OSPF
一、OSPF的特性
1.ospf全称是open shortest path first，开放式最短路径路径优先。ospf通过spf算法达到全网无环路。
2.ospf报文封装在ip报文内，以单播或组播的形式发送。
3.ospf通过LSA（link state advertisement）的形式传递路由。LSA是OSPF报文中比较重要的部分。
任何承载在ip上的的协议都通过报文进行传输的，所以理解好ospf的各个报文至关重要。
二、OSPF的相关概念
1.自治系统：运行同一协议的一组路由器，称为AS。
2.路由ID（RID）：网络中唯一标识。
3.邻居：两台路由器运行协议后协商出来的关系
4.邻接：邻居关系是为了方便进行路由信息的交换，邻接是可以进行路由信息交换的过程。
5.LSA：链路状态通告，包括路由信息、接口信息等。
三、OSPF的四张表
1.邻居表：存放邻居路由器的信息。
2.拓扑表：也叫链路状态数据库（LSDB），存放LSA （链路状态信息）
3.全路由表：通过SPF算法，从拓扑表中计算出到达任一节点的所有路径。
4.路由表：根据全路由表，结合cost计算出的最优路径。
四、OSPF的报文
在第一节中已经介绍，ospf协议是承载在ip网络上的，所以ospf的建立也是通过报文的交互完成的。
1.hello报文：作用是发现、建立、维持邻居关系。以组播地址224.0.0.5每10s发送一次。40s没有收到邻居发送过来的hello报文，断开邻居关系，并且删除从邻居学习到的链路状态信息。
2.DD报文：链路状态描述，包含LSA的头部信息。
3.LSR报文：链路状态请求报文，向邻居请求一条感兴趣的LSA。
4.LSU报文：链路状态更新报文。作用是对LSR进行回应，包含了具体的LSA信息。
5.LSACK报文：链路状态确认包。作用是：对收到的LSU进行确认。
五、Router ID
任何想要运行ospf的路由器都必须有唯一的标识，叫做Router ID。Router ID的选取有以下几种方法：
①手动通过命令配置Router ID
②如果没有手动配置Router ID，将会从loopback接口中选取ip地址最大的。
③如果以上均没有，则从up物理接口中选取ip地址最大的。
六、DR/BDR
当一个网段中有至少两台路由器启用了ospf，那么需要在这些设备中选择一个DR（designated router）为指定路由器，用来给其他所有的路由器传递路由；而BDR（backup designated router）则是DR的备份，当DR失效时，BDR接替DR的功能；既不是DR也不是BDR的叫做DRother。这个概念也很重要，ospf的建立过程都跟这些息息相关。
所有的DRother都会与DR和BDR形成邻接关系，DRoter之间不会形成邻接关系，所有启用OSPF的路由器都会监听224.0.0.5这个组播地址，只有DR/BDR监听224.0.0.6，后面还会一一讲到。DR/BDR的选取规则如下：
①路由器优先级越大越优先，默认优先级是1，优先级为0代表不参加选举；
②若优先级相等通过Router ID进行选举，Router ID大的优先。
七、OSPF建立过程
ospf的建立过程分为七个状态（广播网络）：
1.down：接口上没有收到任何ospf报文。
2.init（初始化）：接口上收到了OSPFhello报文，但在收到的报文中的邻居列表没有看到自己的信息。
3.two-way：接口上收到了OSPFhello报文，在收到的报文中的邻居列表看到了自己的信息，并开始选取DR/BDR。
4.ex-start（预启动状态）：发送空的DBD报文，目的是选举主从，主导报文的交互。
5.exchange：通过LSR报文和LSU报文交互LSA。
6.loading：回复LSAck，运行算法将LSA载入LSDB。
7.full：进入完全邻接状态，将最优的路由载入到路由表，双发LSA同步完成。
ospf的建立过程如图：
ospf的建立是依靠报文进行的：
1.建立邻居关系
a.Router A启用了ospf协议之后会从相应的接口发送hello报文（使用组播地址224.0.0.5），并且会认为自己是DR，邻居为0；
b.Router B收到了Router A的报文，从相应的接口发送hello报文（使用组播地址224.0.0.5），并且会认为自己是DR，邻居为Rrouter A，将邻居状态置为init；
