一、OSPF协议概述1.1 什么是OSPF属性说明全称Open Shortest Path First开放式最短路径优先开发方IETF类型链路状态路由协议度量值基于带宽的Cost开销算法SPF最短路径优先算法保证无路由环路适用场景大中型网络报文封装直接封装于IP报文协议号89组播地址224.0.0.5所有OSPF路由器224.0.0.6DR/BDR二、OSPF基本概念2.1 Router IDRID定义32位无符号整数在自治系统中唯一标识一台路由器手动指定router-id x.x.x.x生成顺序未手工指定时选取所有Loopback接口中IP地址最大的作为RID若无Loopback选取所有UP状态物理接口中IP地址最大的作为RID示例RTA有Loopback0: 172.16.1.1GE0/0: 192.168.1.1则RID 172.16.1.12.2 链路状态Link State, LS路由器周边链路的状态包括两类类型内容感知方式直连网段状态网段、掩码、接口开销接口状态直连拓扑状态邻居Router ID、连接接口、接口开销OSPF邻居关系接口开销计算公式Cost 参考带宽 / 接口带宽参考带宽默认为100MbpsLoopback接口开销默认为1示例2Mbps 串口 Cost100/25010M 以太网 Cost100/1010路由总开销到达目标网段沿途所有出接口 Cost 累加和2.3 LSA链路状态通告LSA是封装后的链路状态信息LSA 1路由器LSA每台路由器都会发起LSA 2网络LSA由DR发起描述广播多路访问网络LSA 头部关键字段LS 老化时间、LS 类型、Link State ID、通告路由器 RID、序列号、校验和2.4 LSDB链路状态数据库每台OSPF路由器维护一个LSDB存储所有收到的LSA同一区域中OSPF路由器的LSDB一致LSA通过LSU报文在区域内洪泛2.5 SPF计算以自身LSA 1为根把 LSDB 抽象为无向拓扑图计算到所有网段最短路径每台路由器独立计算生成 OSPF 路由表最小 Cost 路径为最优路由RTA -------- RTB -------- RTCCost10 Cost20RTA到RTC直接路径10 20 30如果有其他路径Cost更小则选更小的三、OSPF协议模型与四张表3.1 协议工作流程1. 建立邻居 → 2. 发起路由 → 3. 传播路由 → 4. 计算路由 ↓ ↓ ↓ ↓ Hello报文 生成LSA 1 LSA洪泛至LSDB SPF算法计算3.2 OSPF四张表表名内容邻居表记录所有OSPF邻居状态LSDB表存储所有LSA区域内一致路由表SPF计算后生成的最优路由接口表启用OSPF的接口信息四、OSPF网络类型网络类型适用接口特点Broadcast广播多路访问以太网接口需选举DR/BDRNBMA帧中继接口需选举DR/BDR手工指定邻居P2P点到点PPP、HDLC接口不选举DR/BDRP2MP点到多点特殊配置不选举DR/BDR五、邻居关系与邻接关系5.1 Hello报文机制通过Hello报文发现和维护邻居在一定时间间隔内收不到Hello则判定邻居失效并从邻居表中删除5.2 DR/BDR选举广播多路访问网络选举原则比较优先级数值越大越优先0不参与选举优先级相同则比较Router ID越大越优先保持稳定原则DR/BDR选举完成后新加入的高优先级路由器不会抢占DR/BDR的作用邻接关系数从n(n-1)减少到2(n-2)1DR负责同步LSDBBDR作为备份5.3 邻居状态转换邻居关系状态无邻接Down → Init → 2-Way邻接关系状态ExStart → Exchange → Loading → Full关键交互ExStart阶段协商主从关系Master/SlaveExchange阶段交换DDDatabase Description报文Loading阶段通过LS Request/LSU/LS Ack同步LSAFull阶段完全邻接关系建立5.4 邻居关系无法建立的常见原因校验参数匹配要求Router ID全网所有路由器 RID 必须唯一Area ID同一互联网段接口必须属于相同区域接口网络类型两端接口类型一致保证 Hello/Dead 计时器匹配接口子网掩码非 P2P 网络同网段掩码必须相同认证配置同网段认证模式、密钥完全一致特殊区域属性Stub/NSSA 区域内所有路由器统一配置NBMA 网络必须手动指定对端邻居六、OSPF报文类型报文类型用途Hello发现和维护邻居DDDatabase Description描述LSDB摘要用于ExStart/Exchange阶段LSRLink State Request请求缺少的LSALSULink State Update发送LSA洪泛、响应LSRLS Ack确认收到LSUOSPF报文的目的地址报文目的地址规则P2P 网络所有报文统一使用组播224.0.0.5Broadcast 广播网络Hello/LSU/LSAck224.0.0.5所有路由器/224.0.0.6DR/BDRDD/LSR单播发送至对应邻居七、LSA洪泛与老化机制7.1 LSA老化最大老化时间3600秒LSA发起时开始计时到达3600秒后从LSDB中清除7.2 定期刷新老化时间到达1800秒最大老化时间的一半时发起路由器随机等待一段时间后重新发起该LSA新LSA序列号1老化时间归零7.3 可靠性机制超时重传未收到LS Ack则重传序列号机制重复包不做处理八、区域划分8.1 路由器角色角色定义内部路由器所有接口都属于同一区域骨干路由器至少有一个接口在Area 0ABR区域边界路由器连接多个区域ASBR自治系统边界路由器连接外部自治系统8.2 区域规则Area 0骨干区域必须存在所有非骨干区域必须直接连接到Area 0不同区域的LSDB相互独立九、单区域OSPF配置9.1 基础配置命令# 启动OSPF进程进程号本地有效 router ospf 进程号 # 手动指定Router ID router-id router-id # 在接口上启用OSPF指定区域 network IP地址 通配符 area 区域号9.2 通配符掩码位为0该位必须匹配位为1该位可任意通常写法network 网段地址 反掩码 area 区域号示例network 10.1.1.0 0.0.0.255 area 09.3 被动接口配置为被动接口后只收不发Hello报文无法建立邻居关系不能从该接口学习路由也不能向该接口通告路由9.4 单区域配置案例拓扑Area 0RTA与RTB通过E0/0相连10.1.1.0/24RTA配置[RTA] router id 1.1.1.1 [RTA] ospf [RTA-ospf-1] area 0 [RTA-ospf-1-area-0.0.0.0] network 1.1.1.1 0.0.0.0 [RTA-ospf-1-area-0.0.0.0] network 10.1.1.0 0.0.0.255查看路由表[RTA] display ospf routing输出示例目标网段Cost类型下一跳通告路由器2.2.2.2/321563Stub10.1.1.22.2.2.210.1.1.0/241562Stub10.1.1.11.1.1.11.1.1.1/321Stub1.1.1.11.1.1.1十、关键总结要点说明OSPF协议号89组播地址224.0.0.5所有路由器224.0.0.6DR/BDR参考带宽默认100MbpsCost公式参考带宽 / 接口带宽最大老化时间3600秒LSA刷新周期1800秒老化时间过半区域核心Area 0必须存在非骨干区域需连接到Area 0DR选举原则优先级 → Router ID且不支持抢占邻居建立条件区域ID、Hello时间、Dead时间、认证、MTU一致以上为个人学习笔记
