OSPF
OSPF---开放最短路径优先协议
动态路由判定依据：选路，收敛速度，占用资源
OSPFV2和RIPV2的相同点：
1.都是无类别的路由协议；
2.都是通过组播来传播信息的；（RIP：224.0.0.9；OSPF：224.0.0.5/224.0.0.6）224.0.0.X---本地链路组播
3.都支持等开销负载均衡；
224.0.0.5 用途：所有运行 OSPF 的路由器默认监听的组播地址。
功能：
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OSPF 路由器通过此地址发送 Hello 报文，用于发现邻居路由器并维护邻接关系。
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泛洪（Flooding）链路状态更新（LSU）时，非指定路由器（DR/BDR）通过此地址向其他路由器发送信息。
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所有 OSPF 路由器都会监听此地址的组播流量。
224.0.0.6 用途：仅由 OSPF 的 指定路由器（DR, Designated Router） 和 备份指定路由器（BDR, Backup Designated Router） 监听。
功能：
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其他路由器通过此地址向 DR/BDR 发送链路状态更新（LSU）。
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DR/BDR 负责将更新信息转发到整个网络（通过 224.0.0.5），确保高效的路由信息同步。
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避免多路访问网络（如以太网）中因广播风暴导致的冗余流量。
不同点：RIP只能在小型网络中使用，而OSPF可以应用在大型网络中，OSPF可以支持结构化部署（区域划分）
区域划分目的---区域内部传递拓扑信息，区域间传递路由信息---链路状态型协议的距离矢量特征
区域边界路由器（ABR）---同时属于多个区域，一个接口对应一个区域，该设备可以将一个区域内的拓扑信息收集进行计算，生成路由信息之后传递到其他区域
区域划分要求：
1.区域之间必须存在ABR设备；
2.区域划分必须按照星型拓扑结构划分；
OSPF的数据包
1.Hello报文---周期型的发现，建立以及保活邻居关系
hello时间（10S） Dead time（4倍hello时间）
route-id ---32位二进制构成---手工配置/自动生成（首先在环回地址的IP地址选择，如果有多个环回则选择数值最大的）
（1）全网唯一；（2）格式统一
2.DBD报文---数据库描述报文，在邻接关系建立时交换LSDB（链路状态数据库）摘要
3.LSR报文---链路状态请求报文，基于DBD包请求未知的LSA信息
4.LSU报文---链路状态更新报文，真正携带LSA信息数据包
5.LSAck报文---链路状态确认报文
OSPF协议存在30min一次的周期更新
OSPF报文头部
类型---OSPF的数据包类型
hello包（1）；DBD包（2）；LSR包（3）；LSU包（4）；LSACK包（5）
验证类型---1.null；2.明文；3.MD5
Hello包---进行周期性的保活和建邻；DR/BDR的选举
网络掩码---发出接口的IP地址对应的掩码信息，如果邻居双方的掩码信息不同，则无法建邻
hello时间/死亡时间---如果邻居的这两个时间不同，也无法正常建邻
8位可选项---包含OSPF特殊区域的标记；如果邻居双方特殊区域标记不同，则无法建立邻居关系
限制邻居关系的因素
1.hello时间/死亡时间
2.特殊区域标记
3.网络掩码
4.认证
DBD包---进行主从关系选举；共享摘要信息；确认（从设备最后会发送一个不包含数据的DBD包进行对主信息的确认）
I---init---如果I位置1，则代表是进行主从关系选举的数据包，不携带摘要信息
M---More---如果M位置1，则代表后面还有更多的DBD包，如果置0，则代表这个是最后一个DBD包
MS---master---如果MS位置1，则代表该设备是主
