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5.動態路由OSPF

1.OSPF的優勢

1.OSPF

開放式最短路徑優先協議

2.選路

因為OSPF是鏈路狀態型協議，他是收集拓撲信息之后將圖形結構通過SPF算法轉換成為樹形結構，這樣的好處是計算出來的路徑不會有環路，并且，其是以帶寬作為開銷的評判標準。所以OSPF此項優于RIP

3.收斂

OSPF的計時器時間也短于RIP，所以收斂速度優于RIP

4.占用資源

從單個的數據包角度來說，因為RIP傳遞的是路由信息，所以，其資源占用并不大，而OSPF需要傳遞拓撲信息，則單個數據包資源占用大于RIP。但是，OSPF并沒有像RIP一樣高頻的周期更新，并且，設計者設計了很多針對資源占用的優化機制，所以從整體的角度看，OSPF資源占用略優于RIP。

2.RIPV2，OSPFV2對比

1.版本

RIP --- RIPV1，RIPV2 ---- IP RIPNG ---- IPV6

OSPF ---- OSPFV1（實驗室階段夭折），OSPFV2 ---- IPV4 OSPFV3 ---- IPV6

2.相同點(缺)

1，OSPFV2和RIPV2一樣，都是無類別的路由協議，都支持VLSM和CIDR

2，OSPFV2和RIPV2一樣，都是使用組播發送信息。 ---- 224.0.0.5和224.0.0.6 -------兩個組播地址

224.0.0.5----以組播224.0.0.5的形式發送hello包------OSPF進行監聽----所以路由設備都會接收hello包；224.0.0.6------監聽DR和BDR設備

的組播地址--------只有建立鄰接關系的路由設備才會接收。

3，OSPFV2和RIPV2一樣，都支持等開銷負載均衡

3.不同點

RIP協議只能應用在中小型網絡環境中，而OSPF可以應用在中大型網絡環境中

4.區域

區域劃分： OSPF為了適應中大型網絡的環境，需要進行結構化部署。

如果只存在一個區域，這樣子的OSPF網絡我們稱為單區域OSPF網絡。

如果存在多個區域，這樣的OSPF網絡我們稱為多區域OSPF網絡。

區域劃分的目的：區域內部傳遞拓撲信息，區域之間傳遞路由信息 --- 鏈路狀態型協議的距離矢量特征。

區域邊界設備 ： ABR ----其中一個必須宣告在區域0, 同時屬于多個區域，一個接口屬于一個區域。

區域之間可以存在多個ABR設備，一個ABR設備也可以屬于多個區域

區域劃分的要求 ：1，區域之間必須存在ABR設備。2，區域劃分必須按照星型拓撲結構劃分。 ---- 中間的區域稱為骨干區域，其余非骨干,area 0（骨干區域的編號）==area 0.0.0.0 area 255 =area 0.0.0.255

區域需要圍繞中間骨干區域進行劃分，如果沒有圍繞中間區域，則這個區域便沒有連接上處于隔離狀態。

區域ID：為了方便對區域進行管理，我們給每一個區域設計了一個區域ID來進行標識 --- 由32位二進制構成 ---- 該參數可以使用兩種格式

來進行表示，十進制格式和點分十進制格式。 --- 骨干區域的區域ID被定義為0。

3.OSPF的數據包類型

helllo包-------- 用周期性的發現，建立以及保活鄰居關系（確認該信息沒有失效）

hello時間 --- 10S

Dead time --- 4倍的hello時間 --- 40s-------死亡時間-------即判定是否是失效信息

RID（路由IP） --- 區分和標識OSPF網絡中不同的路由器

1，全網唯一；2，格式統一 --- 采用IP地址的格式 --- 32位二進制構成，以點分十進制來進行表示

1，手工配置：只需要滿足以上兩個條件即可

2，自動獲取：首先，如果設備上配置有環回接口，則選擇其中最大的IP地址作為自己的RID。如果沒有環回接口，則在自己

的物理接口中選擇最大的IP地址作為自己的RID。最大的IP地址是將IP從前往后進行比較，選擇大的IP-----192.168.1.1和 192.168.2.1選擇2.1的IP

