OSPF：开放式最短路径优先协议
基本概念：无类别（携带掩码）链路状态（基于拓扑）型IGP（AS内部）协议
更新量大——>为了能在中大型网络中生存——进行结构化的部署——趋向于划分，地址规划
触发更新：每30min周期更新；组播更新——224.0.0.5——all ospf 224.0.06——DR\BDR
存在V1–V3 目前通用V2 V3时IPV6使用的；
跨层封装3层报头，协议好89；支持等开销、负载均衡
一、OSPF的数据包类型
下面是OSPF数据包的头部结构：
跨层封装到IP报头，协议时89，
存在5个类型的数据包
（1）、hello——组播周期发送，用于邻居、邻接关系的海岸、建立、周期保活；
在hello包中存在本地一职邻居的RID,用于保活这些邻居；
hello time 10s 或者 30s dead time 为 hello time的4倍
（2）、DBD——数据库描述包
（3）、LSR——链路状态请求
（4）、LSU——链路状态更新——携带具体的LSA信息
（5）、LSACK——链路状态确认
二、状态机
down——一旦接收到hello包，进入下一个状态机
init——初始化 接收到的hello包中，若存在本地的RID，进入下一个状态
2way——双向通讯 邻居关系建立的标志
注意——若以上条件匹配则再进行下面的状态！！！
exstart——预启动 使用不携带信息的DBD包进行主从关系选举，RID数值大的为主，优先进入下一个状态机
exchange——准交换 使用DBD进行数据库目录的共享，需要ACK确认
loading——加载 基于对端的数据库目录，对照本地，然后使用LSR来获取位置的LSA信息；对端使用LSU来共享LSA，需要ACK确认；
full——转发 邻接关系建立的标志
三、OSPF 的工作过程
启动配置完成后，邻居间组播收发hello包，建立邻居关系，然后生成邻居表，
之后进行条件匹配，匹配失败的邻居关系将保持为邻居关系，仅hello包周期性保活即可；
匹配成功的邻居关系，将进行邻接关系的建立；过程中先使用DBD进行目录交互，
在使用LSR / LSU / LSACK来获取本地未知的LSA信息；最终完成邻接关系间的LSDB同步；
生成数据库表；
再然后，本地基于LSDB，生成有向图——>树形结构——>最短选路 SPF算法
基于树形结构计算本地到达所有未知网段的最短路径，然后将其加载到路由表中；
收敛完成，hello包周期保活；每30min邻居间再周期比对DBD包
结构突变：
（1）、新增网段——直连新增网段的设备，直接使用更新包告知本地的所有的邻接
（2）、断开网段——直连断开网段的设备，直接使用更新包告知本地的左右的邻接
（3）、无法沟通——dead time倒计时结束后，邻居间断开关系，删除信息
名词解释：
**LSA ——链路状态通告，再不不同环境下产生不同的拓扑或路由，一条信息为一个LSA **
LSDB——链路状态数据库 整个网络LSA的集合
LSDB同步——OSPF的收敛行为， 整个网络LSDB需要一致
LSA洪泛——OSPF的收敛性为， 需要整个网络接收到同一条LSA
四、OSPF的基础配置
[r1]ospf 1 router-id 1.1.1.1————启动时需要定义进程号，仅具有本地意义
建议配置RID——全网唯一——手工配置——本地环回接口最大数值——物理接口最大值
[r1-ospf-1]area 0 ——进入对应的区域进行宣告
[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.1.1.1 0.0.0.0
[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 12.1.1.1 0.0.0.0
OSPFD的区域划分规则：
（1）、星型拓扑——非骨干区域需要连接骨干区域
（2）、必须存在ABR——区域边界路由器——区域间必须存在以一个边界设备
启动配置后，邻居间收发hello包，建立邻居关系，生成邻居表
hello包携带的参数：
