华为HCIP网络工程师认证—OSPF

OSPF 就是路由器之间"开会讨论"网络地图，最后每个人手里都拿着同一张全网的导航图，自己算最短路径。开放式最短路径优先OSPF（Open Shortest Path First）协议是IETF定义的一种基于链路状态的内部网关路由协议。RIP是一种基于距离矢量算法的路由协议，存在着收敛慢、易产生路由环路、可扩展性差等问题，目前已逐渐被OSPF取代。本博客将总结华为HCIP中有关OSPF知识点。

文章目录

• • [一、OSPF 是什么？------ 像全班一起画地图](#一、OSPF 是什么？—— 像全班一起画地图)
  • • 1、想象你们班要画一张全校的地图
    • 2、核心特点
  • [二、OSPF 的基本组件](#二、OSPF 的基本组件)
  • • [1、Router ID ------ 路由器的"身份证号"](#1、Router ID —— 路由器的“身份证号”)
    • [2、链路开销 ------ 这条路"好不好走"](#2、链路开销 —— 这条路“好不好走”)
    • [3、邻居与邻接 ------ 从认识到深交](#3、邻居与邻接 —— 从认识到深交)
    • • （1）Down：刚启动，谁都不认识。
      • [（2）Init：收到别人的 Hello，但还没建立双向关系。](#（2）Init：收到别人的 Hello，但还没建立双向关系。)
      • [（3）2-Way：双方互相在 Hello 里看到了对方，邻居关系建立。在广播网络中，这里会进行 DR/BDR 选举。](#（3）2-Way：双方互相在 Hello 里看到了对方，邻居关系建立。在广播网络中，这里会进行 DR/BDR 选举。)
      • （4）Exstart：选主从，准备交换数据库。
      • [（5）Exchange：交换 DD（数据库描述）报文，说"我这有哪些 LSA"。](#（5）Exchange：交换 DD（数据库描述）报文，说“我这有哪些 LSA”。)
      • [（6）Loading：互相请求缺失的 LSA，完整同步。](#（6）Loading：互相请求缺失的 LSA，完整同步。)
      • （7）Full：完全邻接，数据库一样了。
  • [三、区域 ------ 分而治之，减少负担](#三、区域 —— 分而治之，减少负担)
  • • • 1、为什么需要区域？
      • [2、OSPF 的区域就像一个省](#2、OSPF 的区域就像一个省)
      • 3、角色分类：
  • [四、DR 和 BDR ------ 广播网络里的"班长和副班长"](#四、DR 和 BDR —— 广播网络里的“班长和副班长”)
  • • 1、DR
    • 2、BDR
    • 3、选举规则
    • • （1）优先级越高越优先（0-255，默认1。优先级为0表示不参与选举）。
      • [（2）优先级相同，Router ID 越大越优先。](#（2）优先级相同，Router ID 越大越优先。)
      • [（3）非抢占：已选出的 DR 即使后来加入更高优先级的设备，也不会被抢走（除非重启 OSPF 进程）。](#（3）非抢占：已选出的 DR 即使后来加入更高优先级的设备，也不会被抢走（除非重启 OSPF 进程）。)
  • [五、LSA ------ 链路状态通告](#五、LSA —— 链路状态通告)
  • [六、OSPF 特殊区域 ------ 定制你的"路由清单"](#六、OSPF 特殊区域 —— 定制你的“路由清单”)
  • [七、OSPF 的工作流程](#七、OSPF 的工作流程)
  • • • 1、启动
      • 2、建邻接
      • 3、学习路由
      • 4、计算路径
      • 5、维护
  • 八、华为设备配置要点
  • [九、HCIP 常见考点](#九、HCIP 常见考点)
  • • • [1、OSPF 邻居状态机](#1、OSPF 邻居状态机)
      • [2、DR/BDR 选举](#2、DR/BDR 选举)
      • [3、LSA 类型](#3、LSA 类型)
      • 4、特殊区域
      • 5、开销计算
      • 6、认证
      • 7、虚连接
  • 十、总结
  • • 1、口决
    • 2、备考建议：