DBD包--------數據庫描述報文 --- 鏈路狀態數據庫收集LSA（鏈路狀態通告） --- 數據庫描述報文=鏈路狀態數據庫中LSA的目錄-----“菜單”

隱性確認-----

LSR包----------鏈路狀態請求報文 --- 基于DBD包，請求未知的LSA信息---------“點菜”

LSU包----------鏈路狀態更新報文 --- 真正攜帶LSA的數據包------------“上菜”

LSACK包-------鏈路狀態確認報文 --- 確認包----------“確認菜是否上對”

顯性確認-------

OSPF存在每30MIN一次的周期更新

4.OSPF的狀態機

Down狀態 --- 發送hello包之后，然后就會進入到下一個狀態------Init（初始化）狀態

Init（初始化）狀態 --- 在收到hello包中存在自己本地的RID則，進入到下一個狀態-----Two-way（雙向通信）狀態

Two-way（雙向通信）狀態 --- 標志著鄰居關系的建立。（條件匹配----篩選是否符合）失敗，則停留在鄰居狀態，僅使用Hello包進行周期保活。匹配成功，則進入到下一個狀態------Exstart（預啟動）狀態
?

Exstart（預啟動）狀態 --- 通過使用未攜帶數據的DBD包來進行主從關系的選舉，比較RID，RID大的為主，為主的可以優先

獲取LSA。主從關系選舉目的是為了錯開LSA的交換過程，減少同一時間的資源占用。

Exchange（啟動進行交換）狀態 --- 通過使用攜帶數據的DBD包來交換LSDB的摘要信息

DBD包------數據庫描述報文 --- 鏈路狀態數據庫收集LSA（鏈路狀態通告） --- 數據庫描述報文=鏈路狀態數據庫中LSA的目錄

Loading（加載）狀態 --- 通過使用LSR，LSU，LSACK包來獲取未知的LSA信息

LSR包----------鏈路狀態請求報文 --- 基于DBD包，請求未知的LSA信息---------“點菜”

LSU包----------鏈路狀態更新報文 --- 真正攜帶LSA的數據包------------“上菜”

LSACK包-------鏈路狀態確認報文 --- 確認包----------“確認菜是否上對”

FULL（轉發）狀態 --- 標志著鄰接關系的建立。只有鄰接狀態，才會交換LSA信息，而鄰居狀態僅收發hello包進行周期的保活。

5.OSPF的工作過程

1.順利的過程

1.啟動配置完成后，OSPF向本地所有運行協議的接口以組播224.0.0.5的形式發送hello包。hello包中需要攜帶本地已知鄰居的RID，之后，建立鄰居關系。我們會將所有的鄰居關系收集到本地的一張表中 --- 鄰居表。

2.鄰居表建立完成之后進行條件匹配（OSPF拓展），失敗則停留在鄰居關系，僅使用hello包保活。成功則開始建立鄰接關系。

3.首先使用未攜帶數據的DBD包進行主從關系選舉。之后，使用攜帶數據的DBD包共享數據庫目錄信息，使用LSR/LSU/LSACK來獲取未知的LSA信息,完成數據庫的建立 --- LSDB --- 數據庫表（主路由器會優先進入下一個狀態，會優先發送摘要進行比對，比對之后，會請求自己本地沒有的lsa信息。對端會發送真正攜帶lsa信息的LSU包，會利用LSACK進行確認。本地的鏈路狀態數據庫建立完成，生成本地鏈路數據庫表。）。

