第3章OSPF-3.1 OSPF基础

1.基本概念

OSPF（开放式最短路径优先）协议是典型的链路状态路由协议，OSPF知晓整个网络的拓扑结构。OSPF支持VLSM（可变长子网掩码）、支持路由汇总等，OSPFV2针对IPV4，OSPFV3针对IVP6。

2.Router-ID

Router-ID路由标识器，32位长度，用于标识OSPF域中唯一标识一台OSPF路由器，相同区域内的路由采用相同路由策略，同一区域内不允许出现相同Router-ID的路由器，Router-ID可以手工指定，如果没有指定会自动选择设备上的一个IP地址作为Router-ID，通常下通过设置Loopback端口IP地址，作为Router-ID。

[R1]interface LoopBack 0
[R1-LoopBack0]ip address 1.1.1.1 32
[R1-LoopBack0]quit
[R1]ospf 1 router-id 1.1.1.1
[R1-ospf-1]

[R2]interface LoopBack 0
[R2-LoopBack0]ip address 2.2.2.2 32
[R2-LoopBack0]quit
[R2]ospf 1 router-id 2.2.2.2
[R2-ospf-1]

3.OSPF三张表

1）邻居表

启用OSPF协议后，两台直连路由器需要建立OSPF邻居关系，接口会周期性发生hello报文，同时也侦听报文，邻居信息被写入邻居表，随后开始建立邻接关系。

[R1]ospf 1 router-id 1.1.1.1
[R1-ospf-1]area 0
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 12.0.0.0 0.255.255.255
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.1.1.1 0.0.0.0

[R2]ospf 1 router-id 2.2.2.2
[R2-ospf-1]area 0
[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 12.0.0.0 0.255.255.255
[R2-ospf-1]area 1
[R2-ospf-1-area-0.0.0.1]network 23.0.0.0 0.255.255.255
[R2-ospf-1-area-0.0.0.1]network 2.2.2.2 0.0.0.0

[R2]ospf 1 router-id 3.3.3.3
[R1-ospf-1]area 1
[R1-ospf-1-area-0.0.0.1]network 23.0.0.0 0.255.255.255
[R1-ospf-1-area-0.0.0.1]network 3.3.3.3 0.0.0.0

[R1]display ospf peer 
OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1                 Neighbors 
 Area 0.0.0.0 interface 12.1.1.1(GigabitEthernet0/0/0)'s neighbors
 Router ID: 2.2.2.2          Address: 12.1.1.2        
   State: Full  Mode:Nbr is  Master  Priority: 1
   DR: 12.1.1.1  BDR: 12.1.1.2  MTU: 0    
   Dead timer due in 39  sec 
   Retrans timer interval: 5 
   Neighbor is up for 00:11:35     
   Authentication Sequence: [ 0 ] 

2）链路状态数据库

路由器在网络中泛洪链路状态信息被称为LSA（链路状态通告），LSDB是网络拓扑结构及网段信息汇总。
[R1]display ospf lsdb 
         OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1
                 Link State Database 
                         Area: 0.0.0.0
 Type      LinkState ID    AdvRouter          Age  Len   Sequence   Metric
 Router    2.2.2.2         2.2.2.2           1275  36    80000003       1
 Router    1.1.1.1         1.1.1.1           1270  48    80000006       1
 Network   12.1.1.1        1.1.1.1           1270  32    80000002       0
 Sum-Net   23.0.0.0        2.2.2.2           1244  28    80000001       1
 Sum-Net   3.3.3.3         2.2.2.2           1238  28    80000001       1
 Sum-Net   2.2.2.2         2.2.2.2           1279  28    80000001       0

<R2>display ospf lsdb 

         OSPF Process 1 with Router ID 2.2.2.2
                 Link State Database 

                         Area: 0.0.0.0
 Type      LinkState ID    AdvRouter          Age  Len   Sequence   Metric
 Router    2.2.2.2         2.2.2.2           1283  36    80000003       1
 Router    1.1.1.1         1.1.1.1           1279  48    80000006       1
 Network   12.1.1.1        1.1.1.1           1279  32    80000002       0
 Sum-Net   23.0.0.0        2.2.2.2           1251  28    80000001       1
 Sum-Net   3.3.3.3         2.2.2.2           1246  28    80000001       1
 Sum-Net   2.2.2.2         2.2.2.2           1287  28    80000001       0
 
                         Area: 0.0.0.1
 Type      LinkState ID    AdvRouter          Age  Len   Sequence   Metric
 Router    2.2.2.2         2.2.2.2           1246  48    80000004       0
 Router    3.3.3.3         3.3.3.3           1243  48    80000006       0
 Network   23.1.1.3        3.3.3.3           1243  32    80000002       0
 Sum-Net   1.1.1.1         2.2.2.2           1282  28    80000001       1
 Sum-Net   12.0.0.0        2.2.2.2           1287  28    80000001       1

