第七章：OSPF

静态路由和动态路由的优缺点：

静态路由：由网络管理员手工配置的路由信息

优点：把控股度高

缺点：配置量大；当新增网段或者减少网段，无法自动收

动态路由：所有路由器运行相同的路由协议，路由器之间沟通，交流，最终计算出到达未知网段的路由信息。

优点：基于网络拓扑的变更进行实时收敛

常见的IGP协议和EGP协议

AS --- 自治系统 --- 由单一组织或者机构所构建的一部分网络

IGP --- 内部网关协议 --- AS内部

常见：ospf（市场占比60%-80%），RIP，IS-IS（相当于简化的ospf），EIGRP

EGP --- 外部网关协议 --- AS之间

常见：BGP

IGP协议可以基于算法进行分类

1，距离矢量型协议 --- RIP --- 贝尔曼·福特算法 --- 直接发送路由条目 --- “依据传闻的路由协

议”

2，链路状态型协议 --- OSPF，IS-IS --- SPF算法（最短路径优先算法） --- 传递的是拓扑信息（LSA --- 链路状态通告）

IGP协议较优的特点： 选路佳，收敛快，资源占用少

RIP  VS  OSPF：

1，RIP是以跳数作为开销值的评判标准，OSPF是以带宽作为开销值的评判标准，OSPF计算出的路径不会存在环路

2，因为OSPF的计时器时间更短，所以收敛速度更快

RIP计时器：

①：周期更新计时器（30s）

②：失效计时器（180s）

③：垃圾收集计时器（120s，开销值变为16，不可达，但是还是会周期发送，也就是所谓的带毒传输，120s之后彻底删除）

OSPF计时器：

①：hello时间：10s

②：death时间：40s

3，从单个数据包的角度来看，RIP的资源占用量并不大，但是，因为他存在高频的周期更新，所以，从 整体的角度，资源占用量较大；OSPF单个数据包的资源占用远远大于RIP，但是，因为其并没有像RIP一 样高频的周期更新，且存在很多减少资源占用的机制，所以，从整体的角度看，OSPF资源占用略小于 RIP

RIP：RIPV1（没有问世，“胎死腹中”，广播发送），RIPV2（组播发送） --- IPV4

RIPNG --- IPV6

OSPF：OSPFV1，OSPFV2 --- IPV4

OSPFV3 --- IPV6

RIP与OSPF的区别：

RIPV2和OSPFV2的相同点：

1、OSPFV2和RIPV2一样都是无类别的路由协议，都支持VLSM和CIDR

无类别指在传递路由信息时携带子网掩码

有类别：指的就是A、B、C、D类地址，简单的说就是不带子网掩码的地址               

无类别：带子网掩码

思考：OSPF传递的就不是路由信息，为什么也叫无类别路由协议？

2、OSPFV2和RIPV2一样，都是以组播发送信息

RIPV2 ： 224.0.0.9 ---  0100-5e00-0009

OSPFV2： 224.0.0.5 和 224.0.0.6

（在OSPF中，所有设备都监听224.0.0.5，只有DR和BDR设备监听224.0.0.6）

组播发送的优点：解二层分装时如果不是给自己的数据包就可直接丢弃

而广播需要解到四层，相当于节省了资源

3，OSPFV2和RIPV2一样，都支持等开销负载均衡

RIP和OSPF的不同点：

RIPV2只能应用在中小型网络环境中，OPSFV2是可以应用在中大型网络环境中的 --- OSPF可以实

现结构化部署 --- 区域划分

区域划分的目的：区域内部传递拓扑信息，区域之间传递路由信息。

区域边界路由器 --- ABR --- 同时属于多个区域，一个接口对应一个区域，至少由一个接口对应

区域0中。

区域之间可以存在多个ABR设备，一个ABR设备也可以连接多个区域

区域划分的要求：

1，区域之间必须存在ABR设备

2，区域划分必须按照星型拓扑来进行划分 --- 中间的区域我们称为骨干区域

区域ID --- area id --- 32位二进制构成 --- 骨干区域的区域ID被定义为0

OSPF的数据包

1、hello包，DBD包，LSR包，LSU包，LSACK包

①：hello包 -- 周期性的发现，建立以及保活邻居关系

        hello时间 --- 10s（30s）

        Dead time --- 4倍周期时间

        RID --- 路由器的身份标识

        1，手工配置 --- 1，全网唯一；2，格式统一 --- 统一按照IP地址的格式来配置

        2，自动生成：

                1，优先选择设备环回接口的ip地址，如果存在多个环回接口，则优先选择其中数值最

                大的IP地址作为RID。

                2，如果设备没有环回接口，则选择物理接口的IP地址作为RID，如果物理接口存在多

                个，则选择其中数值最大的作为RID。

2、DBD --- 数据库描述报文 --- LSDB --- 链路状态数据库 --- LSA（可以理解为菜单）

3、LSR --- 链路状态请求报文 --- 基于未知的LSA进行请求（理解为点菜结果）

4、LSU --- 链路状态更新报文 --- 真正携带LSA的数据包（上菜）

5、LSACK --- 链路状态确认报文 --- 确认包（确认吃完，结账）

OSPF依然存在30min一次的周期更新

OSPF的状态机

Two-way（双向通信）状态 --- 标志着邻居关系的建立

（条件匹配）如果匹配成功，则可以进入到下一个状态；如果条件匹配失败，则将保持邻居关

系，周期性发送hello包保持邻居关系。

 

