动态路由协议OSPF学习①
作者：互联网
动态路由协议RIP和OSPF比较:
动态路由(IGP)的三个评判标准:是否选路佳，收敛速度快，占用链路资源少
| 动态路由协议 | 选路 | 收敛 | 占用资源 |
| RIP | 选路以跳数为开销值 | 收敛速度以计时器为标准 | 单个数据包占用少 |
| OSPF | 选路以带宽为标准 | 收敛快 | 单个数据包占用大 |
路由比较：
RIP[距离矢量协议]：
- RIP路由选路是以跳数为开销值（存在选路不够智能，还有出环的问题）
- 收敛速度以计时器为标准(相比之下较慢，30+180+120)
- 单个数据包占用少，但是有一个30s的周期更新保活包（占用大）
OSPF[链路状态协议]：
- 选路以带宽为标准(SPF算法-树形结构不会出现环路问题)
- 收敛快(使用算法计算的链路信息)
- 单个数据包占用大，但是10s周期更新的hello包占用少
版本比较：
- RIP存在三个版本：RIPV1,RIPV2适应于IPV4，RIPNG适用于IPV6
- OSPF的三个版本：OSPFV1(已淘汰),OSPFV2适用于IPV4,OSPFV3适用于IPV6
RIPV2和OSPFV2区别:
相同点:
- RIPV2和OSPFV2都是无类别的路由协议{传递路由信息时携带子网掩码}且都支持子网划分和子网聚合
- OSPFV2使用的组播包地址为224.0.0.5和224.0.0.6，而RIPV2的组播包为224.0.0.9
- OSPFV2和RIPV2都支持等开销负载均衡
不同点：
OSPF协议和RIP协议不同在于适用范围，RIP协议仅适用于中小型网络环境中（15跳限制），而OSPF协议则可以适用于中大型的网络环境中（OSPF为了适应中大型网络环境，需要进行结构化部署，即：区域划分）
OSPF：开放式最短路径优先协议
OSPF区域划分：
当网络规模不大时，我们也可以将OSPF网络划分在一个区域内，而主要的OSPF网络：单区域网络。而如果一个OSPF网络中包含有多个OSPF区域：多区域OSPF网络
区域划分的主要目的：OSPF区域内部传递拓扑信息，而区域之间传递路由信息
OSPF又称链路状态路由协议，而链路状态路由协议的距离矢量特征:区域间传递路由
区域边界路由器ABR：
要求：同时处于多个OSPF区域边界，且ABR的一个接口对应一个区域，并至少有一个接口属于骨干区域（中心区域），区域与区域之间可以存着多个ABR，一个ABR可以对应多个区域
区域划分的要求:
- 区域之间必须存在ABR
- 区域划分必须按照星型拓扑结构划分，即所有区域需要连接在中心区域上(中心称之为骨干区域)
为了方便对各个区域进行区分和管理，我们给每个区域设计一个编号：区域ID。区域ID由32位二进制表示，也可以用点分十进制表示，或者直接用十进制来表示，但是骨干区域的区域号必须为0
OSPF的数据包（文字简述）：
hello包:
- 周期发现，建立和保活邻居关系(周期为10s/30s)
- 携带死亡时间:dead time(4倍hello时间--40s/120s)
- hello包会中携带RID
OSPF传递的是拓扑信息，需要将所有的路由器的位置关系表示清楚，所以需要有一个参数对所有的路由器进行区分表定：引入RID来完成
RID要求:
- 唯一性(OSPF网络区域内部唯一)
- 格式统一(由32位二进制构成，采用IP地址的格式，X.X.X.X格式)
RID的获取方式:
- 手工配置(需满足上面的两个要求)
- 自动获取(如果是自动获取，设备将在自己的环回接口IP段中选择，并将最大的IP作为自己的RID)
DBD包:
数据库描述报文，携带的是数据库目录信息(而LSDB则是真正存放LSA信息的数据库)
LSR包（request）：
链路状态请求报文，基于收到的DBD包的目录信息，请求未知的LSA信息(本地所没有的LSA信息)
LSU包（update）：
链路状态更新包，真正携带LSA信息的包(真正的有链路信息的包)
LACK包:
链路状态确认报文(确认包)
OSPF因为有hello包和LACK包的存在，所以有保活和确认机制，不需要进行频繁的周期更新。但是OSPF存在每30Min一次的周期更新(再次确保更新可靠)
OSPF的状态机：
①Down State(关闭状态)：启动OSPF后，发送hello包，包中含有RID，发送完hello包后，进入下一个状态
②Init State(初始化状态)：在收到对端hello包，且包中含有RID，此时进入下一个状态
③Two-Way State(双向通讯状态):标志邻居关系建立，此时会进行条件匹配
#条件匹配：匹配成功则进入下一个状态，否则只能停留在邻居关系。而邻居关系只能通过hello包进行周期包活
④Exstart State(预启动状态)：使用未携带数据的DBD包进行主从关系选举
#主从关系选举：通过比较未携带数据的DBD包中的RID大小进行主从关系选举，RID大的为主，优先进入下一个状态。而使用未携带数据的DBD包原因：和邻居状态进行区分
#RID比较只是单纯的比较数值大小,与子网掩码无关（2.0.0.0比1.255.255.255大）
#注意此时只是通过互相比较RID信息,而没有通过ACK包来进行确认 --- 隐形确认
⑤Exchange State(准交换状态)：使用携带数据的DBD包进行数据库目录信息进行共享
#而选举主从关系的原因：错峰发送链路信息，降低带宽阻塞
⑥Loading State(加载状态)：加载对端的DBD包中的目录信息，然后和本地的LSDB数据库目录信息进行对比（然后决定发送LSA/LSR/LSU包）
