OSPF原理

OSPF(Open Shortest Pass First,开放最短路径优先协议),是一个最常用的内部网管协议,是一个链路状态协议。

OSPF的特点
OSPF是一种无类路由协议,支持VLSM可变长子网掩码。支持IPV4和IPV6.
组播地址:224.0.0.5 224.0.0.6。
OSPF度量:从源到目的所有出接口的度量值,和接口带宽反比(10^8/带宽)。
收敛速度极快,但大型网络配置很复杂。
IP封装,协议号89
OSPF运行原理

OSPF组播的方式在所有开启OSPF的接口发送Hello包,用来确定是否有OSPF邻居,若发现了,则建立OSPF邻居关系,形成邻居表,之后互相发送LSA(链路状态通告)相互通告路由,形成LSDB(链路状态数据库)。再通过SPF算法,计算最佳路径(cost最小)后放入路由表。

设计要求:
1.必须配置骨干区域0
2.其他区域连接到骨干区域
好处:
1.减小路由表(通过域间汇总)
2.本地拓扑变化值影响一个区域(也是通过汇总)
3.某些LSA之子本地泛红,不泛洪到其他区域
注:OSPF区域划分基于接口而不是设备

OSPF区域及路由器身份
1、OSPF区域
  骨干区域(区域0):骨干区域必须连接所有的非骨干区域,而且骨干区域不可分割,有且只有一个,一般情况下,骨干区域内没有终端用户。 
  非骨干区域(非0区域):非骨干区域一般根据实际情况而划分,必须连接到骨干区域(不规则区域也需通过tunnel或virtual-link连接到骨干区域)。
  一般情况下,费骨干区域主要连接终端用户和资源。
2、OSPF身份

DR(Designated Router):指定路由器,OSPF协议启动后开始选举而来
BDR(Back-up Designated Router):备份指定路由器,同样是由OSPF启动后选举而来
DRothers:其他路由器,非DR非BDR的路由器都是DRothers。
ABR(Area Border Routers):区域边界路由器,连接不同OSPF区域。
ASBR(Autonomous System Boundary Router):自治系统边界路由器,位于OSPF和非OSPF网络之间。
骨干路由器:至少有一个借口连接到骨干区域(区域0)。

OSPF邻居建立
邻居的两个状态
Neighbors:邻居
Adjacency:邻接

邻居不一定是邻接,邻接一定是邻居,只有交互了LSA的OSPF邻居才成为OSPF的邻接,之交互Hello包的支撑位邻居,
在点对点网络中,所有邻居都能成为邻接。
MA(广播多路访问网络,比如以太网)网络类型中,DR,BDR,DRothers三者关系为:
DR、BDR与所有的邻居形成邻接,DRothers之间只是邻居而不交换LSA
影响OSPF邻居建立的原因:

1、Hello与Dead Time时间不一致(改Hello的话Dead自动*4,单改Dead的话Hello不变)
2、区域ID必须一致
3、认证(password一致)
4、Stub标识一致(与特殊区域有关,之后介绍)
5、 MTU-携带在DBD报文中,两端口必须一致
6、掩码,如12.1.1.1/30——12.1.1.2/24 这种情况是可以ping通的,但邻居关系起不来
(OSPF对环回口,无论掩码多少位,都按32位处理,所以建议环回口直接/32,或者在环回口下还原真实掩码)
7、ACL(是否放行OSPF)

OSPF更新

1、OSPF是一种触发更新的机制。一旦拓扑发生变化便会更新。
2、OSPF也有周期性更新(30分钟一次)
3、当收到一条LSA之后:
首先查看是否在LSDB中,若没有则假如LSDB,回复LSACK。继续泛洪出去,并且通过SPF算法计算最佳路径并加入路由表。若存在,则比较谁的更“新”(看序号),序号大者新,若本地不如收到的信更新本地LSDB并泛洪,且通过SPF算法计算最佳路径并加入路由表,若比收到的新,则将本地的泛洪出去。

注:LSA序列号,4字节,16进制
0x80000001-0x7FFFFFFF

OSPF数据包类型
1、Hello:10秒发送一次,死亡时间40s,4倍关系,可以修改。
2、DBD:Database Description 仅仅是一个对本地数据库的概念性叙述,供路由器核对数据库是否同步
3、LSR:Link-State Request 请求链路状态,在数据库同步过程中使用,请求其他角色发送自己失去的LSA最新版本。
4、LSU:Link-State Update 链路状态更新,LSU包括几种类型的LSA,LSU负责泛洪LSA,和相应LSR。
   LSA只会发送给之前以LSR请求的LSA的直连邻居,进行泛洪的时候,邻居路由负责把收到的LSA信息重新封装在新的LSU中。
5、LSACK:链路状态确认,路由器必须对每个收到的LSA进行LSACK确认,但可以用一个LSACK确认多个LSA。
DR、BDR的选举

DR、BDR的选举规则:比较router-id,router-id有以下获得方式:
1、由工程师指定
2、这台设备最大的环回口ip
3、没有环回口的话,物理接口ip地址最大的。

选举规则:
1、最高优先级值的路由器被选为DR(默认优先级相同:1),次高优先级的为BDR
2、若优先级相同,则比较router-id,拥有最高router-id的成为DR,次高的成为BDR
3、优先级被设置为0的不参与选举
4、OSPF系统启动后,若40s内没有新设备接入就会开始选举,所以为保证DR与BDR的选举不发生意外,建议优先配置想成为DR与BDR的设备。
5、DR与BDR不可以抢占
6、当DR小时之后,BDR直升DR,重新选BDR
7、所有DR,BDR,DRothers说的都是接口,而不是设备
8、不同网段间选DR,BDR,而不是以OSPF区域为单位

OSPF状态
1、Down State
2、Init State:发送了Hello包(还没收到)
3、Two-way State:收到了一个Hello包且Hello包中包括自己的router-id(对方回复的)
4、Exstart State:First DBD确认主从关系,router-id大的为主,先发包
5、Exchange State:交互DBD 相互学习
6、Loading State:LSR与LSU的交互过程
7、Full State:所有交互已经完成
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