一、OSPF 是什么？------ 像全班一起画地图

1、想象你们班要画一张全校的地图

• RIP 的做法：每个人只知道"隔壁邻居告诉你的一些路"，然后传给下一个人，传来传去容易错，而且最多只能传 15 跳。
• OSPF 的做法：每个人把自己知道的所有路（比如我连着教学楼、我连着操场）广播给全班。最后每个人手里都有一张完整的全校地图，然后自己用计算器（SPF算法）算出到每个地方的最短路径。

2、核心特点

• 链路状态协议：每个路由器描述自己"连接了哪些邻居、链路开销是多少"，而不是像 RIP 那样只说"我到某某有多远"。
• 无环路：因为每台路由器都有完整拓扑图，算出来的路径天然无环。
• 收敛快：网络变化时，只发送变化的部分，很快重新计算。

二、OSPF 的基本组件

1、Router ID ------ 路由器的"身份证号"

• 一个 32 位的数字，格式像 IP 地址（比如 1.1.1.1）。
• 选举规则：可以手动指定，否则选最大的 Loopback 地址，再否则选最大的物理接口 IP。
• 作用：在 OSPF 域里唯一标识一台路由器。

2、链路开销 ------ 这条路"好不好走"

• OSPF 用开销作为选路的度量值，开销越小，路径越优。
• 开销计算公式：开销 = 参考带宽 / 接口带宽（参考带宽默认 100Mbps）。
• 举个例子
  百兆以太网（100Mbps）→ 开销 = 100/100 = 1；千兆（1000Mbps）→ 开销 = 100/1000 = 0.1，取整也得 1？实际上华为默认参考带宽是 100M，所以千兆开销也是 1。你可以手动改参考带宽让千兆比百兆更好。

3、邻居与邻接 ------ 从认识到深交

• 邻居：两台路由器互相发了 Hello 包，知道对方存在，但还没同步数据库。
• 邻接：互动更深，双方交换了链路状态数据库，完全同步了。

建立过程：

（1）Down：刚启动，谁都不认识。

（2）Init：收到别人的 Hello，但还没建立双向关系。

（3）2-Way：双方互相在 Hello 里看到了对方，邻居关系建立。在广播网络中，这里会进行 DR/BDR 选举。

（4）Exstart：选主从，准备交换数据库。

（5）Exchange：交换 DD（数据库描述）报文，说"我这有哪些 LSA"。

（6）Loading：互相请求缺失的 LSA，完整同步。

（7）Full：完全邻接，数据库一样了。

三、区域 ------ 分而治之，减少负担

1、为什么需要区域？

如果全网都在一个区域里，当网络很大时，每台路由器都要存成千上万条 LSA，计算也很慢。就像全国的地图如果细化到每一条小巷子，你的手机根本跑不动。

2、OSPF 的区域就像一个省

• 骨干区域（Area 0）：中心区域，所有其他区域必须直连到 Area 0。
• 非骨干区域：比如 Area 1、Area 2，通过 ABR 连接到 Area 0。

3、角色分类：

角色	全称	大白话
IR	内部路由器	所有接口都在同一个区域内
ABR	区域边界路由器	连接多个区域，至少一个接口在 Area 0
ASBR	自治系统边界路由器	把外部路由（比如静态、RIP）引进来

规则：非骨干区域之间不能直接通信，必须经过 Area 0 转发。

四、DR 和 BDR ------ 广播网络里的"班长和副班长"