#通过查阅本地的数据库条目查看到本地未知的链路信息LSA，然后通过LSR包要求获取未知链路的LSA信息，此时对端回复携带未知链路信息LSA的LSU包，最后本地发送一个LACK包对获取的未知链路LSA信息进行确认
⑦FULL State：标志着邻接关系确认
#领接关系主要是为了和之前的邻居关系进行区分
OSPF工作过程：
①在配置启动OSPF完成后，本地OSPF会向本地所有正在运行OSPF协议的路由器接口以224.0.0.5的组播地址发送hello包。这个hello包中会携带本地的路由OSPF的RID以及本地已知邻居的RID。在之后再将收集到的邻居关系记录到本地OSPF的邻居表上{邻居表}
②邻居表建立之后，则会进行条件匹配。匹配失败则停留在邻居关系(仅能使用hello包进行周期保活)/成功则开始建立邻接关系。{条件匹配决定邻居关系还是领接关系}
③邻接关系建立后，OSPF建立领接关系的双方会使用未携带数据的DBD包进行主从关系选举。在选举完成并决定了主从关系后，主导方会先使用携带LSA链路目录数据的DBD包进行数据库目录的共享。并通过发送LSR/LSU/LACK包来请求/获取/确认未知本地未知的链路LSA信息，最后完成本地数据库建立LSDB(链路状态数据库) {数据库表}
④本地OSPF路由协议通过基于本地的链路状态数据库，来生成路由拓扑的有向图。再通过SPF算法将有向图转化为生成树，并计算本地到达未知网段的路由的最佳选路，最后将最佳选路信息生成并添加到OSPF路由表中{OSPF路由表}
⑤完成OSPF收敛后，各路由之间仍通过周期（10s/30s）互相发送hello包来进行保活和并每30分钟进行一次周期更新
OSFP排错思路：
通过OSPF状态机和路由关系进行判断，此时会通过遍历查询OSPF邻居表，数据库表，路由表来查看OSPF的连接状态并针对排错。
#查看ospf邻居表 display ospf peer #查看ospf邻居简表 display ospf peer brief #查看ospf数据库表 --- 只显示路由条目信息 display ospf lsdb #展开一条LSA信息 --- 在LSBD中通过OSPF对RID的表示进行查询 display ospf lsdb router X.X.X.X #查看ospf路由表 display ip routing-table protocol ospf
OSPF产生网络结构突变：
- 网络中突然新增一个网段：OSPF会触发更新，并直接通过发送LSU包将变更信息发送，此时需要等待对端的发送LACK包来进行确认
- 网络中突然断开一个网段：OSPF会触发更新，并直接通过发送LSU包将变更信息发送，此时需要等待对端的发送LACK包来进行确认
- 无法沟通：通过hello包+死亡倒计时(10s+40s/30s+120s)后，如果仍然无法恢复，会主动删除该网段信息
OSPF的基本配置
1.启动OSPF进程
[R1]ospf 1 router-id X.X.X.X #X.X.X.X 进程号，仅有本地意义(手工配置RID)2.版本选择(V1淘汰，默认为V2)
[R1]ospf #IPV4中默认为v2 3.创建区域(在版本选择后)
[R1] area X #选择OSPF区域,如果为0代表骨干区域4.宣告
目的：
①激活接口:只有激活的接口才能收发OSPF数据
②发布路由:只有激活接口对应网段信息才能发送
[R11-ospf-1-area-X.X.X.X] network X.X.X.X x.x.x.x
#宣告该路由的OSPF配置信息,而其对应的配置符为反掩码
#通配符和反掩码区别：
#反掩码使用连续的0和连续1组成:0不可变，1可变
#通配符使用不连续的0和1组成:0可变，1不可变
#通配符0.255.0.255 --- 代表的网段信息为:可变.不可变.可变.不可变
#反掩码0.0.0.255 --- 代表的网段信息为:不可变.不可变.不可变.可变//配置一个area0的ospf协议:
//R1
[R1]interface g0/0/0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 1.0.0.1 30
[R1-GigabitEthernet0/0/0]int l 0
[R1-LoopBack0]ip address 192.168.1.1 24
[R1-LoopBack0]q
[R1]ospf 1 router-id 1.1.1.1
[R1-ospf-1]area 0
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.1.0 0.0.0.255
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.0.0.1 0.0.0.0
//R2
[R2]interface g0/0/0
[R2-GigabitEthernet0/0/0]ip address 1.0.0.2 30
[R2-GigabitEthernet0/0/0]int l 0
[R2-LoopBack0]ip address 192.168.2.1 24
[R2-LoopBack0]interface g0/0/1
[R2-GigabitEthernet0/0/1]ip address 2.0.0.1 30
[R2]ospf 1 router-id 2.2.2.2
[R2-ospf-1]area 0
[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.2.0 0.0.0.255
