OSPF学习笔记

ospf基础简述

OSPF，即Open shortest  Path First，开放最短路径优先,它是一种链路状态路由协议，顾名思义，在OSPF网络中，路由器之间不会直接传递路由信息，而是传递一种链路状态信息，即LSA，这是OSPF的核心内容，并且ospf不是用广播而是使用组播224.0.0.5来传递链路信息，以加快路由收敛和减少网络冗余流量

ospf是一种基于接口的动态路由协议

OSPF通常封装在IP报文中，因此OSPF只支持运行在IP网络

OSPF目前有两个版本，OSPFv2和OSPFv3。

        OSPFv2支持ipv4网络，OSPFv3支持ipv6网络

ospf的五种报文机

        1）hello报文：

                它的作用很简单，就像它名字一样，用于发现邻居和维护邻居关系

                hello报文的默认周期是10s，而有一种dead time默认时间是hello报文的4倍

                dead time，即邻居失效时间，当达到或超过这个时间仍未收到对端发来的hello报文，ospf会认为该邻居失效

        2）DBD（DataBase Description）数据库摘要报文 ：

                这里的数据库指链路状态数据库（LSDB），它拥有lsdb中的摘要信息，用于和邻居交换摘要信息，来检测邻居和我的链路信息是否一致或者是有什么不同，比如，若发现有我没有而邻居拥有的链路信息，则我将会向邻居发送LSR

        3）LSR（Link State Request）链路状态请求报文：

                即当我和邻居交换完DD报文发现哪些链路信息（LSA）有缺失时，会向邻居发送LSR来请求缺失的LSA

        4）LSU（Link State Update）链路状态更新报文：

                当邻居收到我发来的LSR时，邻居会将我缺失的LSA打包进LSU报文，然后发过来给我

        5）LSAck（Link Sate Ack）链路状态确认报文：

                当我收到邻居发来的LSU时，我再向邻居发送一个LSAck报文，以告诉邻居我已经收到了他发来的LSU。若我没有发送LSAck，邻居会不断尝试发送LSU，直到我发送一个LSAck

        ospf的七种建邻交互类型

        1）down：建邻的初始状态

        2）init（initialization初始化）：表明我收到了对端发送的hello包，并将对端添加到邻居表

        3）2-way（二次握手）：我向对端发送hello包，对端收到hello包后，因为我在init阶段已在他添加到邻居表，因此他将我添加到邻居表后，我们的邻居状态转变为2-way

         这里我要说两个概念，邻居和邻接，到目前为止，ospf的邻居关系关系已经建立完毕，我们这里可以通过交互状态看出，邻居关系是无法交换链路信息的，只有邻接关系能够交换链路信息。

那么哪些路由器会停留在邻居关系，哪些路由器会停留在邻接关系呢？我们之后会讲，现在我们先来讲邻接状态交互

        4）Exstart（协商主从）：路由器进入此状态后，由主动端向对端发送DD报文，注意此DD报文并没有携带实际的链路信息，而是用于携带协商主从的参数，如DD序列号。

        5）Exchange（交换）：主从协商完毕后，由选举出的Master路由器向Slave路由器发送DD报文，Slave路由器收到DD报文会，检查DD报文的链路信息与自己是否一致，然后向Master路由器发送DD报文，实现DD报文交换

        6）Loading：DD报文交换完毕后，Master路由器和Slave路由器若校对了彼此收到的DD报文后发现有链路信息缺失，则会向对方请求完整的链路信息，以实现LSDB同步

        7）full：LSA重传列表为空，LSDB同步完毕

我们可以通过4567的状态交互看出邻接关系是如何交换链路信息的

lsa的六种类型

LSA我们分为三个大类

区域内LSA

区域间LSA

ospf域外LSA

区域内路由

       区域内路由有两种lsa，

                1类lsa（router lsa）：每个ospf设备都能产生1类lsa，1类lsa用来描述本地有几个接口参与ospf计算，只能在区域内泛洪

                2类lsa（network lsa）：由DR产生，用来描述在MA网络中所有与DR建立邻接关系的设备，还有描述DR自己。 

                区域内的ospf设备能够通过区域内泛洪的1类/2类lsa来计算到达区域内各个设备的路由

                 也许有人会问，为什么是在MA网络中？因为只有MA网络中才有DR，至于为什么在MA网络中才有DR，后面会讲。什么，你问什么是MA网络？MA网络，即Multi Access Network，多路访问网络，

        这就是多路访问网络，但其实只要是以太链路，就会存在DR

     

比如这样子，因此你可以简单的理解为，在以太网中有DR

区域间路由

        区域间路由有一种，即3类lsa 

        3类lsa（network summary lsa）：3类lsa是由ABR（Area Border Router）区域边界路由器产生并发布的，用来描述一个区域到另一个区域的路由信息和路由开销

        这个应该很容易理解，我们继续下一个

ospf域外路由

        5类lsa（AS-External lsa）自治系统外部路由：

                5类lsa是由ASBR（Autonomous system boundary router）自治系统边界路由器产生并发布的，用于描述去往ospf域外的路由

                5类lsa还有个叫做FA的东西，FA(forward address)，即转发地址，这个地址是一种优化，如果有FA地址，那么外部路由就不通过ASBR计算，而是通过FA计算，减少ASBR的路由负载压力，使用的不多，主要用于防环和解决次优路径，了解一下即可

                5类lsa还会顺带产生一种4类lsa，因为其他区域不知道asbr所在区域是哪里，这时候需要用4类lsa来描述去往asbr的路由，也是由ABR来发布，它和3类lsa有些相似，但是4类只描述去往asbr所在区域的路由，并不描述区域间路由，因此我没将它归类到区域间路由里

