HCIP --- OSPF篇01

OSPF：开发式最短路径优先协议

无类别链路状态型IGP协议；由于其基于拓扑进行更新收敛，故更新量会随着拓扑的变大而成指数上升；故OSPF协议为了能在大、中型网络中运行，需要结构化的部署----合理的区域划分、良好的地址规划   正常等开销负载均衡；  跨层封装协议，协议号89；

组播更新 224.0.0.5  224.0.0.6    触发更新+周期更新（30min）

距离矢量 DV	链路状态LS
RIP EIGRP	OSPF  ISIS
邻居间共享路由条目	邻居间传递的是拓扑
传闻性协议	本地计算路由

三方面：

1. 收敛速度快   2、选择路径佳（前提防环）  3、占用资源少

一、OSPF的数据包 -- 5种

hello包 -- 组播收发，用于邻居、邻接关系的发现、建立、周期保活 

DBD -- 数据库描述包--  本地LSDB（链路状态数据库）目录

LSR---链路状态请求 --  用于询问对端本地未知的LSA信息

LSU-- 链路状态更新 --  用于共享具体的每一条LSA信息

LSack-- 链路状态确认 -- 确认包

LSA--链路状态通告--具体的一条一条 路由或者拓扑信息，不是一种数据包，所有的LSA是使用LSU这种包来转发的；

OSPF的数据包是跨层封装于3层报头后方 ，协议号89

二、OSPF的状态机  -- 两台OSPF路由器间不同关系的阶段

Down ： 一旦接收到对端的hello包进入下一个状态

Init 初始化：   若接收到的hello包中存在本地的RID，那么进入下一个状态机

2way ：双向通讯  邻居关系建立的标志

条件：点到点网络直接进入下一个状态机；MA网络进行DR/BDR选举，非DR/BDR之间不能进入下一个状态机；

Exstart预启动： 使用不携带数据库目录信息的DBD包，进行主从关系的选举，RID数值大为主，优先进入下一个状态机

exchange准交换：  使用携带数据库目录信息的DBD包，进行目录共享，需要ACK确认

loading加载：  接收到其他邻接的目录信息后，和本地进行比对，若本地存在未知的LSA信息，将使用LSR询问对端，对端使用LSU来更新这些LSA信息，直至双方数据库一致；

LSU需要ACK确认；

Full 转发：   标志着邻接关系已经建立；

三、OSPF的工作过程

路由器上启动OSPF协议后，直连的邻居间，开始组播收发hello包，hello包中将存储本地已知邻居的RID，在双方RID均已知的情况下，建立邻居关系，生成邻居表；

邻居关系建立后，邻居间将进行条件匹配，匹配失败将停留为邻居关系，仅hello周期保活即可；匹配成功者间将进行邻接关系的建立；

邻接关系间的路由器，将使用DBD/LSR/LSU/LSack来获取本地未知的所有LSA信息；使得同一区域内所有路由器的数据库完全一致；---- 数据库表；

当本地数据库完成同步后，将数据库-->有向图-->树型结构图-->将本地到达所有未知网段的最短路径加载于本地路由表中；

收敛完成，仅hello包周期保活即可；正常每30min，邻接关系间再进行一次DBD的对比，若一致及正常；若不一致将马上进行同步；

结构突变：触发更新

1. 断开网段 直连断开网段的设备，直接使用LSU告知邻接，需确认
2. 新增网段  直连新增网段的设备，直接使用LSU告知邻接，需确认
3. 无法沟通    hello time 对应的 dead time ；dead time 到时时，断开邻居关系，去除基于该邻接共享的LSA计算所得路由；

四、OSPF的基础配置

[r1]ospf 1 router-id 1.1.1.1  启动时，定义进程号，仅具有本地意义；建议配置RID；

RID格式为ipv4地址，且需要全网唯一；  手工配置--环回接口上取最大数值的ip地址---物理接口上最大ip地址的数值

宣告：1、区域划分   2、接口激活协议   3、传递接口信息

[r1-ospf-1]area  0

[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.1.1.1 0.0.0.0

[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 12.1.1.0 0.0.0.255

区域划分规则：

1. 星型结构 -- 区域0为骨干 大于0为非骨干  非骨干区域必须直连骨干区域
2. ABR--区域边界路由器   两个区域间必须依靠ABR连接

启动配置完成后，邻居间使用hello包建立邻居关系，生成邻居表：

hello包 -- 组播收发  周期发送 --  hello time 10s 或30s  dead time 为hello time 4倍

邻居间hello包中有一些参数必须完全一致，否则无法建立邻居关系；

Hello 和dead time  、区域ID、认证参数、末梢区域标记；另外在华为的设备中OSPF要求邻居间接口上配置的ip地址，其掩码长度必须一致；

[r2]display  ospf peer  查看邻居表

[r2]display  ospf peer  brief   查看邻居关系简报

当邻居关系建立后，邻居间进行条件匹配，匹配失败，将保持为邻居关系；匹配成功，将建立为邻接关系，邻接关系将使用DBD/LSR/LSU/LSack来获取本地未知的所有LSA信息，同步生成数据库表---LSDB 链路状态数据库

