OSPF

reset ospf process # 重新计算路由

• 核心和汇聚层部署在OSPF骨干区域。
• 接入和汇聚层部署在OSPF非骨干区域。

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概述

Open Shortest Path First,开放式最短路径优先

基于链路状态 的内部网关协议

大型企业网络中通常部署OSPF实现各个楼宇的网络之间的路由可达。

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OSFP 特征

1. 把 AS （自治系统 或 自治域）划分成逻辑上的，一个或多个区域。
2. 通过 LSA （链路状态通告）的形式发布路由。
3. 依靠在 OSPF 区域内各设备间 交互 OSPF 报文 来同步路由。
4. OSPF 报文封装在 IP 报文内，可采用 单播 或 组播 的形式发送。

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OSFP 术语

1. Router ID：自治系统中 唯一标识一台运行 OSPF 的路由设备。
2. 链路：路由设备接口。
3. 链路状态：接口与相邻路由设备关系的描述。链路状态的集合叫做 LSDB（链路状态数据库）。
4. Cost：路由器的 度量值（开销）。
   1. 每个激活 OSPF 的接口都有 Cost 值。
   2. OSPF 的 Cost 依据接口带宽来确定，带宽越大，开销越低。
   3. 一条 OSPF 路由的 Cost ，是该路由从 起始 到达 本机 所有进入端口，开销的总和。
5. 区域：自治域内，通过 OSFP 逻辑上划分的区域（area）。
   1. 一组共享状态链路信息的 路由设备。
   2. 同组内，LSDB 相同。
6. 自治系统：使用 统一路由协议 交换路由信息 的 路由设备 和 网络 构成的系统。
7. LSA：描述 路由器 和链路 状态。
   1. 包含 路由器接口状态、邻接状态。
   2. 不同类型 LSA 功能也不同。
8. 邻居：两台路由设备，共享一条链路，且能协商 Hello 报文数据包中 指定的一些参数。
9. 邻接：相互交换 LSA 的 OSPF 邻居，建立的关系。
10. DR：指定路由器。
    1. area 内，由 DR 向其他 路由设备 同步LSDB。
    2. 新接入设备 优先级比 DR 大，也不会立即更换 DR。
11. BDR：备份指定路由。
    1. area 内，DR 失效时，由 BDR 同步 LSDB。

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OSFP 路由器类型

OSPF 按接口划分 区域。

非零区域 必须 与 0 区域 在同一个设备互联。

1. BR：骨干路由。
   1. 至少有一个接口属于 骨干区域。
2. IR：区域内路由。
   1. 所有接口属于同一个。
3. ABR：区域边界路由。
   1. 同时属于 两个及以上 的区域，且必须包括 区域 0 。
4. ASBR：自治区域边界路由。
   1. 区域内 OSPF 路由，引入 外部路由，就是 ASBR 设备。

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OSPF 区域类型

1. 骨干区域
   1. 链接其他区域的 核心区域，area 0。
2. 标准区域
   1. 传输 区域内路由，区域间路由，外部路由。
   2. 非 area区域，且未配置 末节区域
3. stub 区域
   1. 拒绝 4、5 类 LSA
   2. 自动下发一条 3类 LSA
4. Totally stub 区域
   1. 拒绝 3、4、5 类 LSA
   2. 自动下发一条 3类 LSA
5. NSSA 区域
   1. 拒绝 4、5 类 LSA ，引入 7类 LSA
   2. 自动下发一条 7类 LSA
6. Totally NSSA 区域
   1. 拒绝 3、4、5 类 LSA ，引入 7类 LSA
   2. 自动下发一条 3类 和 7类 LSA

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OSPF LSA 类型

报文字段

1. LS Age：LSA 的老化时间，表示已生存的 时间。
2. Options：每个 bit 对应 所支持的某个特性。
3. LS Type：LSA 的类型。
4. Link State ID：链路状态的 ID，不同LSA，对应的也不同。
5. Advertising Routing：通告路由器，产生 LSA 的路由器 Router ID。
6. LS Sequence Number：链路状态序号，当 LSA 产生新的实例，序号就会增加。
7. LS checksum：校验，保证数据完整性。
8. Length：LSA 的总长度（包含LSA的头部）。

