路由交换：OSPF路由协议

OSPF协议特性

• 使用了区域的概念
• 完全无类路由选择协议
• 支持不连续子网、VLSM
• 支持无大小限制的、任意的度量值
• 支持多条路径的负载均衡
• 使用组播宣告路由信息
• 支持更安全的路由选择认证
• 实验可以跟踪外部路由的路由标记

链路状态数据结构

• 邻居表
  也称为毗邻数据库，包含了已知的邻居路由器
• 拓扑表
  一班成为链路状态数据库（LSDB），包含了在一个区域或网络中的所有路由器和他们所连接的链路，在同一个区域内的所有路由器都有相同的LSDB
• 路由表
  也成为前转表，包含到达目的网络的最优路径

链路状态路由选择协议
链路状态路由器比距离矢量路由器包含跟多的关于本网络的信息，每一台路由器都有本网络的完整路由表，因此，链路状态路由器能够做出更好的路由选择。

链路状态数据结构：网络层次
链路状态路由选择算法（如：OSDF）需要层次化的网络结构，这层结构包括以下两种：传输区域（骨干区域或区域0）；一般区域（非骨干区域），

OSDF区域特点

• 使路由表中条目最少化
• 在区域内缩小查找拓扑变化的范围
• LSA在区域边界处停止泛洪
• 需要层次化的网路设计
• 非骨干区域和区域0必须直连

链接骨干区域和非骨干区域的边界是路由器，叫做区域边界路由器ABR（属于两个区域）
在区域0中的路由器叫做骨干路由器（BR）
链接其他自制系统的路由器叫自制系统边界路由器（ASBR）

OSPF毗邻关系
路由器通过交换HELLO数据包来发现数据
路由器在检查完hello数据包中的具体参数或选项后宣告毗邻关系的建立
形成邻居的条件：HELLO包周期保持一致、认证保持一致、区域ID保持一致、stub区域标志保持一致。

建立OSPF的毗邻关系
点到点广域网WAN链路：邻居双方为全毗邻关系
局域网LAN链路：路由器只与DR或BDR建立全毗邻关系，其他路由器之间维持在two-way的状态下
路由更新和拓普信息仅仅在邻接路由器之间作交换
当路由器毗邻关系建立起来后，LSDBs通过交换LSAs来进行数据库的同步
LSAs可靠地泛洪在区域或网络里面

OSPF的封装
通过IP封装，属于网络层协议，部分报文类型需要可靠传输，可靠传输实现通过ack报文

OSPF路由ID
在OSPF中，用Router ID来唯一标识路由器，所以路由ID必须保持唯一
路由ID选择：

1. 手工配置ID（优先级最高）
2. 如果没有手工配置路由ID选择loopback接口的最大IP地址，这里指的是主IP
3. 如果没有loopback接口，就选择IP地址最大的物理接口地址（优先级最低）

DR：指定路由器；BDR：备份指定路由器
DR和BDR的选举

1. 优先级高者为DR，次之为BDR
2. 若优先级相同，则判断路由ID，路由ID大者为DR，次之为BDR
3. 优先级为0的不参与DR和BDR的选举
4. 如果已经选举出DR和BDR，这是即使有优先级更高的加入网络，也不会重新选举DR和BDR
5. 如果DR出现故障，则BDR自动成为DR，然后重新选举新的BDR

组播地址
224.0.0.5：当前网络中OSPF协议的所有路由都要接收，所有主机的hello包、DR发送出来的更新包。
224.0.0.6：当前网络中DR和BDR接收

路由器原因Dijkstra最短路径优先算法去寻找到达目标网络的最短路径：
区域内的路由器有相同的链路状态数据库，在区域内的路由器都有自己为根建立最短路径树，到目标网络最优路径的计算方法是计算到该网络的最低开销cost。
最优的路由被放进前转表中（即路由表中）

OSPF报文类型

• hello包：用来建立和维持邻居关系的，默认周期在以太网中10s，在NBMA的帧中继网络中30s，超时时间是更新包的4倍，不可靠报文。
• 数据库描述DD：链路数据库的摘要信息，可靠报文，不是通过ack实现可靠传输，而是通过邻居之间交换DD报文的隐式确认实现。邻居路由器之间会去选举一个主从关系，由主方发送DD报文，从方回应一个DD报文。
• 链路状态请求报文LSR：当前路由器从邻居收到DD报文后，检查里面如果有链路状态比自己的新，就会向邻居发送lsr报文，该报文是可靠传输，通过ack实现可靠。
• 链路状态跟新报文LSU：当自己的链路状态发生变化是会主动发送给邻居，当邻居发送LSR查询报文时也会发送LSU，将自己的链路状态信息LSA发送给邻居，该报文是可靠传输，通过ack实现可靠传输。
• 链路状态ack：当收到链路状态更新或者查询报文时发送，实现前两种报文的可靠传输，本报文不可靠。