在以太网这种广播多路访问网络里，如果每台路由器两两建立邻接关系，n 台设备就要建 n(n-1)/2 个邻接，太浪费资源。

DR（指定路由器） 和 BDR（备份指定路由器） 就是来解决这个问题的：

1、DR

所有其他路由器（DR Other）只跟 DR 和 BDR 建立邻接，不互相建立。

2、BDR

DR 的备份，时刻准备接管。

3、选举规则

（1）优先级越高越优先（0-255，默认1。优先级为0表示不参与选举）。

（2）优先级相同，Router ID 越大越优先。

（3）非抢占：已选出的 DR 即使后来加入更高优先级的设备，也不会被抢走（除非重启 OSPF 进程）。

五、LSA ------ 链路状态通告

LSA 就是路由器向其他人描述自己连接的"一小块网络信息"。就像是拼图的一块，每个人发一块，最后大家拼出全图。

HCIP 考试中，常见的 LSA 类型有：

类型	名称	谁产生	传播范围	内容
LSA 1	Router LSA	每个路由器	本区域	描述路由器的直连链路和接口
LSA 2	Network LSA	DR	本区域	描述广播网络里的所有路由器
LSA 3	Network Summary LSA	ABR	跨区域	描述其他区域的路由（汇总）
LSA 4	ASBR Summary LSA	ABR	除 ASBR 所在区域外	告诉其他区域如何找到 ASBR
LSA 5	AS External LSA	ASBR	整个 OSPF 域	描述外部网络（比如默认路由）
LSA 7	NSSA External LSA	ASBR（在 NSSA 区域）	NSSA 区域	描述外部路由，但只在本区域传递

一般区域默认不允许 LSA 5（外部路由），但可以通过特殊区域类型来过滤。

六、OSPF 特殊区域 ------ 定制你的"路由清单"

当区域不想接收大量外部路由时，可以把它变成特殊区域：

区域类型	允许哪些 LSA	优点
普通区域	LSA1+LSA2+LSA3+LSA4+LSA5	啥都有，路由表大
Stub 区域	LSA1+LSA2+LSA3，缺省路由由 ABR 下发	阻止 LSA4/5，路由表变小
Totally Stub	LSA1+LSA2，只有一条默认路由 LSA3	更小，性能更好
NSSA	LSA1+LSA2+LSA3+LSA7	允许引入外部路由（LSA7），但不接收 LSA5

注意：特殊区域里不能有 ASBR（除非 NSSA），而且所有路由器必须配成同一类型。

七、OSPF 的工作流程

1、启动

路由器在接口上发送 Hello 包，发现邻居。

2、建邻接

在广播网络中选举 DR/BDR，然后同步数据库。

3、学习路由

每台路由器生成 LSA 1，DR 生成 LSA 2，ABR 生成 LSA 3，ASBR 生成 LSA 5/7。

4、计算路径

每个路由器用 SPF 算法算出最短路径树，放进路由表。

5、维护

网络变化时，只发送变化的 LSA，其他路由器重新计算受影响的部分。

八、华为设备配置要点

# 基本配置
ospf 1 router-id 1.1.1.1   # 开启OSPF进程1，指定Router ID
area 0                      # 进入区域0
 network 192.168.1.0 0.0.0.255  # 宣告网段（反掩码）

# 设置接口开销
interface GigabitEthernet0/0/0
 ospf cost 10

# 修改参考带宽（让千兆比百兆优先）
ospf 1
 bandwidth-reference 1000   # 参考带宽改成1000M

# 配置特殊区域（Stub）
area 1
 stub   # 区域内所有路由器都要配

# 配置 Totally Stub（ABR上配置）
area 1
 stub no-summary

# 配置 NSSA
area 2
 nssa

九、HCIP 常见考点

1、OSPF 邻居状态机

Down → Init → 2-Way → Exstart → Exchange → Loading → Full。

2、DR/BDR 选举

过程、优先级的作用、非抢占特性。

3、LSA 类型

能区分 1/2/3/4/5/7 各自的作用和传播范围。

4、特殊区域

Stub、Totally Stub、NSSA 的区别和配置。

5、开销计算

默认参考带宽 100M，可修改；如何让千兆链路优先于百兆。

6、认证

支持接口认证和区域认证（简单密码或 MD5）。

7、虚连接

当非骨干区域无法直连 Area 0 时，用虚连接（virtual-link）穿透一个非骨干区域。

十、总结

1、口决

OSPF 动态路由，链路状态最靠谱。

区域 0 是核心，其他区域必须连。

DR 班长 BDR 副，广播网络省资源。

LSA 分七种，1/2传内部，3/4 跨区域，5 引外部，7 给 NSSA。

Stub 不给 5，Totally 连 3 都阻断。

收敛快，没环路，企业网里它为主。

2、备考建议：

• 在 ENSP 里搭建一个三路由器加一台交换机的拓扑，跑 OSPF，观察邻居状态和 LSA。
• 故意断开一条链路，验证收敛过程。
• 配置不同特殊区域，看路由表变化。