OSPF协议基础

目录

• OSPF 路由协议基础：
  • • OSPF概述：
    • OSPF特点：
    • OSPF区域：
    • OSPF网络类型
    • OSPF 报文类型：
    • OSPF状态机：
    • OSPF影响建立邻居关系的因素
    • OSPF影响邻接关系建立的因素：
    • DR/BDR的概念：
    • OSPF认证：
    • OSPF撤销路由：
    • OSPF不同网络下报文的发送方式：
    • OSPF一类LSA所描述的链路类型

OSPF 路由协议基础：

OSPF概述：

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• OSPF（开放式最短路径优先）

• 基于链路状态信息的内部网关协议（IGP协议）

• 基于IP协议，协议号：89

• SPF算法：OSPF区域中所有的路由器会从与他相邻的路由器获得LSA,将这些LSA存入LSDB中，计算到每一地方的最优路径，然后将最优路径存入全局路由表中。在计算的过程中，就已经消除了环路

OSPF特点：

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1. 使用区域化的概念：区域内部独立计算，减少对内存和cpu的占用。构建了一个层次化的网络拓扑。

2. 支持无类路由，支持划分子网。

3. 没有开销限制，

4. 局部更新

5. 支持负载分担（最多8条）

6. 使用组播更新报文（DR:224.0.0.6,其他路由器：224.0.0.5）

7. 支持md5认证

OSPF区域：

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• 分为骨干区域和非骨干区域

• 每个网络拓扑里面只允许存在一个骨干区域，所有的非骨干区域必须与骨干区域相连。

OSPF网络类型

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网络类型	Hello时间	Dead时间	邻居与邻接关系
广播	10s	40s	自动建立邻居，选举DR/BDR
P2P	10s	40s	自动建立邻居，无需选举DR/BDR
P2MP	30s	120s	手动指邻居，无需选举DR/BDR
NBMA	30s	120s	手动指邻居，选举DR/BDR

OSPF 报文类型：

报文类型	报文作用
Hello	周期性的发送，用来发现，建立，维护邻居关系。
DD-First DBD	用来确定主从关系的
DD-DBD	用来描述本地链路数据库的摘要信息
LSR	用于向邻居请求所需LSA的详细信息。
LSU	用与向对方回复所请求LSA的详细信息
LSACK	用于对收到的LSA的详细信息做确认

注：DBD报文需要做确认，哪怕master设备发送的DBD报文是空的，slave也需要做确认，否则5s重传一次。

通过keepalive机制，检测邻居的建立状态。

OSPF状态机：

状态	效果
DOWN（无效状态）	表示在dead时间内没有收到hello报文
Init（初始状态）	收到hello报文，没有发现自己的R-id
2-way（双向通信状态）	接受到了hello报文，且在active neighbor字段看到了自己的R-ID
Exstart（信息交互初始状态）	交互first DBD报文，确定主从关系，R-ID大的为master
Exchange（信息交换状态）	交互DBD报文，携带LSA的头部信息
Loading（信息加载状态）	当收到本地DBD报文中M位为0是，进入该状态
Full（完全邻接状态）	路由器之间建立完全邻接状态，LSDB同步完成

注意点：

2-way：当进入到2-way状态后，表明邻居关系建立完成，如果在MA的网络中，还需要选举DR/BDR.

DR/BDR的选举过程：

1. 先比较接口优先级，华为默认为1，当为0时不参与选举。
2. 接口优先级一致时，比较R-ID，R-ID大的为DR
3. DR/BDR不具有抢占性。

Exstart：当DBD报文中，I 位置位时表明这是第一个DBD报文，为first-DBD报文，确定主从关系是为了方便进行lsdb的同步，确定完主从关系后，slave需要做确认，确认自己知道了谁是master，

Exchage：master路由器向slave路由器发送LSDB摘要信息，并规定其实序列号，每发送一个DBD报文序列号+1，slave路由器则使使用master路由器的序列号进行应答。

loading：LSR-LSU-LSACK报文的运用，LSDB的同步过程。

attempt：该状态只有在NBMA网络类型中才有，表示本地路由器在dead时间超时后，没有收到邻居回复的hello报文，而此时路由器仍然会向对方发送hello报文。

OSPF影响建立邻居关系的因素

• R-ID一致：1.直连设备（邻居关系无法建立）2.同区域不直连（可以建立邻居,LSDB不能同步），3.不同区域不直连（不影响邻居关系的建立， ）
• area-id不一致
• area类型不一致
• hello/dead时间不一致
• 认证参数及密钥不一致
• 掩码不一致（只针对于MA网络）
• 接口被静默
• options可选项置位不一致

OSPF影响邻接关系建立的因素：

• MTU(华为默认填充字段为0)
• 如果主的MTU比较大，那么master发送的DD，slave就不会收到，所以双方会停留在exstar
• 如果从的MTU比较大，那么slave跟master回应的DD，master不会收到，那么从会停留在exchange，主会停留在master。
• DR优先级为（只针对于MA网络）
• 链路状态请求列表（LSR）或链路重传列表（LSU）不为空

DR/BDR的概念：

• 为什么要有DR/BDR:

  选举DR的目的是为了避免在广播网络和非广播网络中LSA的重复通告而带来的带宽浪费问题

  选举BDR是为了做DR的备份。

• 为什么DR没有抢占机制：

  因为DR区域内的路由器没有建立全连接的邻接关系，所以如果进行抢占的话，会DRother会与新的DR建立邻接关系，

• DR/BDR何时可以抢占：

  当新加入的设备发送的Hello报文中，DR/BDR字段不为空，即可以发生强占，若为空的话，DR/BDR会之间把自己的地址进行填充。

• DR/BDR的选举流程：

  先选BDR,在BDR的集合里选举DR，BDR成为了DR后，再从优先级非0的集合中选举BDR.

OSPF认证：

• 认证类型：
  • 接口认证，
• MD5:密码，OSPF内容，Key-id

OSPF撤销路由：

• 3600 3，4，5，7类 PRC算法。
• 一类，二类，直接更新序列号。

OSPF不同网络下报文的发送方式：

网络类型	组播	单播
BMA	Hello，LSU，LSAck	DD，LSR
NBMA		Hello，LSU，LSAck，DD，LSR
P2P	Hello，LSU，LSAck，DD，LSR
P2MP	Hello	DD，LSU，LSAck，DD，LSR

OSPF一类LSA所描述的链路类型

链路类型	Link id	Data
TrantNet	DR接口IP地址	去往DR的出接口地址
StubNet	网络地址	网络掩码
P2P	邻居的R-ID	去往邻居的出接口地址
V-link	对端的R-ID	本地Vlink 的地址