注意——邻居间在进行邻居关系建立时，hello包有几个参数必须完全一致，否则无法建立邻居关系：
Hello time和dead time 区域ID（ABR） 认证字段 末梢区域标记
华为设备还要求邻居间建立邻居的接口ip地址子网掩码必须一致
配置：
[r2]display ospf peer —— 查看邻居表
[r2]display ospf peer brief ——查看邻居表的简表
邻居关系建立后，进行条件的匹配；匹配失败将保持为邻居关系，仅hello包周期保活；
匹配成功将可以建立为邻接关系：
首先使用DBD进行主从关系选举，在使用DBD进行数据库目录的交互：
关于DBD包的几个参数：
（1）、MTU——OSPF协议会在DBD包中携带与邻居直连接口的MTU值；要求邻居的MTU值必须完全一致，否则将卡在exstart状态机；默认华为设备间****不检测这个MTU值；
r1]interface GigabitEthernet 0/0/1
[r1-GigabitEthernet0/0/1]ospf mtu-enable——在于邻居间直连的接口上开启****MTU检测；若一端开启，另一端也必须开启；
（2）、隐形确认—— 一台设备使用和另一台设备一样的序列号来确认对端的数据 OSPF中从来对主进行隐性确认；
（3）、描述字段 —— I 为1标识本地发出的第一个DBD M为0本地发出的最后一个DBD MS 为1代表主 S为0代表从
在使用DBD相互交互完数据库目录后，再使用LSR/LSU/LSack来获取未知的LSA信息；
display ospf lsdb ——查看数据库表
当数据库同步完成后，OSPF将基于本地的LSDB，计算为有向图—>树型结构—>最短路径 加载于路由表中
华为设备优先级默认10；
display ospf routing ——查看本地所有与OSPF相关路由，发出+接收的
度量为cost值=开销值=参考带宽 ➗接口带宽
OSPF选择整段路径cost值之和最小为最短路径；默认参考带宽100M
若接口带宽大于参考带宽，cost值为1；可能导致选路不佳
可以修改设备的参考带宽：
[r1]ospf 1
[r1-ospf-1]bandwidth-reference ?
INTEGER<1-2147483648> The reference bandwidth (Mbits/s)
[r1-ospf-1]bandwidth-reference 1000
切记：若进行修改，整个网络中所有设备需要修改为一致；
五、OSPF从邻居关系建立为邻接关系的条件、
关注网络类型：
（1）、点到点网络——邻居正常必然成为邻接关系
（2）、MA网络中——由于OSPF 不支持接口的水平分割 故若两两设备间均为邻接关系将导致大量的重复更新；因此必须进行DR/BDR选举，DR/BDR使用组播224.0.0.6；在该网段内的非DR/BDR设备间只能建立为邻居关系；
选举规则——：先比较参选接口的优先级0-255 数值大优，为0标识不参选 ;默认为1；若优先级相同，比较参选设备的RID值，数值大优；
修改接口优先级可以干涉选举：
[r1]interface GigabitEthernet 0/0/1
[r1-GigabitEthernet0/0/1]ospf dr-priority 2——参选接口修改优先级
注：DR选举为非抢占行为；故修改优先级需要重启的OSPF进程
reset ospf process ——重启命令
Warning: The OSPF process will be reset. Continue? [Y/N]:y
六、OSPF的接口网络类型
OSPF的协议在不同网络类型的接口上，其工作方式不同
display ospf interface GigabitEthernet 0/0/1 ——查看OSPF协议在该接口的工作方式
网络类型 ：**LoopBack **
ospf的工作方式：显示P-2-P，实际为环回专用工作方式 无hello包 32位主机路由传递
网络类型 ：点到点（串线HDLC/PPP）
ospf的工作方式：P-2-P hello time10s 不选DR 自接建立邻居关系