主从关系选举 --- 通过比较RID进行主从关系选举，RID大的为主，为主的可以优先选择LSA。

主从关系选举使用的是不携带数据的DBD包进行，主要是为了和邻居关系进行区分。
（注意：该过程用的是思科的流程图）

在华为体系中，主从关系选举更重要的一点为主的设备可以主导隐形确认

华为的DBD包的确认方法使用的是隐性确认

Down状态 --- 发送hello包之后进入到下一个状态

init（初始化）状态 --- 接收到hello包中存在自己本地RID，进入下一个状态

Two-way（双向通信）状态 --- 标志着邻居关系的建立

（条件匹配）如果条件匹配成功，则进入到下一个状态；如果条件匹配失败，则将停留在邻居状

态，仅使用hello包进行周期保活。

Exstart（预启动）状态 --- 使用未携带数据的DBD包，进行主从关系选举，为主的，可以优先挑

选LSA。

Exchange（准交换）状态 --- 通过携带数据的DBD包，交换LSDB摘要信息

Loading（加载）状态 --- 通过LSR/LSU/LSACK三种数据包，获取基于之前DBD包的未知LSA信

息

FULL（转发）状态 --- 标志着邻接关系的建立，只有邻接关系可以交换LSA信息，邻居关系仅能使

用hello包进行保活。

OSPF的工作过程

启动配置完成后，ospf向本地所有运行协议的接口以组播224.0.0.5的形式发送hello包，hello包中携 带自己本地的RID以及已知邻居的RID，如果收到hello包中存在自己本地的RID，则建立邻居关系。 将邻居关系记录在一张表中 --- 邻居表 。

邻居建立完成后，将进行条件匹配，条件匹配失败，则将停留在邻居关系，仅使用hello包进行周

期保活。

如果匹配成功，则开始建立邻接状态；首先使用未携带数据的DBD包进行主从关系选举，之后，

使用携带数据的DBD包共享数据库目录信息。之后使用LSR/LSU/LSACK数据包获取未知的LSA信息。

完成自己本地数据库的建立，生成 数据库表 --- LSDB。

最后，基于本地的链路状态数据库，使用SPF算法生成有向图和最短路径树，计算出到达未知网段

的路由信息，将这些路由信息放到 路由表 中。

收敛完成后，使用hello包进行周期保活；每30min进行一次周期更新。

结构突变：

1，突然新增一个网段：触发更新，第一时间将变更信息发送出去，需要LSACK进行确认。

2，突然断开一个网段：触发更新，第一时间将变更信息发送出去，需要LSACK进行确认。

3，无法沟通 --- 40S死亡时间

OSPF基础配置

4，OSPF的基本配置

1，启动OSPF进程

[r1]ospf 1 router-id 1.1.1.1

[r1-ospf-1]

2，创建区域

[r1-ospf-1]area 0

[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]

3，宣告

1，激活接口；2，发布路由

[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.1.1.0 0.0.0.255 --- 反掩码 --- 由连续的0和连续的1组成，0代

表不可变，1代表可变

COST = 参考带宽/ 真实带宽---参考带宽默认100Mbps

条件匹配

指定路由器 --- DR --- 在一个MA网络中，DR设备和其他设备保持邻接关系

备份指定路由器 --- BDR --- 在一个MA网络中，BDR设备和其他设备保持邻接关系

在一个MA网络中，如果DR和BDR都存在的情况下，则至少需要4台设备，才能看到邻居关系

DR和BDR实际上是一个接口的概念

条件匹配 --- 在MA网络中，如果所有设备都建立邻接关系，则可能造成大量的重复更新，所以，需要 进行DR/BDR的选举，所有DROther之间仅保持邻居关系。

DR和BDR的选举

1，先比较接口的优先级，优先选择接口优先级最大的为DR设备，次大的为BDR。

（注意，DR和BDR实际上是分两轮选举出来的）

优先级 --- 8位二进制构成 --- 0 - 255，初始默认值为1

如果将某个接口的优先级设置为0，则代表该接口放弃DR和BDR的选举

[r1-GigabitEthernet0/0/0]ospf dr-priority ?

INTEGER<0-255> Router priority value

[r1-GigabitEthernet0/0/0]ospf dr-priority

2，如果优先级相同，则比较设备的RID，优先选择RID大的设备对应的接口为DR，次大的设备所

对应的接口为BDR

OSPF的DR选举默认是非抢占模式的，选举时间最长为40s（死亡时间）