一、OSPF 基礎特性
1. 技術背景（對比 RIP）
- RIP 的缺陷：最大跳數 15 限制、周期性發送全路由表（占用帶寬）、收斂慢、以跳數為度量值、易產生環路、30 秒更新間隔。
- OSPF 的改進：無跳數限制（支持大規模組網）、組播更新變化的路由信息、收斂快（觸發更新）、以 Cost 為度量值、用 SPF 算法防環、30 分鐘周期性更新 LSA（鏈路狀態通告）。
2. 核心特點
- 傳遞拓撲信息和路由信息（RIP 僅傳遞路由表）。
- 協議號為 89，報文直接封裝在 IP 報文中。
- 廣泛應用于互聯網，是主流路由協議。
二、OSPF 核心組件?
1. 三張關鍵表
- 鄰居表：記錄鄰居路由器的狀態和關系（如鄰居 ID、地址、狀態）。
- 拓撲表（LSDB，鏈路狀態數據庫）：存儲全網鏈路狀態信息（LSA），是 SPF 算法計算路由的基礎。
- 路由表：由 SPF 算法計算生成，記錄最優路由（通過
dis ip routing-table pro ospf查看）。
2. 五種報文類型
| 報文類型 | 類型值 | 作用 | 關鍵字段 / 特性 |
|---|---|---|---|
| Hello 報文 | 1 | 發現 / 建立 / 保活鄰居關系 | 包含網絡掩碼、Hello 間隔（默認 10s）、Dead 間隔（默認 40s）、DR/BDR 信息、鄰居 Router-ID 等；組播地址 224.0.0.5。 |
| DBD（數據庫描述報文） | 2 | 交換 LSDB 中 LSA 的摘要信息 | 含 LSA 頭部（摘要）、DD 序列號（確保傳輸有序）、主從標識（Master 由 Router-ID 大的路由器擔任）。 |
| LSR（鏈路狀態請求報文） | 3 | 請求本地缺少或更新的 LSA | 攜帶 “LSA 三元組”（鏈路狀態類型、鏈路狀態 ID、通告路由器），唯一標識需請求的 LSA。 |
| LSU（鏈路狀態更新報文） | 4 | 發送請求的完整 LSA | 可包含多個 LSA；MA 網絡中，DROTHER 向 224.0.0.6（DR/BDR 監聽）發送，DR 再向 224.0.0.5（所有 OSPF 路由器監聽）泛洪。 |
| LSAck（鏈路狀態確認報文） | 5 | 確認收到 LSU | 包含需確認的 LSA 頭部（20 字節 / 個）。 |
3. LSA（鏈路狀態通告）
（1）LSA 頭部（20 字節）
- 包含：鏈路狀態類型、老化時間（最大 3600s，1800s 周期歸零）、鏈路狀態 ID、通告路由器（Router-ID）、序列號（判斷新舊）、校驗和等。
（2）6 種核心 LSA 類型
| 類型 | 名稱 | 通告者 | 傳輸范圍 | 描述內容 |
|---|---|---|---|---|
| Type 1 | 路由器 LSA | 所有路由器 | 本區域內 | 描述路由器直連鏈路（類型、Cost 等），含鏈路 ID、鏈路數據、鏈路類型（如 P2P、廣播網、末梢網）。 |
| Type 2 | 網絡 LSA | DR（指定路由器） | 本區域內 | 描述廣播 / NBMA 網絡中所有路由器的鏈路及掩碼，LS ID 為 DR 的 IP 地址。 |
| Type 3 | 網絡匯總 LSA | ABR（區域邊界路由器） | 跨區域（僅相鄰區域） | 描述其他區域的網段路由，以子網形式傳播。 |
| Type 4 | ASBR 匯總 LSA | ABR | 全 OSPF 域 | 描述 ASBR（自治系統邊界路由器）的位置，LS ID 為 ASBR 的 Router-ID。 |
| Type 5 | AS 外部 LSA | ASBR | 全 OSPF 域（特殊區域除外） | 描述引入的外部路由（如其他 AS 的路由）。 |
| Type 7 | NSSA 外部 LSA | NSSA 區域的 ASBR | 僅 NSSA/Totally NSSA 區域 | 描述 NSSA 區域引入的外部路由，ABR 會將其轉換為 Type 5 LSA 通告到其他區域。 |
三、OSPF 工作機制?
