OSPF复习 - 技术栈

1.没有跳数限制，适合大规模组网

2.使用组播更新变化的路由和网络信息

3.路由收敛快

4.以COST作为度量值

5.采用SPF算法（最短路由优先算法---dijstart ）有效避免环路

6.每隔30分钟更新

7.在互联网上大量使用，是运用最广泛的路由协

注意：OSPF传递的是拓扑信息和路由信息**，RIP传递的是****路由表、**

以下内容若无刻意强调，则都基于该图进行讨论:

OSPF配置：(以R2为例)

$R2$ ospf 1**（协议号1）**
$R2-ospf-1$ area 0**（区域编号0）**
$R2-ospf-1-area-0.0.0.0$ network 192.168.1.0 0.0.0.255
$R2-ospf-1-area-0.0.0.0$ network 2.2.2.2 0.0.0.0
$R2-ospf-1-area-0.0.0.0$ network 192.168.2.0 0.0.0.255

若 router-id****不是相要的id则可以经行手动修改，命令如下：

$R2$ ospf 1 router-id 2.2.2.2

修改之后在进行重置OSPF进程，命令如下：

<R2>reset ospf process

注意：重置之后之前宣告的网段依然存在；

3、OSPF三张表

**邻居表：**记录邻居状态和关系

查看邻居简表： <R1>display ospf peer brief

查看邻居表：<R2>display ospf peer

**拓扑表：**链路状态数据库（LSDB）----存放LSA（链路状态）的信息

（同一区域的链路状态表相同）

查看拓扑表 ：****<R2>display ospf lsdb

**OSPF路由表：**记录由SPF算法计算的路由，存放在OSPF路由表中

查看路由总表：<R3>display ip routing-table

查看OSPF路由表 ：<R3>display ospf routing （含自身直连）

查看OSPF路由表 <R3>display ip routing-table protocol ospf

4、OSPF数据包(可抓包)

OSPF报文直接封装在IP报文中，协议号89

头部数据包内容：

数据包内容简析：

**版本(Version):**对于OSPFv2，该字段值恒为2。OSPFV3---IPV6

**类型(Type):**该OSPF报文的类型。该字段的值与报文类型的对应关系是:1-Hello;2-DBD;3-LSR;4-LSU;5-LSAck。

**报文长度（Packet Length):**整个OSPF 报文的长度（字节数)。

**路由器ID (Router Identification):**路由器的OSPF Router-ID。

**区域ID (Area Identification):**该报文所属的区域ID，这是一个32bit 的数值。

**校验和(Checksum):**用于校验报文有效性的字段。保证数据的完整性

**认证类型(Authentication Type):**指示该报文使用的认证类型。

**认证数据（Authentication Data):**用于报文认证的内容。

IGP：内部网关协议（RIP/OSPF）

EGP：外部网关协议（BGP）

OSPF数据包（五种）

(1)hello包

hello包携带自己的router ID： 用来周期保活 的，发现，建立邻居关系。

只容纳RID："具体区分和标识不同的OSPF"路由的身份，32位二进制构成

（具有唯一性，统一性"按照IP地址格式执行"）

**网络掩码(Network Mask)：**该字段填充的是该接口的网络掩码。两台OSPF 路由器如果通过以太网接口直连，那么双方的直连接口必须配置相同的网络掩码，否则影响邻居关系建立。

**Hello间隔(Hello Interval):**接口周期性发送Hello报文的时间间隔(单位为s)。两台直连路由器要建立OSPF邻居关系，需确保接口的Hello Interval相同，否则邻居关系无法正常建立。

Hello时间 ：默认每10秒发送一次

Dead time 死亡时间 ：默认等于四倍的Hello时间 40秒

OSPF在某些特殊的网络环境下会出现每30秒发送一次Hello包的情况

设备获取RID方法：（路由器的身份）

1.手工配置

2.自动生成

若路由器配置了环回地址 ，那么他会选择环回地址 中数值最大的作为自

身RID

若路由器没有配置环回地址 ，那么他会选择接口IP地址 中数值最大的作为

自身的RID

**可选项（Options):**该字段一共8bit，每个比特位都用于指示该路由器的某个特定的OSPF 特性。（了解）

**路由器优先级(Router Priority):**路由器优先级，范围：0-255，数字越大优先级越高，默认是1，也叫DR优先级，该字段用于DR、BDR 的选举

修改路由器的优先级：**** $R1-GigabitEthernet0/0/0$ ospf dr-priority 100

路由器（邻居死亡）失效时间（Router Dead Interval)：需确保双方直连接口的Router Dead Interval相同，否则邻居关系无法正常建立。缺省情况下，OSPF路由器接口的Router Dead Interval为该接口的Hello Interval的4倍