[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.0.0.2 0.0.0.0
[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 2.0.0.1 0.0.0.0
//R3
[R3]interface g0/0/0
[R3-GigabitEthernet0/0/0]ip address 2.0.0.2 30
[R3-GigabitEthernet0/0/0]int l 0
[R3-LoopBack0]ip address 192.168.3.1 24
[R3-LoopBack0]q
[R3]ospf 1 router-id 3.3.3.3
[R3-ospf-1]area 0
[R3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.3.0 0.0.0.255
[R3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 2.0.0.2 0.0.0.0
//此时R1-R2-R3已经完成OSPF配置
//以R2为例子，查看R2的OSPF的相关表格：
#查看ospf邻居表:display ospf peer
<R2>display ospf peer
OSPF Process 1 with Router ID 2.2.2.2
Neighbors
Area 0.0.0.0 interface 1.0.0.2(GigabitEthernet0/0/0)'s neighbors
Router ID: 1.1.1.1 Address: 1.0.0.1
State: Full Mode:Nbr is Slave Priority: 1
DR: 1.0.0.1 BDR: 1.0.0.2 MTU: 0
Dead timer due in 40 sec
Retrans timer interval: 5
Neighbor is up for 00:27:27
Authentication Sequence: [ 0 ]
Neighbors
Area 0.0.0.0 interface 2.0.0.1(GigabitEthernet0/0/1)'s neighbors
Router ID: 3.3.3.3 Address: 2.0.0.2
State: Full Mode:Nbr is Master Priority: 1
DR: 2.0.0.2 BDR: 2.0.0.1 MTU: 0
Dead timer due in 37 sec
Retrans timer interval: 5
Neighbor is up for 00:26:13
Authentication Sequence: [ 0 ]
#查看ospf邻居简表:display ospf peer brief
<R2>display ospf peer brief
OSPF Process 1 with Router ID 2.2.2.2
Peer Statistic Information
----------------------------------------------------------------------------
Area Id Interface Neighbor id State
0.0.0.0 GigabitEthernet0/0/0 1.1.1.1 Full
0.0.0.0 GigabitEthernet0/0/1 3.3.3.3 Full
----------------------------------------------------------------------------
#查看ospf数据库表[目录]:display ospf lsdb
<R2>display ospf lsdb
OSPF Process 1 with Router ID 2.2.2.2
Link State Database
Area: 0.0.0.0
Type LinkState ID AdvRouter Age Len Sequence Metric
Router 2.2.2.2 2.2.2.2 1610 60 80000007 1
Router 1.1.1.1 1.1.1.1 1682 48 80000006 1
Router 3.3.3.3 3.3.3.3 1611 48 80000005 1
Network 2.0.0.2 3.3.3.3 1611 32 80000001 0
Network 1.0.0.1 1.1.1.1 1684 32 80000002 0
#展开一条LSA信息:display ospf lsdb router X.X.X.X
<R2>display ospf lsdb router 1.1.1.1
OSPF Process 1 with Router ID 2.2.2.2
Area: 0.0.0.0
Link State Database
Type : Router
Ls id : 1.1.1.1
Adv rtr : 1.1.1.1
Ls age : 1712
Len : 48
Options : E
seq# : 80000006
chksum : 0xb70f
Link count: 2
* Link ID: 1.0.0.1
Data : 1.0.0.1
Link Type: TransNet