网络类型 ：**BMA（以太网） **
ospf的工作方式：Broadcast hello time 10s 选DR/BDR
网络类型 ：NBAM（MGRE）
ospf的工作方式：默认接口工作方式为p2p,该工作方式仅允许建立一个邻居关系； 导致在MGRE环境中无法建立所有的邻居关系；
在NBAM（MGRE）可以通过修改接口的工作方式来解决：
[r1-Tunnel0/0/0]ospf network-type broadcast——修改接口的工作方式
切记：在MGRE环境下，若一个网段的部分接口修改为broadcast，其他依然为点到点；由于建邻的条件匹配，故可以建立邻居关系；但broadcast需要DR，点到点 不需要，所以最终不能正常收敛；需要该网段所有节点均为broadcast；
拓扑结构：
中心到站点（轴辐状-星型结构） ————DR必须定在中心站点，没有BDR
部分网状结构 ————————————基于实际环境关注是否固定DR；
全连网状结构 ————————————DR/BDR选举正常
七、OSPF的不规则区域
（1）、远离了骨干的非骨干区域
**（2）、不连续骨干区域——本地学习到来自 区域X 的路由后，不得共享到 X区域 **
解决方案：
1、普通GRE，tunnel 隧道
在合法与非法ABR间使用tunnel建立一条新的逻辑链路；之后将该链路宣告到OSPF协议中
缺点：
（1）、 周期的OSPF进行需要实际通过中间区域进行传递，大大增加中间区域的资源占用
（2）、 选路不佳-——ospf设备接收到两条去往同一网段的路由时，先关注两条路由获取的区域
2、OSPF的虚链路技术
由合法的ABR对非法ABR进行授权，之后非法ABR可以进行区域间路由共享
[r2]ospf 1
[r2-ospf-1]area 1 ——进入穿越区域
[r2-ospf-1-area-0.0.0.1]vlink-peer 4.4.4.4 —— 对端ABR的RID；
优点：没有建立新的通道，不存在选路不佳问题；
缺点：（1）、两台ABR设备间的周期信息，依然对中间照成影响—华为
（2）、两台ABR设备间不保活，无周期信息；即可不可靠—cisco
3、多进程双向重发布—最佳方案
重发布——多协议间利用ASBR（自治系统边界路由器、协议边界路由器）
多进程——在一台设备上若同时启动多个OSPF进程，不同的进程将宣告不同的接口，拥有各自的数据库， 且不共享；仅将计算所得路由加载于同一张路由表中；
在非法ABR处，将不同区域的接口 宣告到不同进程中，形成独立的数据库；之后使用重发布技术来实现路由共享，全网可达；不担心选路问题，资源占用问题；
[r4]ospf 1
[r4-ospf-1]import-route ospf 2
[r4-ospf-1]q
[r4]ospf 2
[r4-ospf-2]import-route ospf 1
八、OSPF的数据库表
[r1]display ospf lsdb ————查看数据库目录
[r1]display ospf lsdb router 1.1.1.1 ————详细查看该条目的信息
类别名 link-id（页码）
OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1
Area: 0.0.0.0
Link State Database
以下信息为所有条目均拥有信息
Type : Router 类别名
Ls id : 1.1.1.1 link-id（页码）
Adv rtr : 1.1.1.1 通告者的RID，来源
Ls age : 723 老化时间，1秒加1；1800s周期归0，触发当下归0，最大老化3609
Len : 48 长度
Options : E 标记位
seq# : 80000016 序列号
chksum : 0x6d96 校验盒码
OSPF协议在不同的环境下，使用不同类别的LSA来传输路由或拓扑信息；
类别 传播范围 通告者 携带信息
1 Router 单区域 该区域每台路由器 本地直连拓扑
2 Network 单区域 DR 单个MA网段的拓扑