4.最后，基于本地的鏈路狀態數據庫生成有向圖，使用SPF算法計算最短路徑樹，計算出到達未知網段的路由信息，加載路由表中。

5.收斂完成后，依然每10s使用hello包進行保活。每30min進行一次周期更新。

2.不順利過程

結構突變

1，突然新增一個網段 --- 觸發更新，第一時間將變更信息通過LSU包發布出去，需要ACK確認

2，突然斷開一個網段 --- 觸發更新，第一時間將變更信息通過LSU包發布出去，需要ACK確認

3，無法通信 ---- dead time

6.OSPF基本配置命令

1.啟動OSPF進程

啟動前路由網關IP該配置還是要配置，不能省。

[r1】ospf 1 router-id 1.1.1.1               // 手工配置RID，RID沒有過多要求，隨便配置
[r1-ospf-1]

2.創建區域

[r1-ospf-1]area 0
[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]

3.宣告

宣告的作用：1，激活接口；2，發布路由

中間的是需要宣告的IP網段

反掩碼（最后的是掩碼） --- 由連續的0和連續1組成。0對應為不可變位，1對應可變位-------對宣告網段進行精準變大變小

0.0.0.0代表精準宣告，不可變，可精準宣告一個接口IP（RIP的宣告是只能是一個網段）

[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.1.1.0   0.0.0.255 --- 0對應為不可變位，1對應可變位
[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 12.0.0.1   0.0.0.0-----0.0.0.0代表精準宣告，不可變，可精準宣告一個接口IP

4.查看鄰居表

[r1]display ospf peer

5.查看鄰居表簡表

[r2]display ospf peer brief

6.查看數據庫表

存儲著LSA數據的數據庫=地圖

[r1]display ospf lsdb

7. 展開一條LSA

某條LSA信息相當于地圖里的某一條路徑的信息

[r1]display ospf lsdb router 2.2.2.2  //router 2.2.2.2這兩個數據分別數據庫表中的前兩豎的信息，用來鎖定是哪一條LSA信息

8.查看路由表

[r2]display  ip routing-table 

9.優先級

（優先級）pre： OSPF在華為體系中默認的優先級為10--------------靜態路由默認優先級為60------------優先級數值越大優先級越小

Pre --- 優先級 --- 如果到達同一個目標網段存在多條路由時，則將比較他們的優先級，僅加載優先級最大的到路由表中 --- 優先級數值越大，優先級越低 --- 0 - 255 ---- 靜態路由的默認優先級：60

10.更改帶寬

以帶寬作為開銷的評判標準

COST = 參考帶寬 / 真實帶寬 ---- 華為體系內，參考帶寬的默認值為100Mbps

有兩條路線，上面的路線3跳但是是1000M速度，下面兩跳但是是100M,如果計算出來是一個小于1的數（上面是1000Mbps，則計算的值為100/1000=0.1<1），則直接為1，如果是一個大于1的小數，則直接取整數部分，此時明明上面路線更快，但是計算出來上面路線值卻為3，下面路線卻為2，最終選擇了下面沒有這么快的類路線；所以為了可以更合理的選取，就可以通過更改默認值實現。

