HCIA --- 动态路由协议之OSPF

Ospf:开放式最短路径优先协议 

无类别链路状态igp协议；周期更新(30min)+触发更新；链路状态协议的更新量随着网络范围的扩展指数性的上升，因此ospf协议为了在中大型网络中工作，需要结构化的部署-区域划分、合理ip地址规划；组播更新--- 224.0.0.5 224.0.0.6

一、Ospf的5种数据包

Hello：邻居的发现，关系的建立；周期（10s）的保活   携带rid    

Dbd：数据库描述包；本地数据库目录

Lsr：链路状态请求

Lsu：链路状态更新

Lsack：链路状态确认

Lsa：链路状态，具体一条一条路由信息或拓扑信息；但它不是一个包，是被lsu数据包来携带；

二、Ospf的7个状态机

Down：一旦接收到的hello 包，进入下一个状态机

Init 初始化：一旦接收到的hello包中，存在本地的rid，进入下一个状态

2way 双向通讯：邻居关系建立的标志

关注条件：

Exstart 预启动：使用不携带目录信息的DBD包，进行主从关系的选举；rid大为主，优先进入下一                             个状态；解决了目录共享时的无序；

Exchange 准交换：使用携带目标信息的dbd包，共享本地数据库目录；

loading加载：查看完邻接的dbd信息后，对比本地，然后基于本地未知的lsa进行查询；

                        使用lsr 向对端查询，对端使用lsu来传输这些lsa信息，本地收到后需要

                        lsack来进去确认；

Full：邻接关系建立的标志；  意味着邻接间，数据库同步（一致）

三、Ospf的工作过程

启动配置完成后，邻居间开始收发hello包；hello包中将携带本地及本地所有已知邻居的rid；之后生成邻居表；邻居间需要关注是否可以成为邻接的条件；若不能建立为邻接，将保持为邻居关系，仅hello包周期保活即可；

若可以建立邻接关系；将使用DBD进行本地数据库目录的对比；之后基于对比的结果，使用LSR/LSU/LSack来获取本地未知的LSA信息；使邻接关系间数据库（lsdb）完成同步（一致），生成数据库表；

之后本地基于lsdb，使用spf算法，生成有向图—>最短路径树——＞计算本地到达所有未知网段的最短路径，将其加载到本地路由表中；收敛完成；

收敛完成后，邻居和邻接关系间均hello每10s保活；每30min一次邻接关系间周期数据库比对，保障一致；

结构突变：

1. 新增网段
2. 断开网段
3. 无法沟通：dead time 为hello time的4倍；在4次周期内未收到对端的hello包，将断开与其邻居关系；删除通过该邻居计算所得路由；

lsdb：链路状态数据库 – 所有lsa的集合

四、Ospf基础配置

[r1]ospf 1 router-id 1.1.1.1  

启动时可以定义进程号、RID；默认进程1，RID--格式为IPV4地址，全网唯一； 手工--》环回接口最大数值--》物理接口最大数值

[r1-ospf-1]

宣告的作用：1、激活-- 可以收发ospf的信息 

                     2、被选中接口的拓扑信息可以共享给邻接

                     3、区域划分

[r1-ospf-1]area  0

[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network  1.1.1.1 0.0.0.0

[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 12.1.1.0 0.0.0.255

ospf在宣告时，需要使用反掩码，来匹配宣告的地址范围

区域划分规则：

1. 星型结构 --- 编号0骨干区域（中心），大于0为非骨干区域（分支）

                非骨干区域必须直连骨干区域；

    2、必须存在ABR --- 区域边界路由器  两个区域间互联的设备

启动配置完成后，邻居间收发hello包；建立邻居关系，生成邻居表：

[r2]display  ospf peer  查看邻居关系

[r2]display  ospf peer  brief   查看邻居简表

邻居关系建立后，关注条件；匹配失败，保持为邻居关系，仅hello包周期保活；匹配成功可以建立为邻接（毗邻）关系；邻接关系间，将使用DBD/LSR/LSU/LSack来获取本地未知的LSA信息；完整本地的LSDB （数据库表）；