修改死亡时间：

**指定路由器(Designated Router):**网络中DR的接口IP地址。如果该字段值为0.0.0.0，则表示没有DR，或者DR尚未选举出来。

**备份指定路由器（Backup Designated Router):**网络中 BDR的接口IP地址。如果该字段值为0.0.0.0，则表示网络中没有BDR，或者BDR尚未选举出来。

**邻居(Neighbor)：**在直连链路上发现的有效邻居，此处填充的是邻居的Router-iD，如果发现了多个邻居，则包含多个邻居字段。

(2)DBD（数据库描述报文）

DBD（数据库描述报文）：描述LSDB中LSA的摘要信息类似于LSA的目录）

LSBB数据库 ：链路状态数据库（是用来存储LSA"拓扑信息"）

接口最大传输单元(Interface Maximum Transmission Unit):接口的MTU。最大1500个字节

可选项(Options):路由器支持的OSPF可选项功能。

DBD报文置位符：

I：init位（初始），I=1，这是第一次报文的第一个DD报文

M:more位，M=1表示后续还有DD报文

MS:master位，MS=1,表示本端为主

DD序列号(DD Sequence Number ): DD报文的序列号，在DD报文交互的过程中，DD序列号被逐次加1，用于确保 DD报文传输的有序和可靠性。值得注意的是，DD序列号必须是由Master路由器来决定的，而Slave路由器只能使用Master路由器发送的DD序列号来发送自己的DD报文。

(3)LSR：链路状态请求

**LSR：链路状态请求，**在与DBD包（LSA目录）比对后请求我没有的LSA信息.

请求自己没有的或则比自己更新的链路状态详细信息

链路状态类型：LSA的类型

链路状态ID：在type1LSA中填入的是路由ID，type2LSA中填入的是发出该LSA的IP地址，type3LSA 中填入的是想要传播的路由条目的相关网络号

通告路由器：通告该LSA的路由ID

链路状态类型，链路状态ID，通告路由器 ---- "LSA三元组" --- 通过着三个参数可以唯一的标识出一条LSA

(4)LSU：链路状态更新信息

LSU： 回复LSR包，真正携带LSA信息的数据包, 链路状态更新信息一个LSU报文可以包含多个LSA

当路由器感知到网络发生变化时，也可以触发LSU报文的泛洪，以便将该变化通知给网络中的其他OSPF 路由器。

在MA网络中，非 DR、BDR路由器向224.0.0.6这个组播地址发送LSU报文，而DR及 BDR会侦听这个组播地址，DR 在接收LSU报文后向224.0.0.5发送LSU报文，从而将更新信息泛洪到整个OSPF区域，所有的OSPF 路由器都会侦听 224.0.0.5这个组播地址。

224.0.0.6----DR和BDR

244.0.0.5---DRother

(5)LSAck:对LSU的确认

LSAck:对LSU的确认,回复R1信息以到达. 报文中包含着路由器所确认的LSA的头部（每个LSA头部的长度为20byte)

