OSPF知识

OSPF简介

OSPF开放式最短路径优先。工作在IP层之上，协议号为89，OSPF以组播方式发送协议包，使用SPF最短路径优先算法计算和选择路由。

工作过程可分为：建立邻居---同步链路状态---计算路由三个阶段。其中会有八种状态机的改变，五个报文的产生、十类LSA（这里我们只讲其中六个）以及五个不同区域。形成三张表（邻居表、拓扑表、路由表）。

LSDB：数据库，设备所有的链路信息集合，由LSA组成。

LSA：一条链路信息，多个可以组成LSDB数据库。

OSPF工作过程

1、建立邻居

以两个直连路由器为例，两台路由器开始时他们的状态为Down，R1开始发送第一个带有自己信息的Hello包，当R2接收到R1的Hello包时发现没有自己的路由信息，此时R2的状态转变为Init，此时R2发送携带自己路由信息和R1信息的Hello包。R1接收到后发现上面有自己的路由，状态转变为2-way后再想R2发送最后一个Hello包，携带自己和R2的路由信息。当R2收到后也将自己的状态转换为2-way。

2、同步链路状态

邻居建立完成后。状态从2-way转换为EX-start。开始发送DBD报文建立主从关系。RID大的为主否则为从。随后从的状态转变为exchange，向主发送一个携带拓扑描述信息的DBD报文，主收到后状态转换为exchange，并向从发送携带拓扑的DBD报文，从回复DBD做确认。

3、计算路由

当同步链路状态最后一个DBD发送后。R1状态从exchange变为loading，发送LSR请求完整拓扑信息LSA，对方R2收到消息后状态也变为loading，并发送LSU携带LSA信息回应R1的请求。R1收到后回复确认，通过多个LSR和LSU的交换，两个路由器的LSDB数据库同步完毕。形成拓扑表，这个过程中使用SPF算法计算出路由表。

4、得出OSPF路由

状态机总结

邻居关系的状态

Down：邻居会话初始阶段，在邻居失效时间内未收到邻居路由的Hello数据包。

Attempt：没有收到邻居的任何信息，但是已经周期性向邻居发送报文，发送间隔HelloInterval

Init：从邻居收到hello报文，但报文中并没有自己的Router-id。

2-way：收到的Hello表中有自己的Router-id。DRother之间最终稳定状态下会是2-way状态。

邻接关系的状态

Exstart：开始协商主从关系，并确定DD的序列号。

Exchange：主从关系协商完成，交换DD报文（携带自己LSDB中的LSA）。

loading：使用LSR请求自己所需LSA信，LSU携带LSA信息对LSR做应答，LSack对LSU做确认。

DR/BDR

当多台OSPF路由器连到同一个多路访问网段时，如果每两台路由器之间都相互交换LSA，那么该网段将充满着众多LSA条目，为了能够尽量减少LSA的传播数量，通过在多路访问网段中选择出一个核心路由器，称为DR（Designated Router），网段中所有的OSPF路由器都和DR互换LSA，这样一来，DR就会拥有所有的LSA，并且将所有的LSA转发给每一台路由器；DR就像是该网段的LSA中转站，所有的路由器都与该中转站互换LSA，如果DR失效后，那么就会造成LSA的丢失与不完整，所以在多路访问网络中除了选举出DR之外，还会选举出一台路由器作为DR的备份，称为BDR（Backup Designated Router），BDR在DR不可用时，代替DR的工作，而既不是DR，也不是BDR的路由器称为Drother，事实上，Dother除了和DR互换LSA之外，同时还会和BDR互换LSA。

DR为了系统稳定性不支持抢占
DR的选举规则：
1.接口优先级，优先级大的越优。
2.优先级相同，ROuter-id 大的越优。（优先级为0，不参与选举。默认是1）
查OSPF DR优先级
dis ospf int g0/0/0
修改DR的优先级
ospf dr-priority

DR的选举时间是从hello时间开始，到hello的死亡时间结束。
MA网络中，DR的选举时间是40S

DR BDR选举是基于网段 而不是网络。如一个网络中有多个网段则会有多个DR BDR

DR选举

OSPF有三大表项：

1. OSPF邻居表 dis ospf peer brief 通过hello 报文建立邻居关系。
2.LSDB链路状态数据库 dis ospf lsdb 先建立邻接关系。
3.OSPF路由表， dis ospf routing 通过SPF算法计算后得到的最优路由。?

