HCIE之OSPF基础（十九）

OSPF理论

一、OSPF基本原理（回顾）
[1. 邻居建立](#1. 邻居建立)
- 1.1（4+==1==+1）HELLO包影响邻居建立的因素。
- [1.2 其它影响邻居建立的因素：](#1.2 其它影响邻居建立的因素：)
- [1.3 基本配置](#1.3 基本配置)
- [1.4 验证命令](#1.4 验证命令)
[2 DR选举](#2 DR选举)
- [2.1 为什么选？](#2.1 为什么选？)
- [2.2 在哪选？](#2.2 在哪选？)
- [2.3 怎么选？](#2.3 怎么选？)
- [2.4 选完后如何工作？](#2.4 选完后如何工作？)
[3 OSPF邻居状态机](#3 OSPF邻居状态机)
- [3.1 Down](#3.1 Down)
- [3.2 Init](#3.2 Init)
- [3.3 2-way](#3.3 2-way)
- [3.4 Ex-Start](#3.4 Ex-Start)
- [3.5 Exchange](#3.5 Exchange)
- [3.6 loading](#3.6 loading)
- [3.7 Full](#3.7 Full)
[4 OSPF建立并维护的3张表项](#4 OSPF建立并维护的3张表项)
[5 SPF算法](#5 SPF算法)
[6 OSPF 网络类型](#6 OSPF 网络类型)
[7 OSPF的区域类型](#7 OSPF的区域类型)
- [7.1 非骨干区域根据能够学习到的路由种类划分](#7.1 非骨干区域根据能够学习到的路由种类划分)
[8 OSPF常见的LSA类型](#8 OSPF常见的LSA类型)
- [8.1 常见LSA的类型](#8.1 常见LSA的类型)
- [8.2 常见LSA详解](#8.2 常见LSA详解)
- - [8.2.1 LSA Type-1 ------ 路由器LSA](#8.2.1 LSA Type-1 —— 路由器LSA)
  - - [8.2.1.1 LSA Type-1输出信息详解](#8.2.1.1 LSA Type-1输出信息详解)
  - [8.2.2 LSA Type-2 ------ 网络LSA](#8.2.2 LSA Type-2 —— 网络LSA)
  - [8.2.3 LSA Type-3 ------ 网络汇总LSA](#8.2.3 LSA Type-3 —— 网络汇总LSA)
  - [8.2.4 LSA Type-4 ------ ASBR汇总LSA](#8.2.4 LSA Type-4 —— ASBR汇总LSA)
  - [8.2.5 LSA Type-5 ------ AS外部LSA](#8.2.5 LSA Type-5 —— AS外部LSA)
  - [8.2.6 OSPF Link ID与Data说明](#8.2.6 OSPF Link ID与Data说明)
[9 OSPF的路径类型](#9 OSPF的路径类型)

一、OSPF基本原理（回顾）

1. 邻居建立

1.1（4+1+1）HELLO包影响邻居建立的因素。

四个参数必须一致：

HELLO，DEAD时间必须一致；
区域ID必须相同；
认证必须相同；
特殊区域标示位必须相同；

一个参数必须不一致：

Router ID不能相同；

有时比有时不比：

掩码，广播网络类型需要比较，P2P网络类型不比较

//以上6点都是Hello包或OSPF头部中的字段

1.2 其它影响邻居建立的因素：

1、DBD报文中的MTU不匹配无法形成邻接关系（一边是EXSTART,一边是EXCHANGE）；

华为设备默认关闭，可使用ospf mtu-enable 开启

（Cisco设备默认开启，可使用ip ospf mtu-ignore关闭，在小的一方改即可）

2、在MA网络，二边的接口优先集都是0的时候，只会处于邻居状态，不同步LSA。

3：网络类型不一致，一边是p2p,一边是MA。邻居关系正常，但是不能进行SPF计算，不能产生路由表。

4：Silent-interface。静默端口，不发送和不接收任何OSPF相关报文。

1.3 基本配置

1.4 验证命令

2 DR选举

2.1 为什么选？

加快网络收敛
减少冗余的更新，减少资源占用

2.2 在哪选？

每一个MA网络选一个DR/BDR

2.3 怎么选？

DR是基于端口的路由器优先级的值进行选举的。
默认为 1. 范围是 0 - 255.越大越优先
优先级为 0 的将永远不参与竞选 DR 以及 BDR.
如果优先级相同时，则比较Router ID，越大越优先