3 summary 整个OSPF的域 ABR 域间路由（其他区域的路由）
4 asbr 除ASBR所在区域外 ABR ASBR的位置
整个OSPF的域
ASBR所在区域，通过1类告知位置；通告者为与ASBR在同一区域连接其他区域的ABR
5 External 整个OSPF的域 ASBR 域外路由（重发布进入的路由）
类别 link-id 通告者
1 Router 通告者的RID 该区域的每台路由器
2 network DR的接口ip地址 该网段的DR
3 summary 域间路由网络号 ABR，经过下一台ABR时，修改为新的ABR
4 ASBR ASBR的RID ABR，经过下一台ABR时，修改为新的ABR
5 External 域外路由网络号 ASBR（不变化）
命令：
[r4]ospf
[r4-ospf-1]import-route rip ——将rip重发布到OSPF的进程1；
九、减少OSPF的LSA更新量
主要分为：
①、汇总——主要用于间骨干区域的LSA数量
②、特殊区域——针对非骨干区域的优化
①、汇总——主要用于间骨干区域的LSA数量——OSPF单区域内部传递拓扑信息，不得进行汇总——1.2LSA不能汇总
（1）、域间路由汇总——在ABR上操作————汇总3类LSA
[r4]ospf 1
[r4-ospf-1]area 2 来源区域（一定是ABR通过该区域的1/2类计算所得路由）
[r4-ospf-1-area-0.0.0.2]abr-summary 5.5.4.0 255.255.254.0
（2）、域外路由汇总——在ASBR上配置
[r1]ospf 1
[r1-ospf-1]import-route rip ——重发布
[r1-ospf-1]asbr-summary 99.1.0.0 255.255.252.0
②、特殊区域
不能是骨干区域，不能存在ospf虚链路
1、不饿能存在ASBR
(1)末梢区域—— 该区域将拒绝4、5的LSA；由该区域同时连接骨干区域的ABR，向该区域发布一条3类的缺省
[r5]ospf 1
[r5-ospf-1]area 2
[r5-ospf-1-area-0.0.0.2]stub
注意：该区域所有设备均需配置，否则无法建立邻居关系
（2）完全末梢区域——在末梢区域的基础上，进一步拒绝3类的LSA ；仅保留一条3类的缺省；
先将该区域配置为末梢区域，然后仅在ABR上进行完全配置即可。
[r4]ospf 1
[r4-ospf-1]area 2
[r4-ospf-1-area-0.0.0.2]stub no-summary
不能是骨干区域，不能存在ospf虚链路
2、存在ASBR
（1）、NSSA——非完全末梢区域—— 拒绝4、5的LSA；主要用于拒绝网络中，该区域以外的区域产生的4/5类LSA，进入该NSSA区域；原属于该区域的5类LSA，以7类的名义发向骨干区域；在进入骨干时由ABR兼职ASBR，进行7转5；
在华为设备中，由该NSSA区域连接骨干的ABR向内发布一条7类的缺省；
在cisco设备中，不发布，需要管理员手工发布；
[r2]ospf 1
[r2-ospf-1]area 1
[r2-ospf-1-area-0.0.0.1]nssa ——该区域每台设备均需配置
（2）、完全NSSA——在NSSA的基础上，近一步拒绝3类的LSA；再由该区域连接骨干的ABR，向内部发送一条3类的缺省；
先将该区域配置为NSSA区域，然后仅在ABR上配置完全即可；
[r2]ospf 1
[r2-ospf-1]area 1
[r2-ospf-1-area-0.0.0.1]nssa no-summary
类别 传播范围 link-id 携带信息 通告者
7类LSA 单个NSSA区域 域外路由网络号 域外路由 ASBR
切记：在使用NSSA或完全NSSA时，一定要关注该网络连接ISP的接口所在位置；小心环路的出现；
十、OSPF扩展配置
1、认证
接口认证—在和邻居连接的接口进行配置即可
[r1-GigabitEthernet0/0/1]ospf authentication-mode md5 1 cipher 123456
