OSPF知识点总结(华为)

OSPF知识点总结（华为）OSPF概念OSPF：OpenShortestPathFirst，开放最短路径优先协议，是一种链路状态路由协议，在RFC2328中描述。Open意味着开放、公有，任何标准化的设备厂商都能够支持OSPF。与RIP的区别RIP：运行距离矢量路由协议，周期性的泛洪自己的路由表，通过路由的交互，每台路由器都从相邻（直连）的路由器学习到路由，并且加载进自己的路由表中，而对于这个网络中的所有路由器而言，他们并不清楚网络的拓扑，他们只是简单的知道要去往某个目的应该从哪里走，距离有多远。OSPF：运行链路状态路由协议，路由器之间交互的是LSA（链路状态通告），而非路由信息，路由器将网络中泛洪的LSA搜集到自己的LSDB（链路状态数据库）中，这有助于OSPF理解整张网络拓扑，并在此基础上通过SPF最短路径算法计算出以自己为根的、到达网络各个角落的、无环的树，最终，路由器将计算出来的路由装载进路由表中。OSPF特性OSPF链路状态协议（开放式最短路径优先），无类路由协议，支持VLSM，CIDR，支持安全认证采用SPF算法（Dijkstra算法）计算最佳路径，快速响应网络变化网络变化是触发更新以较低频率（每隔30分钟）发送定期更新，被称为链路状态刷新与距离矢量相比，链路状态协议掌握更多的网络信息OSPF三张表1.邻居表（Neighbortable）：列出了所有和本路由器直接相连的OSPF邻居，经历了一系列的消息交互、关系状态最终建立。2.拓扑表（Topologytable）：含有链路状态数据库（LSDB），列举了所有自己产生及邻居那得到的LSA（Flooding/泛洪），在同一个OSPF区域中的路由器，都有完全一致的OSPFDatabase。一个OSPF区域，就对应着一个OSPFDatabase。3.路由表（Routingtable）：在OSPF的数据库中，通过SPF算法，计算得到了最优路由，也称为ForwardingDatabase。建表过程：广播Hello包建立邻居关系→→广播交互LSA→→收集LSAs并放入LSDB→→SPF计算，得出最优路径→→放入路由表。OSPF区域OSPF采用层次设计，用Area来分隔路由器（通常一个区域的路由器不超过50台）区域中的路由器保存该区域中所有链路和路由器的详细信息但只保存其他区域路由器和链路的摘要信息单区域的问题：区域内部动荡会引起全网路由器的SPF计算；LSDB庞大，资源消耗过多，设备性能下降，影响数据转发；每台路由器都需要维护的路由表越来越大，单区域内路由无法汇总。多区域的优点：多区域的设计减少了LSA洪泛的范围，有效地把拓扑变化控制在区域内，达到网络优化的目的在区域边界可以做路由汇总，减小了路由表充分利用OSPF特殊区域的特性，进一步减少LSA泛洪，从而优化路由多区域提高了网络的扩展性，有利于组建大规模的网络划分的目的：提高路由效率：缩减部分路由器的OSPF的路由条目；对某些特定的LSA，可以在区域边界（ABR/ASBR）上，实现汇总/控制/过滤（通过OSPF的汇总路由/默认路由实现OSPF区域之间的全网互通）；提高网络稳定性：当某个区域内的一条OSPF路由出现抖动时，可以有效控制受影响的波及面（对于大型的路由协议来说，稳定是很重要的一个因素）。骨干区域：在部署OSPF时，要求全OSPF域，必须有且只能有一个Area0，Area0为骨干区域，骨干区域负责在非骨干区域之间发布由区域边界路由器汇总的路由信息（并非详细的链路状态信息），为避免区域间路由环路，非骨干区域之间不允许直接相互发布区域间路由。因此，所有区域边界路由器都至少有一个接口属于Area0，即每个区域都必须连接到骨干区域。骨干区域：Transitarea（backboneorArea0）：主要功能：为快速、高效地传输数据包。通常不接用户。非骨干区域：Regularareas（nonbackboneareas）：主要是连接用户。而且所有数据都必须经过Area0中转（包括：Stub/TotallyStubby/NSSA）OSPF路由器的角色区域内路由器（InternalRouter/InternalAreaRouter，IAR）区域边界路由器（AreaBorderRouter，ABR）骨干路由器（BackboneRouter/BackboneBorderRouter，BBR）AS边界路由器（ASBoundaryRouter，ASBR）OSPF与IS-IS的区域可扩展性的对比：两种协议的算法都是基于SPF算法OSPF：以Area0为BackBone（比较好）IS－IS：以Level2的链路为BackBone，以链路为区域分界（很好）采用层次设计的好处：减少了路由表的条目LSA的flood在网络边界停止，加速会聚缩小网络的不稳定性，一个区域的问题不会影响其它区域Router-IDRouter-ID用于在OSPF区域中唯一地表示一台OSPF路由器，全OSPF域内禁止出现两台路由器拥有相同的Router-ID。Router-ID的设定可以通过手工配置，也可通过协议自动选取。实际网络部署中考虑到协议的稳定，建议手工配置。