Metric : 1
* Link ID: 192.168.1.1
Data : 255.255.255.255
Link Type: StubNet
Metric : 0
Priority : Medium
#查看ospf路由表:display ip routing-table protocol ospf
<R2>display ip routing-table protocol ospf
Route Flags: R - relay, D - download to fib
------------------------------------------------------------------------------
Public routing table : OSPF
Destinations : 2 Routes : 2
OSPF routing table status : <Active>
Destinations : 2 Routes : 2
Destination/Mask Proto Pre Cost Flags NextHop Interface
192.168.1.1/32 OSPF 10 1 D 1.0.0.1 GigabitEthernet
0/0/0
192.168.3.1/32 OSPF 10 1 D 2.0.0.2 GigabitEthernet
0/0/1
OSPF routing table status : <Inactive>
Destinations : 0 Routes : 0
OSPF的带宽（华为ENSP）：
华为设备给OSPF定义的默认优先级为10,华为设备OSPF的默认参考带宽为100Mbps
OSPF是以带宽作为开销值:COST = 参考带宽/真实带宽
若OSPF开销值为小数时：
当该数为大于1的小数，则直接舍弃小数部分取整（向下取整）
若是小于1的小数，则直接设置为1（向上取整）
修改华为设备的OSFP带宽：
[R2-ospf-1]bandwidth-reference ? INTEGER<1-2147483648> The reference bandwidth (Mbits/s)如果要修改OSPF的参考带宽，则需要在所有设备上都要进行OSFP带宽的修改！！！
OSPF的DR/BDR：
在条件匹配中进行：
在MA网络中，若所有设备均保持邻接关系，将出现大量的重复更新（互相之间不断发送重复的路由信息），为了防止这个行为，OSFP提出来使用DR/BDR来决定信息发送的主导（相当于所有的数据先发送到DR，然后再通过DR来转发信息到区域内其他的路由），此时我们需要进行DR/BDR的选举。
DR（指定路由器）：DR和MA网络中和其他设备之间建立邻接关系
BDR（备份指定路由器）：BDR也和MA网络中其他设备之间建立邻接关系
DR other（剩余的路由）：除了和DR/BDR建立领接关系，相互之间只建立邻居关系
BDR作用：BDR能在DR出现故障时第一时间顶替DR的位置，起到备份的效果
而在一个MA网络中，在DR和BDR都存在的情况下，则至少需要4台设备才能看到DR-Other之间的邻居关系（只有DR-Other之间会建立邻居关系）
DR/BDR虽然名字叫做指定路由器/备份指定路由器，但它们其实只是一个接口的概念，因为DR/BDR都是在一个MA网络中选取确定的。
DR/BDR的选举规则（非MA网络）：
//通过查看R2的邻居表可以看到R2在和R1的邻居关系中，BD为R1，BDR为R2
//而和R3的邻居关系中，BD为R2,BDR为R3
<R2>display ospf peer
OSPF Process 1 with Router ID 2.2.2.2
Neighbors
Area 0.0.0.0 interface 1.0.0.2(GigabitEthernet0/0/0)'s neighbors
Router ID: 1.1.1.1 Address: 1.0.0.1
State: Full Mode:Nbr is Slave Priority: 1
DR: 1.0.0.1 BDR: 1.0.0.2 MTU: 0
Dead timer due in 38 sec
Retrans timer interval: 5
Neighbor is up for 01:38:37
Authentication Sequence: [ 0 ]
Neighbors
Area 0.0.0.0 interface 2.0.0.1(GigabitEthernet0/0/1)'s neighbors
Router ID: 3.3.3.3 Address: 2.0.0.2
State: Full Mode:Nbr is Master Priority: 1
DR: 2.0.0.2 BDR: 2.0.0.1 MTU: 0
Dead timer due in 31 sec
Retrans timer interval: 5
Neighbor is up for 01:37:23
Authentication Sequence: [ 0 ] 一，先比较优先级，优先级最大的为DR，次大的为BDR ，一般优先级都默认为1
//此时在R1上修改接口的OSPF的DR优先级
[R1]interface g0/0/0
//默认的DR的优先级取值从0-255，0代表放弃参加DR的优先级争取
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ospf dr-priority ?
