ospf笔记和综合实验册

一、OSPF基础

RIP协议存在的问题

最大跳数限制为15，不适合大规模组网。
周期性发送全部路由信息，占用大量带宽。
路由收敛速度慢，以跳数作为度量值。
存在路由环路可能性，每隔30秒更新。

OSPF协议特点

无跳数限制，适合大规模组网。
使用组播更新变化的路由和网络信息，路由收敛快，可触发更新。
以COST作为度量值，采用SPF算法有效避免环路。
每隔30分钟周期性更新LSA，在互联网上大量使用。
传递拓扑信息和路由信息（RIP传递路由表）。

OSPF三张表

邻居表：记录邻居状态和关系。
拓扑表：即链路状态数据库（LSDB）。
路由表：记录由SPF算法计算的路由，可通过 dis ip routing-table pro ospf 查看。

OSPF数据包

直接封装在IP报文中，协议号89。
头部数据包内容：包含版本（OSPFv2为2）、类型、报文长度、路由器ID、区域ID、校验和、验证类型、认证数据等。
五种报文类型

报文类型、作用、关键信息

Hello 周期保活，发现和建立邻居关系包含网络掩码、Hello间隔（默认10s）、路由器优先级、失效时间（默认40s）等，目标地址224.0.0.5

DBD（数据库描述报文）仅包含LSA摘要有接口MTU、可选项、DD报文置位符（I、M、MS）、DD序列号等

LSR 请求自己没有或更新的链路状态详细信息通过"LSA三元组"（链路状态类型、链路状态ID、通告路由器）唯一标识LSA

LSU（链路状态更新信息）发送对方所需LSA的详细信息一个LSU可包含多个LSA，MA网络中DROTHER向224.0.0.6发送，DR向224.0.0.5发送

LSAck 对LSU进行确认包含所确认LSA的头部（每个20字节）

二、OSPF工作过程

建立邻居与邻接关系

邻居：双方通过Hello报文相互认识。
邻接：邻居关系建立后，经报文交互同步LSDB，开始独立计算路由时形成。

确认可达性与建立邻居

Router ID：标明路由器身份，可手工配置（IPv4格式），自动选举时环回口IP大的优先，其次是物理口。
DR/BDR选举：在2-way状态前确认，每个网段需选举，优先级（0-255，默认1）大的优先，其次Router ID大的优先，且无抢占性。DRother与DR、BDR建立邻接关系（full），DRother之间为邻居关系（2-way）。

链路状态数据库同步：邻接路由器间发送DBD通告LSDB摘要，对比后通过LSR请求所需LSA，对方用LSU发送，最后以LSAck确认。
完整信息同步：建立完全邻接关系，形成LSDB表与路由表。

三、OSPF的状态机

邻居关系建立阶段

Down：关闭状态，手动指定邻居时发送Hello后进入下一状态。
Init：收到对方Hello报文，但未收到确认。
Attempt：仅在NBMA网络出现，发出Hello但收不到对方的。
2-way（稳定状态）：双方互相发现，确认DR/BDR角色，需满足Router-id无冲突、掩码长度一致等前提。

邻接关系建立阶段

Exstart：交换开始，确定LSDB协商主从（Router ID大的为master）。
Exchange：发送后续DD报文，通告LSDB摘要。
Loading：进行LSA的请求、加入和确认。
Full（稳定状态）：两端同步LSDB，需MTU一致，网络类型一致才能学习路由。

四、LSDB的更新

收到LSA更新报文后，若未在LSDB中查到则加入；若查到，比较序列号，收到的大则刷新并更新序列号，否则忽略。
广播网络中，拓扑变化时路由器先将LSA发给监听224.0.0.6的路由器，DR再发给监听224.0.0.5的路由器。

五、OSPF开销计算

参考带宽：默认100M，仅本地有效，建议设为网络中最高链路带宽。
计算方法：链路带宽≥参考带宽时，cost=1；反之，cost=参考带宽/链路带宽（Mb）。千兆、百兆、十兆以太网缺省开销分别为1、1、10

六、OSPF的区域划分

区域产生背景：单区域网络规模扩大，LSDB同步压力大。
分区好处：减少LSA泛洪范围，提高网络扩展性。
区域类型：骨干区域、非骨干区域、特殊区域（优化路由表和LSDB表）。
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（防止区域间环路），区域内靠SPF算法防环。
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。