DBD序号---在DBD报文交互的过程中，会逐次加1，用于确保DBD包报文传输的有序性和可靠性
LSR---链路状态请求报文
链路状态类型，链路状态ID，通告路由器---LSA三元组，通过这三个参数可以确定唯一标定的一条LSA
LSU---链路更新报文
LSACK---链路状态确认报文
OSPF状态机
| 状态 | 描述 |
|---|---|
| Down | 初始状态，未检测到邻居活动 |
| Init | 收到邻居的Hello包，但对方尚未确认本端存在 |
| 2-Way | 双向通信确认，邻居关系建立（广播网络中可能停留在此状态，非DR/BDR时） |
| ExStart | 主从路由器选举，准备交换DBD包 |
| Exchange | 交换DBD包摘要，同步链路状态数据库（LSDB）的目录 |
| Loading | 请求并接收缺失的LSA（通过LSR/LSU） |
| Full | 邻接关系完成，LSDB完全同步，可执行SPF计算 |
2-way标志着邻居关系的建立
指定路由器（DR）---和MA网络中剩余所有设备建立邻接关系
备份指定路由器（BDR）---和MA网络中剩余所有设备建立邻接关系
MA网络中其余所有的设备称为DRother
条件匹配
若本端或邻居是DR/BDR，继续推进到ExStart。
若双方均为DROther，则停留在2-Way状态（无需建立邻接）
DR/BDR选举
1.先比较优先级，优先级大的为DR设备，优先级次大的为BDR设备，默认优先级为1。如果将一个接口的优先级改为0，则这个接口不参与DR/BDR的选举
2.优先级相同，比较route-id
DR/BDR的选举是非抢占模式的，选举时间等同于死亡时间
ExStart---通过未携带数据的DBD包来比较RID来进行主从关系的选举，为主的可以优先选择LSA信息
Attempt---只有在NBMA网络环境中出现，尝试状态，等待对方指定单播邻居，收到对方的hello包之后，将进入到下一个状态
常见故障与状态卡顿
| 卡顿状态 | 可能原因 | 排查方法 |
|---|---|---|
| Init | 单向Hello包（ACL过滤、单向链路） | 检查双向Hello包是否包含对方Router ID |
| ExStart | MTU不匹配、主从选举失败 | 验证接口MTU一致，抓包查看DBD标志位 |
| Loading | LSA请求超时或丢失 | 检查LSU/LSAck是否被丢弃（认证、QoS） |
| 2-Way | 非DR/BDR的DROther间关系 | 确认是否需要邻接（如无需则正常） |
OSPF工作过程
启动OSPF配置后，OSPF会向本地所有激活OSPF的接口发送hello包，以组播224.0.0.5的形式发送。hello包中将携带本地的RID及本地已知邻居的RID，将收集到的邻居关系记录在邻居表中
邻居关系建立完成后，将进行条件匹配，失败则停留在邻居关系，仅使用hello包活，匹配成功则开始建立邻接关系。首先使用未携带数据包的DBD包进行主从关系选举，然后使用携带数据的DBD包共享数据库摘要信息，之后使用LSR/LSU/LSACK获取未知LSA信息，完成本地的LSDB链路状态数据库建立
最后，将基于本地收集到的LSA信息，生成有向图和最短路径树，计算到达未知网段的路由信息，将计算的路由信息收集到本地的路由表中。
收敛完成后，OSPF依然需要每隔10s进行周期保活
条件匹配
指定路由器（DR）---和MA网络中剩余所有设备建立邻接关系
备份指定路由器（BDR）---和MA网络中剩余所有设备建立邻接关系
MA网络中其余所有的设备称为DRother
OSPF的接口网络类型
| 网络类型 | 接口网络类型 |
|---|---|
| BMA | Broadcast（广播），需要进行DR/BDR选举 |
| P2P(PPP,HDLC， MGRE，GRE) | P2P，只建立一个邻居，不需要进行DR/BDR选举 |
| 环回接口 | 只是写作P2P，环回接口的开销值被定义为0，实际没有数据发送 ，学习到环回网段的路由位32位主机路由，可以通过将网络接口类型修改为Broadcast来还原 |
| P2MP，可以建立多个邻居，不进行DR/BDR选举，hello时间30，dead时间120，会学习邻居接口的主机路由 | |
| NBMA（帧中继网络） | NBMA，可以建立多个邻居，需要进行DR/BDR选举，hello时间30，需要手工建邻 |