03、OSPF基础
动态路由协议分类
距离矢量路由协议：会周期性地泛洪自己的路由表，通过路由的交互，来学习路由。路由器并不清楚网络的拓扑，只是简单的知道去往某个目的网段方向在哪里，开销多大。
链路状态路由协议：通告的是链路状态。路由器之间先建立邻居关系，然后彼此之间交互LSA（Link State Advertisement，链路状态通告）。进而形成LSDB，再使用SPF算法，计算出以自己为根的最短路径树，这样就知道了到达所有网段的最优路径。
OSPF概述
OSPF(Open Shortest Path First,开放式最短路径优先)
OSPF有以下优点：
- 基于SPF算法，以“累计链路开销”作为选路参考值
- 采用组播形式收发部分协议报文
- 支持区域划分
- 支持对等价路由进行负载分担
- 支持报文认证
大型企业网络中通常部署OSPF实现各个楼宇的网络之间的路由可达。
- 核心和汇聚层部署在OSPF骨干区域。
- 接入和汇聚层部署在OSPF非骨干区域。
Router ID
Router ID用于在自治系统中唯一标识一台运行OSPF的路由器，它是一个32位的无符号整数。
Router ID选举规则如下（做题时按照此规则）：
- 手动配置OSPF路由器的Router ID（建议手动配置）
- 没有手动配置，使用Loopback接口中最大的IP
- 没有配置Loopback接口，则使用物理接口中最大的IP
但实际情况下，华为设备中，如果没有手动配置，会取全局Router ID。
区域和度量值
区域：32bit的无符号整数，于IP地址 类似，为了方便，可以写成10进制整数。（如Area 0.0.0.1可以写成Area 1）
OSPF使用Cost（开销）作为路由的度量值。每一个激活了OSPF的接口都会维护一个接口Cost值，缺省的接口Cost如下。其中100Mbit/s为OSPF指定的缺省参考值，该值是可配置的。
接口Cost：不足1的取1，超过1的取整数部分。
OSPF以“累计cost”为开销值，也就是流量从源网络到目的网络所经过所有路由器的出接口的cost总和。
度量值的修改：1、修改参考带宽。2、直接修改接口的度量值。
OSPF三大表项
OSPF有三张重要的表项，OSPF邻居表、LSDB和OSPF路由表。
对于OSPF的邻居表，需要了解：
- OSPF在传递链路状态信息之前，需先建立OSPF邻居关系。
- OSPF的邻居关系通过交互Hello报文建立。
- OSPF邻居表显示了OSPF路由器之间的邻居状态，使用display ospf peer查看。
对于OSPF的LSDB，需要了解：
- LSDB会保存自己产生的及从邻居收到的LSA信息，本例中R1的LSDB包含了三条LSA。
- Type标识LSA的类型，AdvRouter标识发送LSA的路由器。
- 使用命令行display ospf lsdb查看LSDB表。
对于OSPF的路由表，需要了解：
- OSPF路由表和路由器路由表是两张不同的表。本例中OSPF路由表有三条路由。
- OSPF路由表包含Destination、Cost和NextHop等指导转发的信息。
- 使用命令display ospf routing查看OSPF路由表。
OSPF报文
OSPF一共定义了5种类型的报文，不同类型的OSPF报文有相同的头部格式。
OSPF报文直接采用IP封装，在报文的IP头部中，协议号为89。
重要字段解释
- Version ：对于当前所使用的OSPFv2，该字段的值为2。
- Router ID：表示生成此报文的路由器的Router ID。
- Area ID：表示此报文需要被通告到的区域。
- Type：类型字段。
- Packet length：表示整个OSPF报文的长度，单位是字节。
- Checksum：校验字段，其校验的范围是整个OSPF报文，包括OSPF报文头部。
- Auth Type：为0时表示不认证；为1时表示简单的明文密码认证；为2时表示加密（MD5）认证。
- Authentication：认证所需的信息。该字段的内容随AuType的值不同而不同。
OSPF工作过程
工作过程概览
建立邻居关系
OSPF使用Hello报文发现和建立邻居关系。
在以太网链路上，缺省时，OSPF采用组播的形式发送Hello报文（目的地址224.0.0.5）。
OSPF Hello报文中包含了路由器的Router ID、邻居列表等信息。
在以太网链路上，通常以组播形式发送Hello报文：
- 224.0.0.5的组播地址为OSPF设备的预留IP组播地址。
- 224.0.0.6的组播地址为OSPF DR/BDR的预留IP组播地址。
对于不支持组播的链路，OSPF支持采用单播的方式发送Hello报文。
HELLO报文
Hello报文的主要作用：
- 邻居发现：自动发现邻居路由器。
- 邻居建立：完成Hello报文中的参数协商，建立邻居关系。
- 邻居保持：通过周期性（10s）发送和接收，检测邻居运行状态。
重要字段解释
- Network Mask：发送Hello报文的接口的网络掩码。
- HelloInterval：发送Hello报文的时间间隔。通常为10s。
- RouterDeadInterval：失效时间。如果在此时间内未收到邻居发来的Hello报文，则认为邻居失效。通常为40s。
- Neighbor：邻居，以Router ID标识。
其它字段解释
- Options：
-
- E：是否支持外部路由
- MC：是否支持转发组播数据包
- N/P：是否为NSSA区域
- Router Priority：DR优先级。默认为1。如果设置为0，则路由器不能参与DR或BDR的选举。
- Designated Router：DR的接口地址。
- Backup Designated Router：BDR的接口地址。
建立邻接关系
DD报文部分字段解释
- I：当发送连续多个DD报文时，如果这是第一个DD报文，则置为1，否则置为0。
- M (More)：当发送连续多个DD报文时，如果这是最后一个DD报文，则置为0。否则置为1，表示后面还有其他的DD报文。
- MS (Master/Slave)：当两台OSPF路由器交换DD报文时，首先需要确定双方的主从关系，Router ID大的一方会成为Master。当值为1时表示发送方为Master。
- DD sequence number：DD报文序列号。主从双方利用序列号来保证DD报文传输的可靠性和完整性。
接下来同步LSDB（假设R2的LSDB是最新最全的，不需要向R1请求更新，下图中只演示R1向R2请求更新）
DR与BDR的作用
在MA网络中选取DR以减少重复的LSA泛洪，选取BDR作为DR的备份规避单点故障风险。
DR于BDR的选举规则
- DR/BDR的选举是非抢占式的。
- DR/BDR的选举是基于接口的。
- 接口的DR优先级越大越优先（0~255），默认为1，0表示不参与选举。
- 接口的DR优先级相等时，Router ID越大越优先。
思考：
- 如果将上图中4台路由器的优先级全部设置为0，OSPF是否可以正常工作？
- 答案：不能
不同网络类型中DR与BDR的选举操作
在接口配置视图中使用下面的命令即可修改该接口的网络类型
ospf network-type { p2p | p2mp | broadcast | nbma }
补充：
- Broadcast网络：一般情况下，以组播形式发送Hello报文、LSU报文和LSAck报文，以单播形式发送DD报文和LSR报文。
- NBMA网络：所有报文都以单播形式发送。
- P2P网络：所有报文都以组播形式发送。
- P2MP网络：Hello报文以组播形式发送，其他报文以单播形式发送。
OSPF配置命令
浙公网安备 33010602011771号