OSPF中LSA相关内容

一、LSA的头部

LSA是OSPF的核心，用于描述网络拓扑、传递路由信息，OSPFv2中主要有6种LSA。其头部共20字节，包含以下字段：

字段和含义

链路状态老化时间：指示LSA存在时长，单位为秒，1800s周期归0，最大老化时间3600s，到达后LSA失效并从LSDB中删除

可选项 8个比特位，对应OSPF支持的特性，与hello包中的相同，包含特殊区域标记

链路状态类型：指示LSA类型，每种类型有对应编号，用于描述OSPF网络的不同部分

链路状态ID ：LSA的标识，不同LSA类型定义不同

通告路由器：产生该LSA的路由器的Router-ID

链路状态序列号：用于判断LSA新旧或是否重复

链路状态校验和：参与LSA新旧比较，当LSA三元组和序列号相同时，和大的为新

长度：一条LSA的总长度

二、6种类型的LSA

type1-LSA（Router LSA）

定义：描述区域内部与路由器直连的链路信息（链路类型、开销值等），仅在区域内部传输，每台路由器都会产生。
关键内容：
LS ID和Adv Rtr均为发出该LSA的路由器的router-id。
链路ID和链路数据随链路类型（transnet、P2P、stubnet、Virtual）不同而有不同定义。
VEB标志位：V位表示为虚链路端点；E位表示为ASBR（Stub区域不允许E位为1的该类型LSA）；B位表示为区域边界路由器。
查看命令： [R1]dis ospf lsdb router

type2-LSA（Network LSA）

定义：描述区域内的MA网络（广播网络、NBMA网络）路由器的链路及掩码信息，仅在区域内部传输，只有DR才会产生。
关键内容：
LS ID为该网段的DR的IP地址。
Adv Rtr为该网段DR的router-id。
包含该网段DR的IP地址的子网掩码信息。
查看命令： [R1]dis ospf lsdb network

type3-LSA（Summary LSA）

定义：在整个OSPF域内描述其他区域的链路信息，以子网形式传播，类似直接传递路由，只有ABR会产生。
关键内容：
LS ID为其他区域某个网段的网络地址。
Adv Rtr为通告该LSA的ABR的router-id。
包含该网段的子网掩码。
注：跨区域传递时需转换通告者，通告者变化则为不同LSA。
查看命令： [R1]dis ospf lsdb summary

type4-LSA（ASBR Summary LSA）

定义：描述ASBR的信息，整个OSPF域内传播，只有ABR会产生。
关键内容：
LS ID为ASBR的router-id。
Adv Rtr为通告该ASBR的ABR的router-id。
注：ASBR本区域的内部路由器不会产生到达该ASBR的此类型LSA。
查看命令： [R1]dis ospf lsdb asbr

type5-LSA（AS External LSA）

定义：传递域外路由信息，描述AS外部引入的路由信息，传播到所有区域（特殊区域除外），只有ASBR会产生。
关键内容：
LS ID为外部路由的目的网络地址。
Adv Rtr为引入该网络路由的ASBR的router-id。
包含引入的目标网段的子网掩码。
查看命令： [R1]dis ospf lsdb ase

type7-LSA（NSSA External LSA）

定义：描述在NSSA区域引入的AS域外的外部路由信息，仅存在于NSSA和totally NSSA区域，不能进入area 0。
关键内容：
LS ID为外部某个网段的网络地址。
Adv Rtr为引入该网络路由的ASBR的router-id。
注：其生成路由信息的标记位为O_NSSA，优先级150。

OSPF网络类型及MGRE实验

一、OSPF的网络类型

定义：针对不同二层链路类型的网段，OSPF会生成不同网络类型，其在DR/BDR选举、LSA细节、协议报文发送形式等方面存在差异。
具体类型及特点

网络类型特点 Hello时间 Dead时间 DR/BDR选举报文发送形式

NBMA（非广播多点可达网络）帧中继默认网络类型，需手动指定邻居（命令： [r2-ospf-1]peer 邻居IP地址） 30秒 120秒需要单播

P2MP（点到多点网络）由其他网络类型手动更改（如 ospf network-type 网络类型），需手动指定邻居 30秒 120秒不需要模拟组播

Broadcast（广播网络）以太网默认网络类型 [R1]dis ospf int g0/0/0可查看相关信息 10秒 40秒需要

P2P（点到点网络） PPP默认网络类型，华为设备环回接口定义为该类型（无实际数据收发，默认学习32位主机路由） 10秒 40秒不需要组播

二、基于OSPF的MGRE实验

出现的问题及解决方法

问题1：Tunnel接口类型为P2P类型，不选举DR/BDR，导致设备无法正常建立邻接关系。

解决方法：更改网络中tunnel接口类型为广播或者P2MP，命令如 [R2]interface Tunnel 0/0/0 、 [R2-Tunnel0/0/0]ospf network-type broadcast 。

问题2：更改网络类型后，广播网络中DR和BDR选举混乱，无法正常建邻。

解决方法：将分支站点的DR选举优先级设为0，保证中心站点是整个广播网络中唯一的DR。

OSPF不规则区域划分及解决方案

一、OSPF不规则区域类型

产生原因：区域划分不合理。
具体类型及后果

非骨干区域无法和骨干区域保持连通：由于区域划分问题，非骨干区域未能与骨干区域正常连接，导致ABR不会转发区域间的路由信息，非骨干区域与骨干区域无法保持连通。
骨干区域被分割：骨干区域被分成多个部分，破坏了骨干区域的完整性，同样会影响路由信息的正常传递。

二、解决方案

虚连接

适用场景：非骨干区域无法与骨干区域保持连通、骨干区域被分割等情况。
配置示例（以非骨干区域无法和骨干区域保持连通为例）：

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