[r1-ospf-1]bandwidth-reference 1000				//（1000不是固定值，而是更改的默認值）

更改后上面路線的值為3，下面的為20，最終實現了選擇最有效的路線

7.OSPF的條件匹配

1.條件匹配

鄰居表建立完成之后進行條件匹配，失敗則停留在鄰居關系，僅使用hello包保活。成功則開始建立鄰接關系。

在一個廣播域中，若所有的設備均建立鄰接關系，將會出現大量的重復更新，所以需要進行DR/BDR選舉，所有DROther之間僅維持鄰居

關系即可。（為了防止設備之間過多鄰接而導致造成信息過多重復，浪費資源的結果）

2.指定路由器

DR（接口）--------在一個廣播域內，DR與其余所以設備建立鄰接關系。在這一個廣播域內其他設備之間不再建立鄰接關系。

3.備份指定路由器

BDR（備份；也是接口）-------在一個廣播域內，DR與其余所以設備建立鄰接關系。作為DR的備份，在DR不工作錯誤時，進行替代。

這個圖中r3是DR設備

4.DR,BDR的選舉

1.先比較優先級，選擇優先級大的作為DR設備。選擇完DR之后，剩余設備繼續比較，選擇優先級最大的作為BDR設備，優先級默認情況

下都為1。如果將一個接口的優先級改為0，則代表該接口放棄DR和BDR選舉

2.如果優先級相同，則比較RID，RID大的設備所對應的接口為DR。選擇完DR之后，剩余設備繼續比較，RID大的設備所對應的接口BDR

3.DR/BDR的選舉是非搶占模式的。即一旦選舉成功，則不會因為后來加入設備而重新選舉。選舉時間為死亡時間。

4.優先級默認情況下都為1。如果將一個接口的優先級改為0，則代表該接口放棄DR和BDR選舉

5.然后所有設備重啟在40s內重新選舉生效，是重啟后40s（最大時間，可能1s，2s）內重新進行選舉

5.修改優先級

優先級默認情況下都為1。如果將一個接口的優先級改為0，則代表該接口放棄DR和BDR選舉

要想沒有BDR設備，就需要將所有路由器修改優先級為0；因為將將要成為DR設備更改優先級為更大后，該設備是會成為DR設備，但是依舊不會停止選舉BDR設備，因為那些剩余路由器在優先級相同情況下會比較IP大小來選舉BDR，只有將區域內所有除DR設備的設備優先級改為0，放棄選舉才不會有BDR設備

[r1-GigabitEthernet0/0/0]ospf dr-priority ?INTEGER<0-255> Router priority value            //0-255是優先級范圍選取
[r1-GigabitEthernet0/0/0]ospf dr-priority 10

6.重啟OSPF進程

然后所有設備重啟后最大時間40s內重新選舉生效

<r1>reset ospf 1 process

7.是否鄰接關系建立

<r4>
Oct 19 2023 22:23:51-08:00 r4 %%01OSPF/4/NBR_CHANGE_E(l)[0]:Neighbor changes eve
nt: neighbor status changed. (ProcessId=256, NeighborAddress=130.1.168.192, Neig
hborEvent=HelloReceived, NeighborPreviousState=Down, NeighborCurrentState=Init) 
?
<r4>
Oct 19 2023 22:23:51-08:00 r4 %%01OSPF/4/NBR_CHANGE_E(l)[1]:Neighbor changes eve
nt: neighbor status changed. (ProcessId=256, NeighborAddress=130.1.168.192, Neig
hborEvent=2WayReceived, NeighborPreviousState=Init, NeighborCurrentState=2Way) 
<r4>
Oct 19 2023 22:23:51-08:00 r4 %%01OSPF/4/NBR_CHANGE_E(l)[2]:Neighbor changes eve
nt: neighbor status changed. (ProcessId=256, NeighborAddress=130.1.168.192, Neig
hborEvent=AdjOk?, NeighborPreviousState=2Way, NeighborCurrentState=ExStart) 
<r4>
Oct 19 2023 22:23:52-08:00 r4 %%01OSPF/4/NBR_CHANGE_E(l)[3]:Neighbor changes eve
nt: neighbor status changed. (ProcessId=256, NeighborAddress=130.1.168.192, Neig
hborEvent=NegotiationDone, NeighborPreviousState=ExStart, NeighborCurrentState=E
xchange) 
<r4>
Oct 19 2023 22:23:52-08:00 r4 %%01OSPF/4/NBR_CHANGE_E(l)[4]:Neighbor changes eve
nt: neighbor status changed. (ProcessId=256, NeighborAddress=130.1.168.192, Neig
hborEvent=ExchangeDone, NeighborPreviousState=Exchange, NeighborCurrentState=Loa
ding) 
<r4>
Oct 19 2023 22:23:52-08:00 r4 %%01OSPF/4/NBR_CHANGE_E(l)[5]:Neighbor changes eve
nt: neighbor status changed. (ProcessId=256, NeighborAddress=130.1.168.192, Neig
hborEvent=LoadingDone, NeighborPreviousState=Loading, NeighborCurrentState=Full)

NeighborCurrentState=Full--------建立成功-----建立成功會出現上面一段話

一般建立成功都會出現上面一段話

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