OSPF协议基础

OSPF三部曲

建立邻居关系，所有一切的开始

router id
- OSPF协议的router id 如何确认
  - 默认使用路由器的全局router id 作为OSPF 的router id
  - 默认情况下路由器上配置的第一个IP地址为全局router id
  - 允许管理员手工配置全局router id
  - 当管理员手工配置OSPF进程的router id 时，优先级最高
- 工程项目上的建议
  - 一般项目上通常使用loopback接口地址作为全局router id 或者协议的 router id 方便网络管理
  - 协议router id 变更生效，需要重启协议进程，导致邻居关系中断，网络产生震荡，一般现网不会频繁更改router id
发现并建立邻居——hello 报文
- hello 报文如何发送
  - 凡是加入到OSPF 协议的物理接口/隧道接口，就会主动发送hello 报文
  - hello 报文的源地址为接口的IP 地址，目的地址为224.0.0.5
    
    @在P2P链路、Broadcast链路中 hello报文每隔10S周期发送
    
    @在NBMA、P2MP链路每个30S周期发送
    
    @邻居失效时间默认为hello间隔时间的4倍，时间到没收到邻居的hello报文，则认为邻居失效，断开邻居关系并重新计算路由
    
    hello 报文头部携带的主要参数
    
    version： ospf 协议的版本
    
    message type: 1. HELLO 2. DD 3. LSR 4. LSU 5. LSACK
    
    router id：路由器的OSPF 的router id
    
    area id：描述发送hello报文的接口所属的区域
    
    auth type: 0 代表无认证， 1 代表明文认证， 2 代表MD5 认证
    
    auth data: 明文密码/密文MD5 值
    
    hello 报文数据部分携带的主要参数信息
    
    network mask：发送hello报文接口的子网掩码
    
    hello interval： hello报文的发送周期
    
    option：N bit, E bit
    
    router priority：默认是1 用于选举 DR/BDR
    
    dead interval：邻居失效时间
    
    DR：broadcast/nbma链路上DR路由器接口的IP地址
    
    BDR：broadcast/nbma链路上BDR路由器接口的IP地址
    
    如果链路是P2P，P2MA，则DR/BDR 取值为0.0.0.0 即不进行DR/BDR选举
- 影响邻居关系建立的因素
  - 在一条链路上router id 不能冲突
  - 在一条链路上所有接口应加入在同一个area id
  - auth type 要一致，auth data 要匹配
  - hello 间隔和dead 间隔要一致
  - N bit 和 E bit 取值要一致
- 建立邻居的过程
  - Down：没有收到hello报文，但可以向外发送hello报文
  - Init：收到hello报文，但没有看到自己的信息
  - 2-Way：收到hello报文，并看到自己是对方的邻居
- OSPF 邻居建立的可靠性体现
  - hello报文之间的3次握手形成 2-way
  - DD 报文序列号+1 机制，隐式确认
  - LSAck 对LSU 中LSA 信息的确认，显示确认
进行LSDB的同步，即链路信息同步

进入2-Way状态后，开始进行lsdb的同步

ExStart：预启动状态，发送不携带LS摘要信息的DD报文，进行主从选举，router id 大的成为Master，小的成为Slave，完成主从选举后进入Exchange 状态

DD 报文中 I M Ms 的含义

I 0 表示不是第一次发送DD 报文 1 表示第一次发送DD报文

M 0 发送的最后一个DD 报文 1 还要继续发送DD 报文

MS 0 我是Slave 从路由器 1 我是Master 主路由器
Exchange：将自身LSDB中所有的LSA的摘要信息通过DD报文进行交换，实现LSDB同步

所谓的LSDB同步，就是邻居之间最终拥有相同的LSA信息，以及这些LSA的新旧程度一致
LSA 的摘要信息也称为LSA 的头部信息

摘要信息的用途
- 唯一的标识一条LSA，由type、ls id 、Adv rtr 3个参数唯一的表示一条LSA
  - type：描述LSA的种类
  - Ls id：LSA的名字，取值由type决定
  - Adv rtr：产生这条LSA的路由器的router id
- 用于判断LSA的新旧，由seq、chksum、ls age 3个参数判断新旧程度
  - seq越大的越新，起始值0x80000001,最大值 0x7fffffff
  - 如果seq相同，则比较chksum,越大越新
  - 如果chksum相同，则判断Ls age 是否等于3600，等于3600的最新，如果都不等于3600，则判断ls age 的差值，如果大于900，则Ls age 小的为最新，如果小于等于900，这认为这两条LSA 为相同

运行SPF算法进行路由的计算

SPF算法主要使用到一类LSA和二类LSA

Router-LSA 一类LSA 描述路由器自身加入到OSPF进程的直连链路的链路状态。凡是运行OSPF 的路由器都会产生一条一类LSA

一类LSA的链路状态，有4种link type

stubnet 描述路由器直连的网络信息

link id 直连链路的网络号

Data 子网掩码

Metric 自身到直连网络的开销

P-2-P 描述P2P/P2MP链路上的实节点邻居

link id 邻居的router id

Data 与邻居相连的接口IP

Metric 到邻居的COST

TransNet 描述Broadcast/NBMA链路上的伪节点邻居

link id 伪结点的router id（由该链路上的DR接口地址充当）

Data 和伪结点相连的接口地址

Metric 自身到伪结点的开销

伪节点和DR的关系

伪节点不是DR，伪节点与该链路上所有节点相连，包括DR

伪节点是MA 链路中逻辑上虚拟出来的一台路由器

伪节点的router id 使用的是DR的接口

伪节点到链路上其它节点的开销为 0

virtual 描述vlink 上的实节点邻居

link id vlink 上的邻居的router id

Data 和vlink的邻居相连的接口地址

Metric 自身到vlink上邻居的开销

关于DR/BDR/DRother

默认情况下OSPF协议在Broadcast/Nbma类型网络会自动选举DR/BDR

DR/BDR 选举规则

比较接口的优先级，默认为1，取值范围 0 -255 优先级越大越优先，0 表示不参与选举

优先级相同则比较 router id ，router id 越大优先成为DR，其次BDR

DR/BDR 没有抢占性，根据先到先得的原则

如果DR失效，则判断是否存在BDR，如果存在BDR，则BDR成为DR，然后重新选举BDR

如果BDR失效, 则重新选举BDR

每条Broad/Nbma链路上都会存在一个DR,可以没有BDR,链路上的其它路由器为DRother

DRother之间保持2-Way的关系,不进行LSDB同步

DR、BDR、DRother 之间需要保持Full 的关系，需要进行LSDB的同步

DRother通过组播地址224.0.0.6将LSA更新发送给DR/BDR，然后DR通过组播地址224.0.0.5将更新发送给DRother，也就是说DR/BDR同时监听224.0.0.5、224.0.0.6 而DRother 仅监听224.0.0.5

DR/BDR/DRother 只是路由器在某条链路上充当的角色，也就说一个路由器可以是多个角色