1. 鄰居與鄰接關系建立
- 鄰居關系：通過 Hello 報文交互，雙方互相發現（狀態為 2-way）。
- 鄰接關系：鄰居間同步 LSDB 后形成（狀態為 Full），僅在需要交換 LSA 的路由器間建立（如 DR 與所有路由器、BDR 與所有路由器）。
2. DR/BDR 選舉（廣播 / NBMA 網絡）
- 目的：減少鄰接關系數量（避免 n (n-1)/2 的復雜度），優化路由信息交換。
- 規則：優先級（0-255，默認 1）高者優先；優先級相同則 Router-ID 大的優先。
- 特性：無搶占性，需原 DR/BDR 失效或重置 OSPF 進程才會重新選舉。
- 關系：DR 與 BDR、DR 與 DROTHER（非 DR/BDR）、BDR 與 DROTHER 為鄰接關系；DROTHER 之間僅為鄰居關系（2-way）。
3. 工作流程
- 建立鄰居：通過 Hello 報文確認可達性，選舉 DR/BDR。
- 同步 LSDB：鄰接路由器交換 DBD（LSA 摘要）→ 發送 LSR 請求缺失 LSA → 用 LSU 發送完整 LSA → 用 LSAck 確認。
- 計算路由：基于 LSDB，通過 SPF 算法計算最短路徑，生成路由表。
4. 狀態機（鄰居 / 鄰接關系轉換）
- 鄰居狀態：Down（初始）→ Init（收到 Hello 但未確認）→ 2-way（雙方確認，穩定狀態）。
- 鄰接狀態：Exstart（協商主從）→ Exchange（交換 LSA 摘要）→ Loading（請求 / 接收 LSA）→ Full（LSDB 同步，穩定狀態）。
- 關鍵條件：2-way 需 Router-ID 無沖突、掩碼 / 區域 ID/Hello 間隔 / Dead 間隔一致；Full 需 MTU 一致、網絡類型一致。
?四、區域劃分與特殊區域
1. 基本區域規則
- 骨干區域（Area 0）：所有非骨干區域必須與之直接相連，避免區域間環路。
- 非骨干區域：不能直接相連，需通過骨干區域通信。
- 路由器類型：IR（區域內）、BR（骨干）、ABR（連接骨干與非骨干）、ASBR（連接外部 AS）。
2. 特殊區域（減少 LSA 泛洪，優化路由表）
| 區域類型 | 特征 | 禁止的 LSA | 缺省路由 | 配置命令 |
|---|---|---|---|---|
| Stub（末梢區域） | 無 ASBR，不接收外部路由 | Type 4/5 | ABR 自動下發 Type 3 缺省（優先級 10） | area X stub |
| Totally Stub（完全末梢） | 不接收外部及其他區域路由 | Type 3/4/5 | ABR 自動下發 Type 3 缺省 | area X stub no-summary |
| NSSA（非純末梢） | 有 ASBR，可引入外部路由（Type 7） | Type 4/5 | 華為自動下發 Type 7 缺省（優先級 150） | area X nssa |
| Totally NSSA（完全非純末梢） | 不接收其他區域及外部路由（除本區域引入） | Type 3/4/5 | ABR 下發 Type 3 缺省 | area X nssa no-summary |
五、路由聚合與防環
1. 路由聚合（手動聚合 LSA，減少路由條目）
- ABR 聚合（Type 3 LSA）：在 ABR 上對區域內路由聚合后發布到其他區域，命令：
area X abr-summary 網絡地址 掩碼。 - ASBR 聚合（Type 5/7 LSA）：在 ASBR 上對引入的外部路由聚合，命令：
asbr-summary 網絡地址 掩碼。 - 聚合后會生成黑洞路由，防止環路。
2. 防環機制
- 區域內：通過 SPF 算法（最短路徑優先）計算無環路由。
- 區域間：嚴格遵循 “非骨干區域必須連接骨干區域” 的劃分原則，避免環路。
六、高級配置與優化
1. 網絡類型（影響 DR 選舉、報文發送方式）
| 網絡類型 | 適用場景 | DR/BDR 選舉 | Hello 間隔 | Dead 間隔 | 報文發送方式 |
|---|---|---|---|---|---|
| Broadcast（廣播） | 以太網 | 是 | 10s | 40s | 組播（224.0.0.5） |
| P2P（點到點） | PPP 鏈路 | 否 | 10s | 40s | 組播 |
| NBMA（非廣播多點可達） | 幀中繼 | 是 | 30s | 120s | 單播（需手動指定鄰居） |
| P2MP（點到多點） | 手動配置（如從 NBMA 轉換） | 否 | 30s | 120s | 模擬組播（需手動指定鄰居） |
2. 安全與過濾
- 認證：區域認證（
area X authentication-mode md5 密鑰）、接口認證（interface X ospf authentication-mode md5 密鑰），接口認證優先級更高。 - 靜默接口：禁止接口發送 OSPF 報文（
silent-interface 接口），避免路由信息泄露。 - 路由過濾：通過 ACL 在進口（
filter-policy ACL import）或出口（area X filter ACL export）過濾 LSA，影響下游路由。
3. 收斂優化
- 調整 Hello 間隔（
ospf timer hello X）和 Dead 間隔（ospf timer dead X）。 - 修改重傳時間（默認 5s，
ospf timer retransmit X）。 - 統一參考帶寬（
bandwidth-reference X），確保 Cost 計算準確（Cost = 參考帶寬 / 鏈路帶寬，默認參考帶寬 100M）。
4. 缺省路由
- Type 3 缺省：特殊區域（Stub/Totally Stub）由 ABR 自動下發。
- Type 5 缺省：ASBR 手動配置（
default-route-advertise），優先級 150。 - Type 7 缺省：NSSA 區域由 ABR 下發（華為自動，華三需手動）。
七、常見問題與故障
- 鄰居關系建立失敗：Router-ID 沖突、區域 ID 不一致、認證密碼不匹配、掩碼 / Hello 間隔 / Dead 間隔不一致、特殊區域標記不一致、無 DR（所有路由器優先級為 0）。
- 鄰接狀態卡殼：MTU 不一致（卡在 Exstart/Exchange）、網絡類型不一致（狀態 Full 但無法學習路由）。
- LSA 更新異常：序列號或校驗和錯誤、老化時間超時（3600s）。
?
?
：以編程方式使用 sqLite，4 個函數，以及 sqLite 移植，合并編譯)