2.4 选完后如何工作？

邻居与邻接的区别：

邻居不同步LSA
邻接是同步LSA

3 OSPF邻居状态机

一共分为7个状态：

3.1 Down

a. 如何进入？

Network宣告一个接口后，此接口进入down。

b. 做什么？

发送一个hello，尝试建立邻居。

3.2 Init

a. 如何进入？

-->Hello[RID:1.1.1.1，Header+PayLoad]

收到一个不带自己router-ID的hello包。

b. 做什么？

<---Hello[RID:2.2.2.2 ,NeiRID=1.1.1.1 ...]

检查Hello包里面的4+1+1参数信息，通过后，回送一个HELLO,并且里面会携带自己看到的邻居信息（router-ID）

3.3 2-way

a. 如何进入？

--->Hello[RID:1.1.1.1,NeiRID=2.2.2.2 ...]

收到一个携带自己router-ID信息的hello包。

b. 做什么？

回送看到邻居信息。

等待DR/BDR选举结束。

----MA,需要完成DR/BDR选举，waiting timer = 40s----（DR/BDR选举从down状态就开始了）

3.4 Ex-Start

a. 如何进入？

形成邻居后，需要交互LSDB，就会进行此状态。

b. 做什么？

使用router-ID,选举一个Master,使用master生成的序列号作为隐式确认的号码。

发对空的DBD报文

--->DBD[RID:1.1.1.1,Seq=4040,I=1,M=1,MS=1,MTU=0,LSA=NULL]

<---DBD[RID:2.2.2.2,Seq=5050,I=1,M=1,MS=1,MTU=0,LSA=NULL]

<---DBD[RID:2.2.2.2,Seq=5050,I=0,M=1,MS=1,Master,LSA=NULL]

3.5 Exchange

a. 如何进入？

选举完成Master后，进行此状态。

b. 做什么？

通DD报文，描述LSDB所有的LSA信息。互相就知道对方有哪些LSA了。

--->DBD[RID=1.1.1.1,Seq=5050,I=0,M=0,MS=0,LSA=ALL]

<---DBD[RID=2.2.2.2,Seq=5051,I=0,M=0,MS=1,LSA=ALL]

3.6 loading

a. 如何进入？

DD同步结束后，就知道对方有哪些LSA的时候，进行此状态。

b. 做什么？

发送LSR，请求我所缺少的LSA，进行LSA同步。

收到LSR后，发送LSU更新。

收到LSU后，发送LSACK确认

3.7 Full

LSA完全同步结束后。

4 OSPF建立并维护的3张表项

1、邻居表：列出每台路由器全部已经建立邻居关系的邻居路由器

2、链路状态数据库【LSDB】：列出网络中其它路由器的信息，由此显示了全网的网络拓扑

3、路由表：列出通过SPF算法计算出的到达每个相连网络的最佳路径

5 SPF算法

1、创建并维护以下3张表项：

重复执行以下3步N次：

1、从Tentative List的所有路由器中寻找距离自身【根节点】最近的网络节点，并将其从Tentative List中移动至Paths List中

2、发现此节点通告的所有前缀，并将其安装至RIB【路由表项】中

3、发现此节点的所有邻居，并将其移动至Tentative List中

注：Dijkstra：迪杰斯特拉算法【是由荷兰计算机科学家狄克斯特拉于1959年提出的】

6 OSPF 网络类型

Thinking about:

1、不同的网络类型是否可以建立邻居？

2、不同的网络类型是否可以相互学习路由？
Analysis:

