華為網路設備學習-22（路由器OSPF-LSA及特殊詳解）

一、基本概念

OSPF協議的基本概念

OSPF是一種內部網關協議（IGP），主要用于在自治系統（AS）內部使路由器獲得遠端網絡的路由信息。OSPF是一種鏈路狀態路由協議，不直接傳遞路由表，而是通過交換鏈路狀態的描述信息來維護路由信息。每個啟用OSPF功能的路由器都會獨立維護一個LSDB，基于該數據庫中的鏈路狀態信息獨立計算路由?

OSPF協議的區域

OSPF由一個骨干區域（Area 0）?和一個或多個非骨干區域組成。

OSPF的5種報文

（1）Hello：建立和維護OSPF鄰居關系。【互相認識】

（2）DBD：鏈路狀態數據庫描述信息（描述LSDB中LSA頭部列表），OSPF鄰居第一次建立時才交換DBD，LSR。【交換名片】

（3）LSR：鏈路狀態請求。向OSPF鄰居請求特定的LSA。【提出請求】

（4）LSU：鏈路狀態更新（包含一條或多條LSA）。【回應請求】

（5）LSAck：對LSU中的LSA進行確認。【確認并結束】

OSPF的狀態 7種狀態

Down：鄰居狀態機的初始狀態，是指在過去的Dead-Interval時間內沒有收到對方的Hello報文。
Attempt：只適用于NBMA類型的接口，處于本狀態時，定期向那些手工配置的鄰居發送Hello報文。
Init：本狀態表示已經收到了鄰居的Hello報文，但是該報文中列出的鄰居中沒有包含我的Router ID（對方并沒有收到我發的Hello報文）。
2-Way：本狀態表示雙方互相收到了對端發送的Hello報文，建立了鄰居關系。在廣播和NBMA類型的網絡中，兩個接口狀態是DROther的路由器之間將停留在此狀態。其他情況狀態機將繼續轉入高級狀態。
Exstart：在此狀態下，路由器和它的鄰居之間通過互相交換DD報文（該報文并不包含實際的內容，只包含一些標志位）來決定發送時的主/從關系。建立主/從關系主要是為了保證在后續的DD報文交換中能夠有序的發送。
Exchange：路由器將本地的LSDB用DD報文來描述，并發給鄰居。
Loading：路由器發送LSR報文向鄰居請求對方的DD報文。
Full：在此狀態下，鄰居路由器的LSDB中所有的LSA本路由器全都有了。即本路由器和鄰居建立了鄰接（adjacency）狀態。

參考：https://support.huawei.com/enterprise/zh/doc/EDOC1100305532/b1d2f0dc

OSPF路由器選舉（DR和BDR）

一、路由器節點分類

??①DR（Designated Router）?：指定路由器，負責在該網絡中與其他路由器交換LSA，并代表該網絡向其他網絡發送LSA。
??②BDR（Backup Designated Router）?：備用指定路由器，作為DR的備份，當DR失效時，BDR能夠迅速接管DR的職責。BDR會監控DR 的狀態，并在當前DR發生故障時接替其角色。

DR和BDR是由同一網段中所有的路由器根據路由器優先級、Router ID通過HELLO報文選舉出來的。同一網段中???????只有一個DR和一個BDR?。網段的概念是指廣播域，或者說子網。

?二、路由器節點關系?

? ? ?為減小多路訪問網絡中OSPF流量，OSPF會選擇一個指定路由器（DR）和一個備份指定路由器（BDR）。當多路訪問網絡發生變化時，DR負責更新其他所有OSPF路由器。當前DR發生故障時，BDR接替DR。

? ? ? 每個網絡中只有一個DR和一個BDR?。在DR和BDR都存在的情況下，其他非DR和非BDR的設備（稱為DR-Other）只與DR和BDR建立鄰接關系，而不是與網絡中的每一臺設備都建立鄰接關系，這樣可以減少LSA的傳播數量，簡化網絡管理?

三、DR在OSPF協議中的具體作用：

?減少路由信息交換量?：通過選舉DR，其他路由器（DROther）只與DR交換鏈路狀態信息，而不是彼此之間直接交換，從而顯著減少了網絡中的路由信息交換量，降低了網絡負載和帶寬消耗。
?提高網絡的穩定性和收斂速度?：DR負責向其他路由器通告鏈路狀態的變化。當網絡拓撲發生變化時，DR能夠快速傳播更新信息，加快網絡的收斂速度，從而減少網絡中斷的時間，提高網絡的穩定性和可靠性。
?統一的信息源?：DR作為統一的信息源，確保所有路由器接收到的鏈路狀態信息是一致和準確的。這有助于避免由于多個路由器同時通告不同的信息而導致的混亂和不一致，從而維護了網絡的一致性和準確性。

OSPF路由器分類

AR?（Access Router）通常指的是接入路由器，它是網絡邊緣的設備，負責將局域網連接到廣域網。AR主要負責數據的接入和轉發，是用戶訪問互聯網的入口點?。
?ABR?（Area Border Router）是區域邊界路由器，它在OSPF（Open Shortest Path First）協議中起著重要作用。ABR位于不同的OSPF區域之間，連接一個或多個非骨干區域到骨干區域（Area 0）。負責將這些區域連接起來，實現區域間的路由交互。ABR的主要功能包括匯總和重新分發路由信息，確保區域間的路由選擇最優?。它匯總所屬區域的拓撲信息并通過Type3 LSA通告給其他區域。
?ASBR?：（Autonomous System border Router）自治系統邊界路由器。作為OSPF域與外部網絡（如RIP、BGP等）的網關，簡單來說就是IGP（內部網關協議）中跨協議進行路由重發布。通過路由重分發將外部路由注入OSPF系統，生成Type5 LSA通告整個自治系統。