区域认证
[r2]ospf 1
[r2-ospf-1]area 0
[r2-ospf-1-area-0.0.0.0]authentication-mode md5 1 cipher 123456
配置完成后，该设备所有属于区域0的接口全部基于该秘钥认证
虚链路认证—在虚链路建立后，进行配置即可
[r2-ospf-1-area-0.0.0.1]vlink-peer 2.2.2.2 md5 1 cipher 123456
2、被动接口——沉默接口 用于连接PC终端的接口，仅接收不发送路由协议信息；
切记不能配置于连接邻居的接口，否则无法建立邻居关系；
[r1]ospf 1
[r1-ospf-1]silent-interface GigabitEthernet 0/0/2
3、加快收敛
修改计时器 ——hello time 10s或3*0s dead time 为hello time 的4倍
修改本端的hello time，本端的dead time自动4倍关系匹配；要求和对端hello time、dead time 必须完全一致，否则无法建立邻居关系；修改时 不宜修改的过小
[r1-GigabitEthernet0/0/1]ospf timer hello 10
4、缺省路由
（1）、3类缺省——配置特殊区域产生；将一个非骨干区域配置为末梢、完全末梢、完全NSSA区域后；该区域连接到骨干区域的ABR将向该区域发送
（2）、5类缺省
在边界路由器上，先静态或通过其他动态产生缺省路由；之后该设备的路由表中已经拥有缺省才能向内部发布缺省路由
[r5-ospf-1]default-route-advertise ——将本地路由表中通过其他方式产生的缺省路由重发布到OSPF的协议中；
若本地没有缺省路由，但还想向内网发布缺省；可以让设备强制发送一条
[r5-ospf-1]default-route-advertise always
默认所有的5类LSA基于类型2传递；
类型1 ——现在总cost值
类型2 ——仅显示起始cost值
（3）、7类缺省
普通的NSSA区域，该区域连接骨干区域的ABR，将向该区域发布7类缺省
[r5-ospf-1-area-0.0.0.1]nssa default-route-advertise ——手工在NSSA区域发布缺省路由；
默认也为类型2
**注：若同一台设备，同时接收到多条不同类型的缺省时；
内部优于外部 类型1优于类型2 **
十一、OSPF的扩展知识点
1、附录E——link–id相同的问题
若一台ABR将两条3类LSA导入其他区域；同时这两条LSA的link-id会相同；
假设：短掩码网段先进入，link-id正常显示；长掩码进入时link-id加反掩码
20.1.0.0/16–link-id 20.1.0.0
20.1.0.0/24–link-id 20.1.0.255
若长掩码先进入，再短掩码进入时，长掩码的信息被刷新为反掩码；
2、OSPF选路规则
（1）、AD（管理距离）无关的一种情况：
r2(config)#router ospf 1
r2(config-router)#distance 109 1.1.1.1 0.0.0.0
本地从RID为1.1.1.1的设备处学习到路由条目，管理距离修改109；
一台路由器从两个OSPF邻居处学习到了两条相同的路由时，仅比较度量值，不关注管理距离；因为仅针对一台邻居进行管理距离修改的结果是要么两台都被改，要么修改失败；-关注IOS版本—有时修改RID大路由器管理距离生效，有时需要修改RID小的设备；
（2）、AD（管理举例）无关的第二种情况OIA 3类
O IA 与 O IA路由相遇，到达相同目标的两条3类路由，这两条路由均通过非骨干传递，仅关注cost值，不关注管理距离；
若一条通过骨干区域传递，另一条同过非骨干区域传递--非骨干传递的路由无效
OSPF的区域水平分割： 区域标号为A的3类LSA，不能回到区域A；
先比类型-——》区域——》cost