c.Router A收到Router B的报文即将邻居状态置为to-way,并根据规则选取DR/BDR（选取规则参考第六点）。
2.协商主从
两个路由器互相发送空的DD报文（不包含LSA摘要信息），根据Router ID选择主从：Router ID大的成为主，主导报文交互。
DD报文上重要的三个参数：I（init），M（more），MS（master）
I：是否为第一个DD报文，置1表示是第一个DD报文，置0表示否。
M：是否后续还要DD报文，置1表示后续还有DD报文，置0表示否（即最后一个DD报文）。
MS：是否为主路由器，置1表示是主路由器，置0表示否。
a.Router A和Router B都会认为自己是主路由器：I置为1，M置为1，MS置为1发送第一个DD报文（不包含LSA摘要）；
b.Router A和Router B各自收到DD报文后将邻居状态置为exstar，根据Router ID选取Router B主路由器；
c.Router A为从路由器主动发送DD报文（包含LSA摘要），I置为0，M置为1，MS置为0；
d.Router B 收到包含LSA信息摘要的DD报文，将邻居状态置为exchang，并发送自己的包含LSA信息的DD报文，I置为0，M置为1，MS置为1；
e.Router A 收到包含LSA信息摘要的DD报文，将邻居状态置为exchang。
3.LSDB同步
a.Router A根据收到DD报文的LSA信息摘要，发送LSR报文请求自己缺少的LSA，并将邻居状态置为loading；
b.Router B根据DD报文发送没有缺少的LSA，并且收到了LSR报文，即将邻居状态置为full，发送LRU报文回应；
c.Router A收到LSU报文后，将LSA加载到自己的LSDB中，回复LSAck确认收到LSU，并将邻居状态置为full。
此时，双方LSDB同步完成。
在下参考了华为的文档，更多细节可以阅读华为官方文档。https://support.huawei.com/enterprise/zh/routers/ar2200-pid-6078842
八、定时器
九、OSPF的网络类型
1.MA：广播多路访问，需要选举DR/BDR，hello时间10s
2.NBMA：非广播多路访问，需要选举DR/BDR，不发送hello包
3.p2p：点对点，不选举DR/BDR，hello时间10s
十、OSPF多区域优点
1.把大型网络分隔为多个较小的可管理的区域单元；
2.控制LSA只在区域内泛洪，有效把拓扑变化控制在区域内，拓扑的变化影响有效限制在本区域；
3.提高了网络的稳定性和扩展性，有利于组建大规模网络；
4.在区域编辑可以做路由汇总，减少路由条目。
十一、区域类型
1.骨干区域（backbone area 0）：非骨干区域必须与骨干区域直接物理连接，骨干区域不能配置为特殊区域。
2.标准区域：标准的OSPF区域，骨干区域也是标准区域。
以下均是特殊区域
3.末梢区域（stub area）：不能重分布引入外部路由，也不能接收外部路由，过滤3类4类5类LSA,ABR自动下发一条3类默认路由。
4.完全末梢区域（totally stub area）：不能重分布引入外部路由，也不能接收外部路由，区间路由，
过滤3类4类5类LSA,ABR自动下发一条3类默认路由。
5.NSSA区域（not-so-stubly area）：ABR通过7类LSA引入外部路由，过滤4类5类LSA，通过ABR时转换成5类LSA进入标准区域，需要手动下发默认路由。
6.完全NSSA区域（totally NSSA area）：过滤3类4类5类LSA，ASBR通过7类LSA引入外部路由，通过ABR转换成5类LSA进入标准区域，ABR自动下发一条3类默认路由。
十二、OSPF的LSA类型
十三、路由类型
1.O ：同区域学习到的路由（1类和2类）。
2.O IA:不同区域学习到的路由（3类）。
3.O E1:（5类）外部路由，同时计算AS内和外部路由的开销。
4.O E2:（5类）外部路由，不计算AS内部开销，默认重分发类型为O E2。
5.O N1:（7类）外部路由，与O E1一致。
6.O N2:（7类）外部路由，与O E2一致。
优先级： ①O>O IA>O E1>O E2。
②同一类型路由，优选cost小的；若相同产生等价路由。
③对于O E2路由，cost相同时，优选到ASBR路径短的。