<R3>display ospf lsdb 

         OSPF Process 1 with Router ID 3.3.3.3
                 Link State Database 

                         Area: 0.0.0.1
 Type      LinkState ID    AdvRouter          Age  Len   Sequence   Metric
 Router    2.2.2.2         2.2.2.2           1253  48    80000004       0
 Router    3.3.3.3         3.3.3.3           1248  48    80000006       0
 Network   23.1.1.3        3.3.3.3           1248  32    80000002       0
 Sum-Net   1.1.1.1         2.2.2.2           1289  28    80000001       1
 Sum-Net   12.0.0.0        2.2.2.2           1294  28    80000001       1

3）OSPF路由表

OSPF根据LSDB信息计算出最短路径树，从而达到发现各个网段的路由。
[R1]display  ospf routing  
         OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1
                  Routing Tables 
 Routing for Network 
 Destination        Cost  Type       NextHop         AdvRouter       Area
 1.1.1.1/32         0     Stub       1.1.1.1         1.1.1.1         0.0.0.0
 12.0.0.0/8         1     Transit    12.1.1.1        1.1.1.1         0.0.0.0
 2.2.2.2/32         1     Inter-area 12.1.1.2        2.2.2.2         0.0.0.0
 3.3.3.3/32         2     Inter-area 12.1.1.2        2.2.2.2         0.0.0.0
 23.0.0.0/8         2     Inter-area 12.1.1.2        2.2.2.2         0.0.0.0

<R2>display ospf routing
         OSPF Process 1 with Router ID 2.2.2.2
                  Routing Tables 
 Routing for Network 
 Destination        Cost  Type       NextHop         AdvRouter       Area
 2.2.2.2/32         0     Stub       2.2.2.2         2.2.2.2         0.0.0.1
 12.0.0.0/8         1     Transit    12.1.1.2        2.2.2.2         0.0.0.0
 23.0.0.0/8         1     Transit    23.1.1.2        2.2.2.2         0.0.0.1
 1.1.1.1/32         1     Stub       12.1.1.1        1.1.1.1         0.0.0.0
 3.3.3.3/32         1     Stub       23.1.1.3        3.3.3.3         0.0.0.1

 Total Nets: 5  
 Intra Area: 5  Inter Area: 0  ASE: 0  NSSA: 0 

<R3>display  ospf routing 
         OSPF Process 1 with Router ID 3.3.3.3
                  Routing Tables 
 Routing for Network 
 Destination        Cost  Type       NextHop         AdvRouter       Area
 3.3.3.3/32         0     Stub       3.3.3.3         3.3.3.3         0.0.0.1
 23.0.0.0/8         1     Transit    23.1.1.3        3.3.3.3         0.0.0.1
 1.1.1.1/32         2     Inter-area 23.1.1.2        2.2.2.2         0.0.0.1
 2.2.2.2/32         1     Stub       23.1.1.2        2.2.2.2         0.0.0.1
 12.0.0.0/8         2     Inter-area 23.1.1.2        2.2.2.2         0.0.0.1

 Total Nets: 5  
 Intra Area: 3  Inter Area: 2  ASE: 0  NSSA: 0 

4.度量值

OSPF使用COST开销作为度量值，COST值越小，则路径越优，OSPF的COST值等于带宽参考值/接口带宽，结果小于1时值取1，
<R2>display IP routing-table protocol ospf 
Destination/Mask    Proto   Pre  Cost      Flags NextHop         Interface
1.1.1.1/32  OSPF    10   1           D   12.1.1.1        GigabitEthernet0/0/0
3.3.3.3/32  OSPF    10   1           D   23.1.1.3        GigabitEthernet0/0/1

5.报文类型及格式

1）Hello报文：邻居发现、建立双向通信。

其中Message Type:1-hello、2-DD、3-LSR、4-LSU、5-LSAck

2）DD报文： 描述LSDB，携带LSA头部信息，DD报文（Database Description packet）用来协商主从关系。

3）LSR报文

两台路由器互相交换过DD报文之后，需要发送LSR报文（Link State Request packet）向对方请求更新LSA，LSR报文里包括所需要的LSA的摘要信息。

4）LSU报文（Link State Update packet）

用来向对端路由器发送其所需要的LSA或者泛洪本端更新的LSA。

5）LSAck报文

LSAck报文（Link State Acknowledgment packet）用来对接收到的LSU报文进行确认。

6.邻接关系

1)通过hello报文双向通讯后形成邻居关系。

2)通过DD报文、LSR、LSU报文、LSA报文进行交互，当LSDB同步完成后形成邻接关系。

7.网络类型

1）点对点网络类型P2P

OSPF以组播（224.0.0.5）方式发生报文（hello、DD、LSR、LSU、LSA），在点对点网络中不会选举DR和BDR。

2）广播型多路访问网络类型BMA

广播型多路访问网络类型为了维护邻接关系，要进行DR和BDR选举，使用224.0.0.5组播地址发送报文，使用224.0.0.6组播地址作为报文的目的IP地址

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