NBMA只能与NBMA建立Full关系，与其它网络类型均无法建立Full的关系【因为NBMA网络单播发现邻居】

Broadcast与P2P能建立Full关系，但无法正常计算路由【因为构建的拓扑不一致】

Broadcast与P2MP通过修改Hello / Dead Timer可以建立Full关系，但不能计算路由

P2P与P2MP通过修改Hello / Dead Timer可以建立Full关系，路由也可正常计算

概括总结：

1、因为OSPF的Hello报文中没有描述网络类型的字段，能否建立邻居关系主要看Hello报文的发送间隔、Holdtime以及Hello报文的发

送方式；路由计算是否正常，主要看是否选举DR/BDR

7 OSPF的区域类型

骨干区域【Area 0】

非骨干区域

7.1 非骨干区域根据能够学习到的路由种类划分

1、标准区域 ：学习本区域的内部路由、学习域间路由、学习外部路由
2、末节区域 【Stub】：学习本区域的内部路由、学习域间路由，不学习外部路由，不包含ASBR，与外部通讯完全依靠自动创建的缺省路由
3、完全末节 【Totally Stubby】区域：仅学习本区域内部路由，不学习外部路由，不学习域间路由，与外部通讯完全依靠自动创建的缺省路由
4、非纯末节区域 【NSSA】：学习域内路由，学习域间路由，学习本区域自身引入的外部路由，不学习其它区域引入的外部路由
5、非纯完全末节区域 ：学习域内路由，学习本区域自身引入的外部路由，不学习域间路由，不学习其它区域引入的外部路由

注：NSSA区域是OSPF RFC的补遗，定义了特殊的LSA类型7；提供类似Stub Area与Totally Stubby Area的优点，可以包含ASBR

8 OSPF常见的LSA类型

8.1 常见LSA的类型

8.2 常见LSA详解

8.2.1 LSA Type-1 ------ 路由器LSA

每一个运行OSPF的路由器都会生成一个路由器LSA

该LSA仅在本区域内泛洪；无法穿越ABR

包含路由信息与拓扑信息；Link-ID为路由器的Router-ID

8.2.1.1 LSA Type-1输出信息详解

1、Link Type: Transnet

作用：用于描述直连链路上网络类型为广播或NBMA的邻居

Link ID：该链路上DR的IP地址

Data：与DR相连的接口IP地址

Metric：自身到DR的OSPF开销

2、Link Type: Stubnet

作用：用于描述自身直连的网络号及子网掩码

Link ID：直连链路的网络号

Data：子网掩码

Metric：自身到直连网络的OSPF开销

3、Link Type: P-2-P

作用：描述P2P/P2MP链路上的OSPF邻居

Link ID：邻居的Router-ID

Data：与邻居相连接口的IP地址

Metric：自身到邻居的OSPF开销

8.2.2 LSA Type-2 ------ 网络LSA

由MA网络中的DR发出

仅在本区域内进行泛洪；无法穿越ABR

所包含的内容与Type-1的LSA联合，共同描绘出网络的拓扑与路由

Link-ID为DR接口的IP地址

8.2.3 LSA Type-3 ------ 网络汇总LSA

起源于ABR，每经过一个ABR，通告路由器将会发生变化

仅在本区域内进行泛洪，ABR之间接力传递，从而泛洪至整个AS

该LSA用于通告一个区域的信息至其它区域，包含一条路由信息【描述链路的网络号与掩码】

Link-ID为这条路由信息的前缀

8.2.4 LSA Type-4 ------ ASBR汇总LSA

起源于ABR

泛洪于本区域，除ASBR所在区域外的整个自治系统

该LSA在AS中向其它区域通告ASBR的位置

Link-ID为ASBR的Router-ID

8.2.5 LSA Type-5 ------ AS外部LSA

起源于ASBR，通告路由器在整个AS中不发生变化；泛洪于整个AS

该LSA用于通告自治系统外部的网络

Link-ID为此路由信息的前缀

8.2.6 OSPF Link ID与Data说明

9 OSPF的路径类型

1、区域内路径【Intra-area path】：在路由器所在的区域内就可以到达目的地的路径

2、区域间路径【Inter-area path】：目的地在其它区域，但还在OSPF自治系统内的路径

3、类型1的外部路径【Type l external path，E1】：目的地在OSPF自治系统外部的路径

4、类型2的外部路径【Type 2 external path，E2】：目的地在OSPF自主系统外部的路径，但在计算外部路由的度量时不再计入到达ASBR路由器的路径代价