖序列号机制）
chksum : 0xb43b
LSA类别 传播范围 通告者 携带的内容
LSA1- Router 单区域 该区域内每台设备 本地直连拓扑
LSA2- Network 单区域 该网段的DR 该DR所在网段的拓扑
LSA3- summary 整个OSPF域 ABR 域间路由
LAS4-asbr 除ASBR所在区域 ABR ASBR的位置
以外的整个OSPF域
ASBR所在区域基于1类交代位置
LSA5- ase 整个OSPF域 ASBR 域外路由
LSA类别 link-ID 通告者
LSA1-router 通告者的RID 该区域每台运行OSPF的路由
LSA2-network DR接口的ip地址 该网段的DR
LSA3- summary 域间路由的目标网络号 ABR,在经过下一台ABR时，修改为新的ABR
LSA4-asbr ASBR的RID ABR,在经过下一台ABR时，修改为新的ABR
LSA5- ase 域外路由的目标网络号 ASBR
思维导图