[r2]display  ospf lsdb  查看数据库表

数据库表同步完成后，邻接间的互动完成，仅hello包保活；之后本地基于本地的数据库表；

转换为有向图，再转换为树形结构，最终将本地到达所有未知网段的最短路径，加载于本地的路由表中：

<r1>display  ip routing-table protocol  ospf

默认ospf协议在华为设备中，优先级为10；度量为cost值

cost值=开销值= 参考带宽/接口带宽   默认参考带宽为100M

ospf协议将cost值之和最小定义为最佳路径，加载于本地路由表中

若接口带宽大于参考带宽，cost值为1，将可能导致选路不佳；可以修改默认的参考带宽

[r1]ospf 1

[r1-ospf-1]bandwidth-reference ?

  INTEGER<1-2147483648>  The reference bandwidth (Mbits/s)

[r1-ospf-1]bandwidth-reference 1000

切记：一旦修改，整个网络所有ospf路由器需要一致；

关于ospf的MTU问题：

在ospf协议的DBD包中将携带本地接口的MTU值，若两端一致可以正常建立邻居关系；若不一致将无法建立邻接关系；

默认华为设备不携带MTU；

[r1-ospf-1] int g0/0/1 

[r1-GigabitEthernet0/0/1]ospf mtu-enable    两端设备均需开启

五、关于OSPF协议从邻居建立成为邻接的条件

根据网络类型决定

在点到点网络中，所有的邻居关系必然成为邻接关系

在MA网络中从邻居到邻接前将利用一个周期的dead time；进行DR/BDR选举；

先比较这些参选接口的优先级，默认1，取值范围0-255；越大越好，0标识不参选；

DR优先级最大，BDR次大；选举非抢占，故若希望干涉选举，需要重启ospf进程，或者将非DR/BDR修改为0；

[r2]interface GigabitEthernet 0/0/1

[r2-GigabitEthernet0/0/1]ospf dr-priority  3  修改优先级

重启进程

<r2>reset ospf process

Warning: The OSPF process will be reset. Continue? [Y/N]:y

非DR/BDR间为邻居关系；

六、OSPF的接口网络类型  --- OSPF协议在不同的网络类型，其工作的方式不同

[r1]display  ospf interface GigabitEthernet 0/0/1

         OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1

                 Interfaces

 Interface: 12.1.1.1 (GigabitEthernet0/0/1)

 Cost: 1       State: DR        Type: Broadcast    MTU: 1500 

网络类型                                                                                               ospf接口网络类型

LoopBack          P2P（LoopBack）                                          无hello    环回使用32位主机路由

点到点 （PPP/HDLC/GRE）P2P                                                  10s hello time      不选DR/BDR

BMA  （以太网）     Broadcast                                                     10s hello time      选DR/BDR

NBMA   （MGRE）    P2P

 在tunnel接口上，ospf的默认工作方式为P2P，这种工作方式，只能建立一个邻居关系，故在MGRE环境中将无法正常工作；

修改接口的默认工作方式：

[r1]interface Tunnel 0/0/0

[r1-Tunnel0/0/0]ospf network-type ?

  broadcast  Specify OSPF broadcast network

  nbma       Specify OSPF NBMA network

  p2mp       Specify OSPF point-to-multipoint network

  p2p        Specify OSPF point-to-point network

切记：一个网段中所有接口的ospf工作方式必须一致；否则将无法建立邻居关系，或者因为不同工作方式的hello time一样，错误建邻，无法收敛；

当MGRE环境中，使用OSPF，且所有tunnel接口修改为broadcast工作方式后，必须基于拓扑接口考虑DR位置问题

MGRE可以构建不同的拓扑结构：

1. 星型--中心到站点--轴辐状  中心站点为DR，取消BDR
2. 全连网状 ---   不需要再关注DR
3. 部分网状 --- 基于能够全网段内正常共享LSA来考虑最佳的DR位置