INTEGER<0-255> Router priority value
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ospf dr-priority 0
//此时会重新进行OSPF选路
//再次去R2上查看OSPF邻居表
[R2]display ospf peer
OSPF Process 1 with Router ID 2.2.2.2
Neighbors
Area 0.0.0.0 interface 1.0.0.2(GigabitEthernet0/0/0)'s neighbors
Router ID: 1.1.1.1 Address: 1.0.0.1
State: Full Mode:Nbr is Slave Priority: 0
DR: 1.0.0.2 BDR: None MTU: 0 #此时很明显的看到DR变成了R2，而R1因为弃权，所以没有BDR
Dead timer due in 38 sec
Retrans timer interval: 5
Neighbor is up for 00:00:12
Authentication Sequence: [ 0 ]
Neighbors
Area 0.0.0.0 interface 2.0.0.1(GigabitEthernet0/0/1)'s neighbors
Router ID: 3.3.3.3 Address: 2.0.0.2
State: Full Mode:Nbr is Master Priority: 1
DR: 2.0.0.2 BDR: 2.0.0.1 MTU: 0 #DR为R3,BDR为R2
Dead timer due in 32 sec
Retrans timer interval: 5
Neighbor is up for 01:52:07
Authentication Sequence: [ 0 ]
//此时再将R2的对应接口的DR优先级设置为255
[R2]interface g0/0/1
[R2-GigabitEthernet0/0/1]ospf dr-priority 255
//此时需要手动shutdown该接口，然后在undo再能更新DR和BDR
[R2-GigabitEthernet0/0/1]shutdown
[R2-GigabitEthernet0/0/1]undo shutdown
//此时在R2上查看邻居表
[R2]display ospf peer
OSPF Process 1 with Router ID 2.2.2.2
Neighbors
Area 0.0.0.0 interface 1.0.0.2(GigabitEthernet0/0/0)'s neighbors
Router ID: 1.1.1.1 Address: 1.0.0.1
State: Full Mode:Nbr is Slave Priority: 0
DR: 1.0.0.2 BDR: None MTU: 0
Dead timer due in 40 sec
Retrans timer interval: 5
Neighbor is up for 00:09:03
Authentication Sequence: [ 0 ]
Neighbors
Area 0.0.0.0 interface 2.0.0.1(GigabitEthernet0/0/1)'s neighbors
Router ID: 3.3.3.3 Address: 2.0.0.2
State: Full Mode:Nbr is Master Priority: 1
DR: 2.0.0.1 BDR: 2.0.0.2 MTU: 0 #此时可以明显看到R2为DR，R3变为BDR
Dead timer due in 39 sec
Retrans timer interval: 5
Neighbor is up for 00:00:04
Authentication Sequence: [ 0 ]
二，当优先级相同时，则比较RID。RID大的路由器对应接口为DR，次大的为BDR。
DR/BDR的选举是非抢占模式的，一旦DR和BDR选定，则将无法被替换。选举时间为死亡时间（40s）只是时间相同，并不是由同一个计时器计时，这个时间仅是选举的一个上限时间（在这个时间内添加的设备都可以参加抢占），但是选举一般在短时间内完成，只要完成后则将不能抢占（无论你RID有多大，在DR/BDR选举完成后都无法去抢占修改DR与BDR）。
而想要重新修改DR和BDR则需要在对应的接口shutdown然后重启（局部）。
标签：ospf,R2,0.0,BDR,动态,DR,路由,OSPF 来源： https://blog.csdn.net/qq_44685426/article/details/122420942