（3）、OE与OE E为5类 N 为7类 默认所有重发布进入路由条目均为类型2，类型2在路由表中cost值不会显示沿途的累加，仅显示起始度量；
两条均为OE2或者均为N2，起始度量相同； 关注沿途的累加度量 （OE2路由在表中度量默认不显示内部度量，仅显示起始度量）
两条均为OE2或者均为N2，起始度量不同；优先起始度量小的路径；
注：以上设计是便于管理员快速干涉选路；
OE1路由仅比较总度量（起始度量+沿途累加），仅修改起始度量 不一定能干涉选路，必须在修改后使得总度量产生区别才能干涉选路；
（4）、拓扑由于路由 1、2LSA计算所得路由优于3、4、5、7类所有所得
**内部优于外部 3类优于4/5/7类
类型1优于类型2 E1优于E2，N1优于N2，E1优于N2，N1优于E2；
E1与N1相遇，或E2与N2相遇，先比总度量（起始+沿途）小优；度量一致5类优于7类
**
4、FA——转发地址
正常OSPF区域收到的5类LSA不存在FA值；
产生FA的条件：
（1）、**5类LSA ---- 假设R2为ASBR，g0/0口工作的OSPF中，g0/1口工作在非ospf协议或不同ospf进程中；若g0/1也同时宣告在和g0/0相同的OSPF进程中**，同时该接口的工作方式为广播型；
将在5类LSA中出现FA地址，地址为R2连接R3网段中R3的接口ip；
**（2）、**7类LSA—必然出现FA地址
假设R9为ASBR，S0/0口工作的OSPF中，S0/1口工作在非ospf协议或不同进程中；
S0/1未运行OSPF–FA地址为R9上最后宣告的环回地址（个别IOS也可能是最大环回接口ip地址），若R9没有环回接口；FA地址为R9上最后宣告的物理接口地址（个别IOS也可能是最大的物理接口ip地址）
9的S0/1也工作OSPF协议中，S0/1接口工作方式为广播，那么FA地址为R10接口ip；
S0/1的工作方式为点到点，那么FA地址为R9的s0/1口ip
切记：在FA地址出现后，4类LSA无效；人为过滤掉4类LSA，依然可达域外；
当4类LSA存在，却人为过滤了到达FA地址的路由，那么将无法访问域外；
一旦出现FA地址，所有的选路计算均基于FA地址进行；
1、针对存在FA的5/7类路由，4类LSA无意义，仅递归到FA地址；若FA地址被策略过滤导致不可达；
2、路由表中的度量是到FA地址的度量，不是到ASBR的度量；
5NP位+E位 P位被加密，故抓包时看不见P位；
正常NSSA区域内的1类LSA中，N=1 E=0 标识该区域转发7类LSA，不转发5类
非NSSA区域E=1 N=0 标识可以转发5类，不能转发7类
P位为1，标识该区域将执行7类转5类； P为0，不能7转5；
区域0连接到两个非骨干区域，这两个非骨干假设为区域1和区域2；区域1/2同时连接同一个外部协议，且同时进行了重发布配置；区域1为NSSA区域，区域2为非NSSA区域；那么此时的区域1，P位=0不能进行7转5；故骨干区域只能收到从区域2来的外部路由；
若NSSA和非NSSA均将同一条域外路由向内部传递，仅非NSSA区域可以实现；
若区域1和区域2均为NSSA区域，那么ABR的RID大区域进行7转5，另一个区域不转，
故同一条域外路由，骨干区域只能收到从一个区域传递的外部路由；若以上条件中，两个区域均为非NSSA区域，那么P位无效，故两个区域的路由均回进入骨干区域；
6、SFP算法 –OSPF防环机制
1、在同一个区域每台路由具有一致的LSDB
2、每台路由器以自己为根计算到达每个目标的最短路径（最小cost值）
3、必须区域划分–
优势-
1）域间汇总减少路由条目数量
2）汇总路由是在所有明细路由均消失后才删除，网络更稳定
3）区域划分后不同类别的LSA传播范围不同，控制更新量
总结：观看OSPF防环文档
过程–基于本地LSDB(1/2类LSA)生成–生成有向图–基于有向图来进行最短路径树生成
最短路径树，关注本地LINK-ID的LSA开始–》基于该LSA内提及到点到点或传输网络信息再查看link-id递归到下一条信息；基于所有点到点和传输网络信息生成最短路径树主干；
然后用树中每台设备的末梢网络信息补充路由表，完成收敛；