OSPF-开放最短路径优先协议

OSPF（Open Shortest Path First 开放式最短路径优先）

• 无类别链路状态路由协议
• 组播更新：224.0.0.5/224.0.0.6
• 触发更新、周期更新（30min）
• 跨层封装到网络层：协议号89
• 支持等开销负载均衡：默认4条、最大6条；IOS版本12.4以上支持16条
• 基于LSA更新：导致更新量很大
• 结构化部署：区域划分

1. 数据包

• HELLO：邻居的发现、建立、保活
• DBD：数据库描述包（数据库目录信息）
• LSR：链路状态请求
• LSU：链路状态更新（携带各种LSA）
• LSack：链路状态确认

2. OSPF的状态机

• down：没有启用OSPF的状态
  邻居失效后变为该状态，本地一旦发出hello包，进入下一状态；若卡在此状态，原因是ospf没有运行，互相不发包

• Init：初始化状态
  第一次收到对端发来的hello包（包含对端route-id）时，将对端的状态设置为init； 若卡在此状态，原因是一方收不到另一方的hello包，比如认证出了问题

• 2-way：邻居状态
  相互间周期发送hello的状态（双方建立会话）；点到点网络直接进入下一状态；MA网络将进行DR/BDR选举（40S），非DR/BDR间不能进入下一状态；若卡在此状态，原因是没有成功选举

• Exstart：交换信息的初始化状态
  发送DBD（包含本地的LSA的摘要信息）报文，选举主从路由器（利用HELLO报文中的ID和优先权来进行选举，不允许抢占，RID数值大为主，主优先进入下一状态）；若卡在此状态，原因是MTU值不匹配。

• Exchange：交换信息的状态
  该状态下，相互间发送DBD，告知对端本地所有的LSA的目录，需要ACK；若卡在此状态，原因是包的交互有问题。

• Loading：加载状态（没有学习完的状态)
  发送LSR,LSU,LSACK，专门学习对端的LSA的详细信息；若卡在此状态，原因是LSA加载不完全。

• Full：邻接状态（学习完的状态）
  彼此的LSDB同步，即所有的LSA相同，邻接关系建立的标志；

3. OSPF的工作过程

r1(config)#router ospf 1   启动时需要配置进程号，仅具有本地意义
r1(config-router)#router-id 1.1.1.1  

router-id全网唯一：1.手工 > 2.环回接口上最大数值的ip地址 > 3.物理接口最大数值 > 4.无进程

宣告：1、激活 2、拓扑 3、区域划分

r1(config-router)#network 1.1.1.1 0.0.0.0 area 0
r1(config-router)#network 12.1.1.1 0.0.0.0 area 0
在宣告时必须携带反掩码  

启动配置完成后，本地收发hello包，建立邻居关系，生成邻居表；

r2#show ip ospf neighbor 查看邻居表
Neighbor ID     Pri   State           Dead Time   Address         Interface
1.1.1.1           0   FULL/  -        00:00:32    12.1.1.1        Serial1/0
3.3.3.3           0   FULL/  -        00:00:36    23.1.1.2        Serial1/1状态机

再进行条件的匹配，匹配失败将停留于邻居关系，仅hello包周期保活即可；

匹配成功者间可以建立邻接（毗邻）关系，需要DBD共享数据库目录，LSR/LSU/LSack来获取未知的LSA信息，该过程被称为 LSA洪泛或LSDB同步，当收集完网络中所有的LSA后，生成数据库表(LSDB)

r2#show ip ospf database  查看数据库的目录
r2#show ip ospf database router 1.1.1.1  具体查看某条LSA类别  番号

LSDB建立完成后，本地基于SPF选路规则，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，完成收敛

O - OSPF, IA - OSPF inter area 
N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2
E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2使用O标识OSPF本区域内通过拓扑计算所得路由
使用O IA标识其他区域路由器通过ABR导入所得
使用O E1/2标识其他协议或其他进程产生后，通过ASBR重发布进入
使用O N1/2标识其他协议或其他进程产生后，通过ASBR重发布进入，同时本地处于NSSA特殊区域；

收敛完成后–hello包周期保活

30min周期的DBD比对，若不一致将使用LSR/LSU/LSack重新获取（周期更新）

4. 区域划分规则

1. 星型结构：
   所有非骨干必须直连到骨干区域 区域0为骨干 大于0为非骨干
   ospf区域0中必须有一个邻居，否则会出环
2. ABR：
   区域边界路由器

5. OSPF结构突变

1. 新增网段—直连新增网段的设备使用DBD告知邻居，邻居再使用LSR/LSU/LSack来获取

2. 断开网段—直连断开网段的设备使用DBD告知邻居，邻居再使用LSR/LSU/LSack来获取

3. 无法沟通—dead time 计时到后，邻居关系断开，删除所有从该邻接处学习到的所有LSA信息；

6. HELLO包

作用：邻居的发现、关系的建立和保活