LSA的基本概念

LSA是Link State Advertisement（鏈路狀態通告）的縮寫，是OSPF協議中用于描述網絡拓撲和鏈路狀態信息的分組。

下面介紹常見的六種LSA：

第1類??（Router LSA）

每臺運行OSPF協議的路由器都會產生，僅在所屬區域泛洪。

第2類?（Network LSA）

僅由?（Designated Router，DR）指定路由器產生，僅在所屬區域泛洪。指定路由器負責在所屬區域中與其他路由器交換LSA。

第3類?（Network Summary LSA）

由（Area Border Router，ABR?）區域邊界路由器產生，可以實現跨區域的路由交互。

注意：

只有（ABR?）區域邊界路由器才能產生第3類LSA（Network Summary LSA）。

OSPF規定所有區域之間的路由必須通過骨干區域（Area 0）傳播。由于該規定OSPF架構一般為以骨干區域（Area 0）為核心的星型結構

第4類? （ASBR?Summary LSA）

由（Area Border Router，ABR?）區域邊界路由器產生。指向（Autonomous System border Router，ASBR）自治系統邊界路由器。用于IGP（內部網關協議）中跨協議的路由重發布

注意：由于外部路由必定跨協議并且跨區域，故ABR和ASBR需要相互配合。通常情況下ABR會告知自治系統中其他路由如何指向ASBR

第5類? （?AS External LSA）

由（Autonomous System border Router，ASBR）自治系統邊界路由器產生，在OSPF協議自治系統區域內（包括骨干和其它區域）泛洪。用于IGP（內部網關協議）中跨協議的路由重發布

第7類

與第5類相似，但在OSPF協議自治系統區域內泛洪的區域受限。僅在（not-so-stubby?area）NSSA區域內泛洪，不能直接進入骨干區域（需要轉換后進入骨干區域）。

NSSA區域（非完全末梢區域）？？？？

注：

第6類應該是Opaque LSA（不透明鏈路狀態通告）是OSPF協議中的一種特殊LSA類型，它提供了通用擴展機制。【僅擴展并不常用】

二、實驗

初始化

[R1]int g0/0/0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 192.168.123.1 24
[R1-GigabitEthernet0/0/0]q
[R1]int g0/0/1
[R1-GigabitEthernet0/0/1]ip address 192.168.1.1 24[R2]int GigabitEthernet 0/0/0
[R2-GigabitEthernet0/0/0]ip address 192.168.123.2 24[R3]int GigabitEthernet 0/0/0
[R3-GigabitEthernet0/0/0]ip address 192.168.123.3 24
[R3-GigabitEthernet0/0/0]q
[R3]int Serial4/0/1
[R3-Serial4/0/1]ip address 192.168.34.3 24[R4]int Serial4/0/0
[R4-Serial4/0/0]ip address 192.168.34.4 24
[R4-Serial4/0/0]q
[R4]int LoopBack 0
[R4-LoopBack0]ip address 4.4.4.4 32

配置ospf

[R1]int GigabitEthernet 0/0/0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ospf dr-priority 0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]q
[R1]ospf 1 router-id 1.1.1.1
[R1-ospf-1]area 0
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.123.0 0.0.0.255
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.1.0 0.0.0.255[R2]int GigabitEthernet 0/0/0
[R2-GigabitEthernet0/0/0]ospf dr-priority 0
[R2-GigabitEthernet0/0/0]q
[R2]ospf 1 router-id 2.2.2.2
[R2-ospf-1]area 0
[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.123.0 0.0.0.255[R3]ospf 1 router-id 3.3.3.3
[R3-ospf-1]area 0
[R3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.123.0 0.0.0.255
[R3-ospf-1-area-0.0.0.0]q	
[R3-ospf-1]area 1
[R3-ospf-1-area-0.0.0.1]network 192.168.34.0 0.0.0.255[R4]ospf 1 router-id 4.4.4.4
[R4-ospf-1]area 1
[R4-ospf-1-area-0.0.0.1]network 192.168.34.0 0.0.0.255

測試

[R1]ping 192.168.123.2

[R1]ping 192.168.123.3

[R3]ping 192.168.34.4

[R4]route-policy hcie permit node 10
Info: New Sequence of this List.
[R4-route-policy]if-match interface LoopBack 0
[R4-route-policy]q[R4]ospf 1
[R4-ospf-1]import-route direct route-policy hcie

檢查

此時R1和R2的lsdb為

此時R3的lsdb為

此時R1的鄰居關系為

此時R3的鄰居關系為

由于R1和R2 設置了ospf DR優先級為0，只有優先級大于0的路由器才具有選取資格。故R3是192.168.123.0網段中的DR路由器。

DROther路由器之間將停留在2-Way???????狀態。其他情況（如果其中一邊DR或BDR?）狀態機將繼續轉入高級狀態。

DR和BDR是由同一網段中所有的路由器根據路由器優先級、Router ID通過HELLO報文選舉出來的。同一網段中只有一個DR和一個BDR?。網段的概念是指廣播域，或者說子網。

此時發現沒有5類LSA，進行排故

修改原路由策略，通過ip前綴列表進行匹配

[R4]ip ip-prefix 1 permit 4.4.4.4 32
[R4]route-policy hcie permit node 10
[R4-route-policy]display this
[V200R003C00]
#
route-policy hcie permit node 10 if-match interface LoopBack0
#
return
[R4-route-policy]undo if-match interface LoopBack0
[R4-route-policy]if-match ip-prefix 1