        还有一种7类lsa（NSSA LSA），和5类lsa基本一样，但只存在于nssa区域，当7类lsa向非nssa区域传递时，会经过一个7转5的过程

ospf的两种特殊区域

ospf有两种特殊区域，nssa和stub，

stub是末梢区域，而nssa很接地气了，叫no so stub area，即没那么末梢的区域，你可以自己润色一下，比如非完全末梢区域

Stub区域

stub有两种，一种是普通stub， 一种是totally stub完全末梢区域，两者有什么区别呢

stub区域里，允许存在1、2、3类lsa，屏蔽4和5类，并生成一条默认路由以去往asbr所在区域和外部路由。即替代了4类和5类lsa的功能

totally-stub区域，要比stub更末一些，只存在1、2类lsa，并生成一条默认路由以去往区域外和asbr所在区域和外部路由，即替代了3、4、5类lsa的功能

NSSA区域

已经有了stub为什么还需要NSSA呢，因为stub只有一条去往外部的默认路由，当网管需要进行精细操作时，则会比较困难或几乎无法操作，在此背景下，NSSA应运而生。

NSSA和stub一样，也分为普通nssa和totally nssa

NSSA（No So Stub Area）区域：

        NSSA和stub相比，nssa能够产生7类LSA（NSSA LSA）来描述外部路由以获得外部的明细路由，所以叫做‘no so stub area’

totally-nssa区域：

        字面翻译的话读起来有点奇怪，‘完全的没那么末梢区域’。。。

        所以我们一般叫做完全nssa区域

        totally-nssa没有3类lsa，也是依靠默认路由来去往区域外路由，基本和totally-stub一致，多了个7类lsa

ospf的路由汇总

        区域间路由汇总：

                在abr上配置，输入命令abr-summary，然后跟上汇总路由和子网掩码

       区域外路由汇总

                在asbr上配置，输入命令asbr-summary，然后跟上汇总路由和子网掩码

        这个了解下配置就行了，我们继续，一般有子网划分基础就会汇总

ospf 的BDR和DR概述

       上文讲的DR可能大家不太懂，这里我们展开来说说

        DR，即指定路由器（designated router），，负责在MA网络建立和维护邻接关系并负责LSA的同步

        DR与广播域内所有ospf设备建立邻接关系以交换链路状态信息（LSA），而非DR路由器之间不会建立邻接关系，仅仅是邻居关系，即停留在2-way关系，因此也不会交换LSA

        DR的选举原则：

                1）首先比较优先级（priority），越大越优先

                2）如果优先级相同，则比较router-id，同样是越大越优先，次之的则选举为BDR，可以理解为太子

                3）DR选举完，就像皇上一样，只要DR还活着，就不会被抢占，除非有人刺杀皇上

              BDR的作用就是，在DR被刺杀后，立刻登基当DR以快速接管DR

                BDR为何能接管DR呢，因为BDR在正常运行期间就已经持续监听并维护了与DR相同的链路状态数据库，就像双机热备一样

ospf的认证

        ospf在安全性方面也有所考量，有着三种认证方式来确保在网络中传输的路由信息的完整性、真实性、机密性

       null认证：即不做认证配置

        simple认证：这是一种明文加密，直接写将明文口令加入报文传输，安全性较低，抓包就能看到口令，不建议使用

        md5认证：将口令进行MD5等hash算法加密后加入报文，安全性较高

ospf的认证还可以按照认证类型分类为：

        接口认证：在接口进行认证方式配置

        区域认证：在ospf的区域视图下进行认证方式配置

        虚链路认证：和区域认证一样在区域视图下配置，配置和以上两个不太一样，不用打authenticaiton-mode,直接打认证方式，如

[Huawei-ospf-1-area-0.0.0.0]vlink-peer 1.1.1.1 md5 

这是虚链路下应用md5认证方式，即虚链路认证

 ospf的虚链路          

        虚链路实际上是一种用于解决ospf的一些错误设计情况下使用的一种临时性解决方案

        本质上是因为ABR不会将来自非骨干区域的3类lsa通告给非骨干区域，而是将非骨干区域的3类lsa通告给骨干区域，并将骨干区域的3类lsa通告给非骨干区域，以实现非骨干通过骨干区域到达其他非骨干区域

        因此，当出现两个连续的非骨区域时，会出现网络无法通讯的情况

这种时候，就要用虚链路来建立一条直连骨干区域的虚拟链路，以实现网络通信的正常传输

一个虚链路有两个端点，必须都是ABR。一头端点是骨干区域与非骨干区域之间的ABR，另一头则是两个非骨干区域之间的ABR，且两个ABR的物理链路必须同属一个区域，因此我们在配置虚链路的时候，是在ospf进程的区域视图下配置，至于是什么区域下配置，当然是两个ABR之间物理链路所属区域。

        配置：vlink-peer router-id 

        虚链路理解到这程度就可以了，因为一般也不怎么用，那我们继续下一步

ospf的度量值

ospf是以cost为度量值，每一个激活了ospf的接口都会为维护一个cost

cost的计算公式

   cost=参考带宽/接口带宽，参考带宽默认100Mbit，

可以通过配置修改，我记得是在ospf进程下配置bandwidth-reference

ospf的三个表项

        ospf有三个表项，这对于ospf网络的维护与排错至关重要

        peer表，lsdb表，路由表

        你们到时候做配置的时候看一看就差不多了，没啥特别要讲的

 ospf的特殊特性

      静默端口silent-interface，在ospf进程下配置

       端口被静默后，无法发送和接收ospf报文，但是直连路由仍然可以发布出去，即在ospf进程下network的路由，所以不影响直连路由的使用，因此静默端口的主要作用是节约系统资源消耗