OSPF常用命令

• 查看邻居列表：show ip ospf neighbor
  路由ID：Neighbor ID、优先级：Pri State、超时时间：Dead Time、邻居IP地址：Address、当前路由器接口：Interface
• 查看数据库摘要：show ip ospf detabase
• 查看当前ospf的一些参数：show ip protacols
• 查看运行ospf的接口：show ip ospf +接口
• 查看相对应的链路状态数据库详细信息：show ip ospf database lsa类型
• 重启ospf进程：clear ip ospf process
• 查看ospf协议：show ip ospf
• 改变cost值：ip ospf cost interface-cost，默认cost取值范围在1-65535之间。auto-cost reference-bandwidth ref-bw 可以超过100mbps，合理取值范围在1-4294967 mbps。

ospf管理距离：110
“O”：表示ospf生成的同一个区域内的路由
“O IA”：表其他区域生成的路由，LSA3生成的路由
“O E1”：表其他自治区域传递过来的路由
“O E2”：表其他自治区域传递过来的路由

配置OSPF

• 输入配置命令：router ospf+进程号，用network去描述哪个接口在哪个区域去运行ospf
• ospf首先要选择一个router ID，在ospf进程汇总使用router-id命令去配置一个router id，否则，如果使用了回环接口，则回环接口中的最高IP地址为router id，缺省情况下，最高活跃接口的ip地址为router id。
• 使用show ip ospf命令去验证router id
• 使用各种查看命令去验证ospf操作。

OSPF链路类型

1. Router LSAs
   点到点链路状态，一个区域里的每一台路由器的router LSA，包括直连链路的列表，每一台链路是以该链路的IP地址前缀和该链路的链路类型作为确定的。
   以始发路由器的router id作为标识
   只在本区域泛洪，不跨越ABR
2. Network LSAs
   在区域每个广播型网络或者NBMA网络中的network LSA，包括网络中的路由器，包含链路子网掩码。
   广播网络中的DR通告的
   仅仅在本区域泛洪，不跨越ABR
3. Summary LSAs
   被用作泛洪网络信息到其他区域，描述网络前缀和子网掩码。
   由始发区域的ABR发送,在区域0中传递，缺省下，不汇总路由，类型三通告每一个子网
4. Summary LSAs
   被用来在其他区域中通告ASBR，由始发的ASBR发送，类型4包含ASBR的router ID
5. Autonomous system external LSAs
   被用来通告从其他AS学习来的网络，由ASBR通告，在整个自制系统里通告，在整个自制系统里通告者的router ID 不做改变，需要用类型4去寻找ASBR。缺省下，路由不被汇总。
   对于类型5的路由有两种类型：
   type1：标志E1，metric的值为当前路由器到ASBRcost+重发布的cost
   type2：标志E2，不论经过图ospf路由转发，metric的值始终保持不变，默认类型是E2。
6. Multicast OSPF LSA
7. Defined for not-so-stubby areas

OSPF协议metric值的计算
10⁸/带宽（单位bps,计算没有小数，）

虚拟链路
被用为链接不连续的区域到area 0
一个逻辑连接在router A和router B之间，作用是做备份或者暂时的链接
路由汇总
优点：最小化路由表条目，隐藏拓扑结构的变化，减少类型三和类型5的泛洪和节省cpu资源。
缺省路由能够防止到达目标网络的详细路由出现在路由表里，其优点为使路由表的lsdb最小化。
ospf使用default-information originate 命令去注入缺省路由。
配置路由汇总：

• 在ABR上配置的区域间路由汇总：area+area id+range 网络地址 mask 掩码
• 在ASBR上配置的外部路由的路由汇总：summary-addess 网络地址 mask 掩码

末梢区域和完全末梢区域法则
一个区域成为末梢区域或完全末梢区域的条件：

• 只有一个ABR或者有超过一个的ABR，但能够接受到其他区域或外部自治系统的次优先路径。
• 在该区域中的所有路由器都要配末梢路由器stub router。
• 在该区域中没有ASBR。
• 该区域不是区域0。
• 没有虚拟链路穿越该区域。

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