5、OSPF工作过程

俩种关系：

**邻居：**双方通过hello报文，相互认识

邻接： 邻居关系建立好后，进行一系列报文交互，当两台路由器LSDB同步完成，开始独立计算路由时 ，这两台路由器形成了邻接关系

只要第一个Hello包发出路由器就进入了init状态

（1）确认可达性，建立邻居

hello 包三次握手：

router ID:标明的是路由器身份

手工配置：IPV4地址格式

自动选举：

**环回口:**IP地址大的优先（若无环回口则从物理口中选择）

**物理口：**IP地址大的优先

（2）摘要同步，开始建立邻接关系

1.向邻接路由器发送DD报文，通告本地LSDB中所有LSA的摘要信息

2.收到DD报文后，与本地LSDB对比，向对方发送LSR报文，请求发送本地所需要的LSA的完整信息

3.收到LSR后,把对方所需的LSA的完整信息打包为一条LSU报文，发送至对方

4.收到LSU后，向对方回复LSAck报文，进行确认

（3）完整信息同步，完全邻接关系建立

完全邻接关系建立，LSDB表与OSPF路由表形成

6、OSPF的状态机（七加一个）

(1)down：关闭状态（稳定状态），这种情况处于手动指定邻居的情况下，发送hello包之后进入下一个状态

**(2)INIT：**初始化状态，收到对方的hello报文，但没有收到对方的hello确认报文

**(3)Attempt：**一般不会出现，只出现在NBMA网络中，发出hello，但收不到对方的hello包、

(4)2-way（稳定状态）：双方互相发现，邻居状态稳定，并确认了DR/BDR的角色；

2-way前，确认DR/BDR

选举原因**：广播网络中使路由信息交换更加高速有序，可以降低需要维护的邻接关系数量**

**选举范围：**每个网段都需要选出一个DR和BDR（0-255）

选举规则：1.优先级大的优先，默认优先级是1；

2.router-id大的优先

注：DR/BDR的选举没有抢占性

关系状态：DRother与DR建立邻接关系；

DRother与BDR建立邻接关系；

DR /BDR建立邻接关系；

DRother之间保持邻居关系当选举完毕后 ，就算出现一台优先级更高的路由器 ，也不会替换成新的DR\BDR ；需要原DR\BDR失效，或重置OSPF进程 才会成为新的DR\BDR；

2-way的前提：

Router-id无冲突，修改router-id需要重置ospf进程使生效；

掩码长度一致（MA网络中）；

区域ID一致；

验证密码一致；

hello-time一致；

dead-time一致；

特殊区域类型一致；

**(5)Exstart：**交换开始状态；发送第一个DD报文，但不发送LSA摘要，仅用于确定LSDB协商的主从，ROUTER-ID大的成为master

**(6)Exchange：**交换状态；发送后续DD报文，用于通告LSDB中的LSA摘要

**(7)Loading：**读取状态，进行LSA的请求、加入和确认

**(8)Full：**邻接状态（稳定状态），两端同步LSDB；

**FULL的前提：**两端MTU一致，否则可能卡在EXSTART\Exchange状态

**能够计算路由的前提：**两端网络类型一致，否则邻居状态full,但无法学习路由

7、LSDB的更新

注：广播网络中的更新：只由DR发起

8、OSPF开销计算

（1）参考带宽：

默认是100M

计算开销的基准带宽值

参考带宽仅本地有效

建议把网络中最高的链路带宽设置为参考带宽（不然千兆链路和百兆链路的开销值都是1，无法判断哪条线路最优）

（2）cost 计算方法：

链路带宽大于等于参考带宽 cost=1

反之，cost=参考带宽/链路带宽（Mb）

注：在路由器上。千兆以太网、百兆以太网、十兆以太网的缺省OSPF链路开销值分别是：1、1、10

二、OSPF的区域划分

1、区域产生背景

OSPF路由器在同一个区域中泛洪LSA。为了确保每台路由器都拥有对网络拓扑的一致认知，LSDB需要在区域内进行同步。不同区域的LSDB是不一样的

如果OSPF域仅有一个区域，随着网络规模越来越大，OSPF路由器的数量越来越多，这将导致诸多问题。

2、分区好处

减少LSA泛洪范围；

减小路由表规模；

提高网络扩展性，有利于组建大规模的网络；

3、区域类型

**骨干区域：**area 0

非骨干区域：

特殊区域：减少邻居关系 ，减小OSPF路由表的规模

邻居关系过多缺点：

（1）大量产生hello包，消耗CPU性能

（2）产生重复路由通告，消耗CPU性能

（3）任何一台路由器的路由变化都会导致多次传递,浪费了带宽资源

多区互连原则：

非骨干区域 与非骨干区域不能直接相连；

所有非骨干区域必须与骨干区域相连；

此设计是为防止区域间环路；

4、OSPF的路由器类型

区域内路由器（IR）：所有接口在同一区域

骨干路由器（BR）：有接口在骨干区域

区域边界路由器（ABR）：连接骨干区域 和非骨干区域

自治系统边界路由器（ASBR）：连接外部自治系统并引入外部路由

三、OSFP基础实验

OSPF基础实验并尝试抓取OSPF的数据包

实验具体步骤请看博客**"OSFP基础实验"**