[r2]display  ospf lsdb

当数据库同步完成后；本地基于SPF算法，将数据库转换为有向图，再将有向图转换为树型结构；之后基于树形结构，以本地为起到到达所有未知网段的最短路径，加载到路由表中；

display  ip routing-table protocol  ospf  查看ospf路由

优先级为10；度量为cost值 ； cost值=开销值  

Ospf cost =  参考带宽/接口带宽     默认参考带宽为100M

ospf优选cost值之和最小，为最佳路径；若两条链路cost值之和相同，等开销负载均衡；

若接口带宽大于参考带宽，cost为1；将可能导致选路不佳；建议修改默认的参考带宽：

[r1]ospf 1

[r1-ospf-1]bandwidth-reference ?

  INTEGER<1-2147483648>  The reference bandwidth (Mbits/s)

[r1-ospf-1]bandwidth-reference 1000

切记：若修改参考带宽，全网需修改的一致；

五、扩展配置

1、DR/BDR选举

邻居成为邻接关系的条件；与网络类型有关；

网络类型：

点到点--在一个网段内只能存在两个节点 -- 串线链路

MA--多路访问-在一个网段内的节点数量不限制；不是当下连接了几个节点；而是该网络类型允许最终连接多个节点；--以太网

点到点网络邻居关系直接成为邻接关系；在MA网络中，将进行DR/BDR选举；在一个网段中仅DR/BDR与其他路由器为邻接关系；非DR/BDR之间为邻居关系；

选举规则：

1、先比较该网段所有参选设备接口的优先级，越大越优；

        默认优先级为1；取值范围0-255，0标识不参选

2、若所有参选者优先级相同，比较参选设备的RID，数值大优；

干涉选举：

1、DR优先级最大，BDR次大 -- 切记ospf的选举是非抢占性的；故在修改完优先级后，需要所有路由器重启OSPF进程；

[r2]interface GigabitEthernet 0/0/0

[r2-GigabitEthernet0/0/0]ospf dr-priority  3  修改接口优先级

reset ospf process   重启ospf进程

Warning: The OSPF process will be reset. Continue? [Y/N]:y

2、DR优先级修改为最大，BDR次大；其他设备修改为0；无需重启进程

2、区域汇总

OSPF协议不支持接口汇总；只能在ABR上将a区域拓扑计算所得路由，共享给B区域时进行汇总；

[r2]ospf 1

[r2-ospf-1]area  0

[r2-ospf-1-area-0.0.0.0]abr-summary 1.1.0.0 255.252.0.0

R2为一台连接区域0和其他区域的ABR；以上操作为，R2将通过区域0学习到的拓扑计算所得的路由，传递给其他区域时进行汇总，汇总网段1.1.0.0/22

3、被动接口(沉默接口)

仅接收不发送路由协议信息；用于连接用户终端的接口，不得用于连接邻居路由器的接口，否则无法建立邻居关系；

[r2]ospf 1

[r2-ospf-1]silent-interface GigabitEthernet 0/0/0

4、认证（接口认证）

在直连邻居或邻接的接口上配置，保障更新的安全

[r1-GigabitEthernet0/0/1]ospf authentication-mode md5  1 cipher 123456

模式、编号、密码要求邻居间一致

5、加快收敛

邻居间计时器  10s hello time  40s dead time  

邻居间，修改本端的hello time，本端的dead time自动4被关系匹配；但ospf中邻居间的hello time和dead time必须完全一致，否则无法建立邻居关系；

[r1]interface GigabitEthernet 0/0/0

[r1-GigabitEthernet0/0/0]ospf timer  hello 5

6、缺省路由

边界路由器上配置后，将自动向内网下放一条缺省路由，之后内网设备将自动生成缺省路由指向边界

[r4]ospf 1

[r4-ospf-1]default-route-advertise always