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HCIP-第四天-OSPF路由协议

2022-07-26 22:50:00 【m0_72586049】

一、OSPF的五种数据包

二、OSPF的七种链路状态机

OSPF路由协议

开放式最短路径优先协议（无类别链路状态型协议）

OSPF协议依靠五种不同类型的分组来建立邻接关系和交换路由信息，即问候分组、数据库描述分组、链路状态请求分组、链路状态更新分组和链路状态确认分组

由于该协议为公有协议，所以被称为开放式，OSPF是无类别链路状态igp协议，跨层封装到IP报头，以30min为一个周期进行周期更新，其更新方式为组播更新---224.0.0.5或224.0.0.6，对于大部分链路状态协议来说，其更新量会随着网络范围的扩展指数性的上升，因此ospf协议为了在中大型网络中工作，需要结构化的部署，也就是区域划分、合理ip地址规划；

一、OSPF的五种数据包

Hello 该包用于路由器之间邻居的发现和邻居关系的建立，每10s为周期向对端路由器发送一次，目的用于保活，维护邻居状态；

DBD 该包为数据库描述包，用于携带本地数据库的目录，进行主从关系（DR和BDR）的选举；

LSR 该包为链路状态请求包，对端（邻接）发来的LSDB目录中，基于本地未知的LSA进行LSA查询请求；

LSU 该包为链路状态更新包，用于传递LSA信息给邻接；

LSACK 该包为链路状态确认包，用于对对端信息DBD、LSR、LSU包的确认；

二、OSPF的七种链路状态机

Down 一旦接收到hello包，将进入下一个状态机

Init 一旦接收到hello包中，存在本地的rid，将进入下一个状态

2way 建立起邻居关系

（注：点到点网络将直接进入下一个状态； MA网络类型将进行DR/BDR选举，非DR/BDR间将无法进入下一状态）

Exstart 用不携带目录信息的DBD包，进行主从关系的选举；Route id大的为主（DR），优先进入下一个状态；解决了目录共享时的无序；

Exchange 使用携带目标信息的DBD包，互相共享本地数据库目录

Loading 查看完邻接的DBD信息后，对比本地，然后基于本地未知的LSA进行查询；使用LSR 向对端进行查询，对端使用LSU来传输这些LSA信息，本地收到后需要LSACK来进去确认

Full 建立邻接关系，意味着邻接间，数据库同步（一致）

注：

LSA：链路状态通告，在不同的网络条件下将产生不同类别的LSA信息来代表拓扑或者路由条目；

LSDB：链路状态数据库装载和存储所有各种类别的LSA；

三、OSPF的工作过程

启动配置完成后，邻居间开始收发Hello包；Hello包中将携带本地及本地所有已知邻居的Router id；之后生成邻居表；邻居间需要关注是否可以成为邻接的条件；若不能建立为邻接，将保持为邻居关系，仅Hello包周期保活即可；若可以建立邻接关系；将使用DBD进行本地数据库目录的对比；之后基于对比的结果，使用LSR/LSU/LSack来获取本地未知的LSA信息；使邻接关系间数据库（LSDB）完成同步（一致），生成数据库表；之后本地基于LSDB，使用SPF算法，生成有向图→最短路径树→计算本地到达所有未知网段的最短路径，将其加载到本地路由表中；收敛完成；收敛完成后，邻居和邻接关系间均以Hello包每10s保活一次；邻接关系间周期数据库每30min进行一次比对，保障一致；

四、OSPF的接口网络类型

OSPF协议在不同网路类型的接口下，拥有与其对应的不同的工作方式

其区域划分规则：

1、星型结构 --- 编号0骨干区域（中心），大于0为非骨干区域（分支），非骨干区域必须直连骨干区域

2、必须存在ABR --- 区域边界路由器两个区域间互联的设备

其接口网络类型分别有空接口（LookBack~）类型、点到点类型、BMA类型、NBMA类型、MGRE类型；

1）空接口类型

该网段没有Hello包，其路由信息为32位主机路由发送，在华为上显示为p2p点到多点类型，实际上为以LoopBack工作；

2）点到点类型

该网络一般由串线相连，有HDLC类型、PPP类型、GRE类型，该类型每10s进行一次Hello包周期更新，自动建立邻居和邻接关系，不进行DR和BDR选举；

3）BMA类型

该网段为以太网（共享型---共享物理链路）将不同频段、且相互不干涉波点的电流，集中于一条物理介质进行传输，起到带宽叠加的作用；路由信息传播为Broadcast广播传输，该类型每10s进行一次Hello包周期更新，自动建立邻居和邻接关系，进行DR和BDR选举；

4）NBMA类型

该类型典型例子为帧中继协议，其Hello包周期更新时间与其他网络类型不同，该类型每30s进行一次Hello包周期更新，手动建立邻居和邻接关系，进行DR和BDR选举；

5）MGRE类型

该网段为点到多点型，其类型在一个网段中只能存在一个邻居，华为设备在一个MGRE网段，接口为点到点工作方式时，仅和最先收到hello的设备建立邻居关系，Cisco在这种情况将出现邻居的翻滚；该类型每10s进行一次Hello包周期更新，自动建立邻居和邻接关系，不进行DR和BDR选举；

注：在MGRE环境中，接口默认的ospf工作方式为点到点，这种方式无法实现该NBMA网段的邻居全连；故只能去修改接口的工作方式：

修改MGRE网段所有接口为Broadcast工作方式，切记若一部分接口修改为Broadcast，另一部分接口依然保持为点到点，由于hello time相同可以建立邻居关系，但工作机制在DR/BDR选举处不同，故最终该网段无法正常收敛；

1、同时，必须关注网络拓扑结构；若该网段为全连网状结构，那么DR选举将正常进行；但若为部分网状或中心到站点拓扑，将可能出现DR位置错误问题；

2、若网络拓扑只能为部分网状或中心到站点，需要人为手工干预DR位置，或者将所有接口的工作方式修改为点到多点工作方式；

五、OSPF的不规则区域

该不规则区域主要为一台ABR设备若没有连接到骨干区域0，那么默认不能进行区域间路由的共享

其解决方法：

1、在合法ABR与非法ABR上建立tunnel接口，然后将其宣告到ospf协议中；

2、在合法与非法ABR上建立虚链路，由合法ABR为非法ABR进行授权，使得非法ABR可以进行区域间路由的共享；

3、多进程双向重发布，在同一台设备上，不同的进程可以工作在不同的接口上，建立各自的邻居关系，生成各自的数据库（该数据库不共享），仅将各自计算所得路由加载于同一张路由表内，一个接口只能被一个进程来宣告，双向重发布中有一自治系统边界路由器，也称协议边界路由器--ASBR，ASBR将不同进程或不同协议产生的路由进行双向共享；