OSPF网络类型（Network Type）

OSPF是一个在各方面都考虑比较周全的路由协议，也会因此将该协议变得更为复杂化，OSPF并不像RIP与EIGRP那样，RIP与EIGRP在运行时，并不考虑OSI模型在二层所定义的内容，即并不关心二层的链路介质类型，而OSPF在运行时，必须考虑链路层的类型，称为OSPF网络类型（Network Type），对于不同二层介质类型，OSPF将有不同的操作和运行过程，网络类型，可分为如下几种：

• 点到点（Point-To-Point）
• 点到多点（Point-To-Multipoint ）
• 广播（Broadcast ）
• 非广播（Non-Broadcast ）
• 点到多点非广播（Point-To-Multipoint Non-Broadcast）

  对于不同的网络类型，将会影响到OSPF的Hello时间与Dead时间，关系到DR与BDR的选举与否，影响到OSPF邻居是自动建立还是手工建立，总结如下:

  网络类型	Hello时间	Dead时间	选举DR/BDR	邻居建立方式	报文发送方式
  点到点(p2p)	10s	40s	否	自动	224.0.0.5（组播）
  点到多点(p2mp)	30s	120S	否	自动	组播：hello ?单播：其他报文 ?
  广播(Boradcast)	10s	40s	是	自动	224.0.0.5 （组播，hello,LSU,LSack)）
  非广播(Non-B)	30s	120S	是	手工	所有的报文都是单播发送
  点到多点非广播(p2mp-Non-B)	30s		否	手工

OSPF报文

• Hello：建立和维护OSPF邻居关系。
• DD：在Exstart时协商主从关系，并确定DD的序列号链路状态数据库描述信息，（LSDB数据库中的LSA头部列表，目录）
• LSR：链路状态请求，向OSPF邻居请求链路状态信息请求发送所需的LSA头部标识。
• LSU：链路状态更新。主动时（在路由信息或拓扑信息发生变化时）。被动时（针对缺少详细LSA信息进行回应，携带详细的LSA信息）。周期更新，防止LSA老化。
• LSAck：对LSU中LSA进行确认的报文。

六类常用LSA类型

总共有11类

• Router-LSA（Type1）：每个设备都会产生，描述设备的链路状态和开销，在所属区域内传播
• Network-LSA（Type2）：由DR产生，描述本网段的链路状态，在所属的区域内传播。
• Network-summery-LSA（Type3）：由ABR产生，描述该区域内某个网段的路由，并通告给发布或接收此LSA的非Totally STUB或NSSA区域。
• ASBR-summary-LSA（Type4）：由ABR产生，描述到ASBR的路由，通告给除ASBR所在区域的其他相关区域。
• AS-external-LSA（Type5）：由ASBR产生，描述到AS外部的路由，通告到所有的区域（除了STUB区域和NSSA区域）。
• NSSA LSA（Type7）：由ASBR产生，描述到AS外部的路由，仅在NSSA区域内传播。

OSPF五个区域

普通区域：缺省情况下，OSPF区域被定为普通区域。普通区域包括标准区域和骨干区域。

• 标准区域时最通用的区域。他传输区域内路由，区域间路由和外部路由。
• 骨干区域是连接所有其他OSPF区域的中央区域。骨干区域通常用Area 0 表示。

STUB区域：不允许发布自治系统外部路由，只允许发送区域内路由和区域间路由。为了保证自治系统外路由可达，由该区域ABR发布Type3缺省路由传播到区域内。

Totally STUB区域：不允许发布自治系统外部路由和区域间路由，只允许发布区域间路由。为了保证自治系统和其他区域路由可达由该区域的ABR发布Type3缺省路由传播到区域内，所有自治系统外部和其他区域路由都必须经过ABR才能发布。

NSSA区域：允许引入自治系统外部路由。由ASBR发布Type7给本区域。Type7在ABR上转换为Type5并泛红到整个OSPF域中。所有域都必须通过ABR才能发布。

Totally NSSA区域：允许引入自治系统外部路由。由SABR发布Type7给本区域。在ABR上转换成Type5并泛洪到整个OSPF域。该区域的ABR发布Type3和Type7缺省路由传播到区域内。所有域间路由必须通过ABR才能发布。