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报文类型

1. LSA 1 类：Router
   1. 每个设备都会产生。
   2. 描述设备链路状态和开销。
   3. 在所属区域内产生。
2. LSA 2 类：Network
   1. 由 DR 产生。
   2. 描述本网段的链路状态。
   3. 在所属区域内产生。
3. LSA 3 类：Network-summary
   1. 由 ABR 产生。
   2. 描述 区域内 某个网段的路由，并通告其他区域。
4. LSA 4 类：ASBR-summary
   1. 由 ABR 产生。
   2. 描述到 ASBR 的路由，通告给非此 ASBR 所在的区域。
5. LSA 5 类：AS-external
   1. 由 ASBR 产生。
   2. 描述到 AS 外部的路由，通告到所有区域。
6. LSA 7 类：NSSA
   1. 由 ASBR 产生。
   2. 描述到 AS 外部的路由，仅在 NSSA 区域内传播。

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OSPF 数据报文类型

OSPF 使用 IP 协议 封装报文，协议号 89。

1. Hello：周期性发送，发现和维持 OSPF 邻居关系。
2. DD：描述本地的 LSDB 摘要信息，用于两台设备进行数据同步。
3. LSR：向 对方（指定路由，DR）请求所需的 LSA。
   1. 只有在 DD 报文交互后才发送。
   2. 接收到的数据 类似对方 LSDB 数据目录。
4. LSU：向对方 （指定路由，DR）请求所需（本设备没有的）的 LSA。
   1. 可发送多次。
5. LSA：对收到的 LSA 进行确认。
   1. 同步完成后 发送 LSA 回复。

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OSPF 路由类型

AS 区域内路由 和 区域间路由，描述的是 AS 内部的 网络结构。

AS 的 外部路由 描述了到 除 AS 以外的目的地址路由。

外部路由分为 Type1 、Type2 两类。

1. Intra Area
   1. 区域内路由
   2. 区域间路由
2. Transit/Stub
   1. 区域内部路由
   2. MA 网络（如以太网，传输网络的中间节点） 或 末梢网络路由（如Loopback接口）。
3. ASE
   1. 引入外部自治系统的路由。
4. NSSA
   1. NSSA 区域引入外部的路由。
5. Type 1 （一类外部路由）
   1. 可信度高。
   2. 开销 = 本地路由到 ASBR 的开销 + ASBR 到目的地址的开销。
   3. 存在多个 ASBR 时，每条路径分别计算开销，得到的值 用于路由选路。
6. Type 2（二类外部路由）
   1. 可信度较低，OSPF 认为 从 ASBR 到自治系统外的路由开销，远大于 自治系统内 到达 ASBR 的开销。
   2. OSPF 计算开销，只考虑 ASBR 到外部的开销，即 开销 = ASBR 到目的地址的开销。
   3. 多个 ASBR 转向相同地址时。
      1. 比较引入路由开销，选取最小值，进行路由引入。
      2. 开销相同，在比较 本路由 到相应的 ASBR 开销，选取最小值 进行路由引入。
      3. 无论选取哪条，第二类外部路由开销，都等于 ASBR 到该目的地址的开销。

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OSPF 邻居关系

代表邻居状态

1、2、3：交换 Hello 报文。

4、5：确定主从关系。

6、7：交换 LSDB 数据目录，同步 LSDB 数据。

8：接收到 LSR请求，类型为 LSA；完成 区域内 LSDB 同步。

1. Down：
   1. 邻居会话初始阶段。
   2. 未收到邻居 Hello 报文。
2. Attenpt：
   1. 仅发生在 NBMA 网络中。
   2. 对端邻居在报文 失效前，未发送 Hello 报文。（简化：未收到 Hello 报文）
   3. 此时 设备还在 向对端发送 Hello 报文。
3. Init：
   1. 收到 Hello 报文。
   2. 变更状态 为 Init。
4. 2Way:
   1. 收到 Hello 报文，存在本机的 RouterID，则状态转为 2Way。
   2. 若不需要转为 邻接 关系，则状态定为 2Way。否则进入下一阶段 ExStart。
5. ExStart:
   1. 协商主从关系，确定 DD 序列号。
6. Exchange：
   1. 主从关系协商完毕后，交换 DD 报文，此时为 Exchange。
7. Loading：
   1. DD 报文交换完成 Exchange done，进入 Loading 状态。
8. Full：
   1. LSR 重传列表为空，进入 Full。