在路由器运行了OSPF并由系统自动选定Router-ID之后，如果该Router-ID对应的接口down掉，或出现一个更大的IP，OSPF仍然保持原Router-ID（即Router-ID值是非抢占的，稳定第一），即使此时resetospfprocess重启OSPF进程，Router-ID也不会发生改变；除非重新手工配置Router-ID（OSPF进程下手工敲router-idxxx），并且重启OSPF进程方可。另外，如果该Router-ID对应的接口IP地址消失，例如undoipaddress，则resetospfprocess后，RouterID也会发生改变。COSTOSPF使用cost“开销”作为路由度量值。每一个激活OSPF的接口都有一个cost值。OSPF接口cost=100M/接口带宽，其中100M为OSPF的参考带宽（reference-bandwidth）。一条OSPF路由的cost由该路由从路由的起源一路到达本地的所有入接口cost值的总和。由于默认的参考带宽是100M，这意味着更高带宽的传输介质（高于100M）在OSPF协议中将会计算出一个小于1的分数，这在OSPF协议中是不允许的（会被四舍五入为1）。OSPF的网络接口类型1.点到点网络（PointToPoint，P2P）：一个网络里仅有2个接口，使用HDLC或PPP封装，不需寻址，地址字段固定为FF。2.广播型多路访问网络（Broadcast）：广播型多路访问，目前而言指的就是以太网链路，涉及IP和Mac，用ARP实现二层和三层映射。3.非广播型多路访问网路（NonBroadcastMultiAccess，NBMA）：网络中允许存在多台Router，物理上链路共享，通过二层虚链路（VC）建立逻辑上的连接。4.点对多点网络（PointToMultiPoint，PTMP/P2MP）：通过一种特定的一对多的连接类型的通信，从单一位置到多个位置提供多个信道。不同的OSPF接口网络类型，OSPF在该接口上的操作将有所不同。接口的OSPF网络类型是可以通过命令修改的。MA包括Broadcast和NBMA。NBMA的网络类型需要静态指定邻居，其余网络类型邻居自动发现。Broadcast、NBMA类型的接口上，需要进行DR/BDR的选举。在P2P、P2MP类型的接口上，不进行DR/BDR选举。在P2P和Broadcast网络上，Hello报文以组播地址（224.0.0.5）进行发送，在NBMAVL（Virtual-Link）上Hello报文以单播地址进行发送。常见链路层协议对应的默认网络类型：DR与BDR意义：在多路访问网络（MultiAccess，MA）中，若所有路由器接口两两建立OSPF邻居关系，则共有n(n-1)/2个邻居关系，这不仅仅额外消耗设备资源，更是增加了网络中LSA的泛洪数量。因此，为了减小多路访问网络中的OSPF流量，OSPF会在每一个MA网络（多路访问网络）选举一个指定路由器(DR)和一个备用指定路由器(BDR)。1.指定路由器（DesignatedRouter，DR）：DR负责侦听多路访问网络中的拓扑变更信息并将变更信息通知给其他路由器，同时负责代表该MA网络发送LSA类型2。MA网络中，所有的OSPF路由器都与DR建立全毗邻的OSPF邻接关系。2.备用指定路由器（backupDesignatedRouter，BDR）：BDR会监控DR的状态，并在当前DR发生故障时接替其角色。3.DRothers：除DR与BDR之外的其他路由器。DR选举规则：DR和BDR是由同一网段中所有的路由器根据路由器优先级、RouterID通过Hello报文选举出来的，只有优先级大于0的路由器才具有选取资格，优先级为0不参与选举。进行DR/BDR选举时每台路由器将自己选出的DR写入Hello报文中，发给网段上的每台运行OSPF协议的路由器。当处于同一网段的多台路由器同时宣布自己是DR时，接口优先级最高者胜出；如果优先级相等（默认为1），Router-ID最高者胜出。DR具有非抢占性，也就是说如果该MA网络中，已经选举完成、并且选举出了一个DR，那么后续即使有新的、更高优先级的设备加入，也不会影响DR的选举，除非DR挂掉。过程：选举初始化时，所有路由器在一开始都将自己的路由器ID写入Hello包中DR_ID和BDR_ID字段中，宣称自己是DR和BDR。优先级最高的路由器成为BDR，但此时还没有DR，接着立马将BDR升级为DR，并将Hello包里DR_ID字段改成已选出的DR的ID。剩下的路由器继续选BDR，仍是将自己的ID写入BDR_ID字段中，最后优先级次高的路由器成为BDR。制度：1.选举制：DR是各路由器选出来的，而非人工指定的，虽然管理员可以通过配置priority干预选举过程。2.终身制：DR一旦当选，除非路由器故障，否则不会更换，即使后来的路由器priority更高。3.世袭制：DR选出的同时也选出BDR来，DR故障后，由BDR接替DR成为新的DR。特性：所有的DRother路由器均只与DR和BDR建立全毗邻的邻接关系，DRother间不建立全毗邻邻接关系。DR是基于接口，而非路由器。一个路由器，可能它在某个接口上是DR，在其它接口上是BDR、DROther，或因是P2P的链路而不参加DR的选举。在广播的网络上必须存在DR才能够正常工作，但BDR不是必需的。一个MA网段中即使只有一台路由器，也要选举DR。DR并不一定就是路由器优先级最高的路由器接口；同理，BDR也并不一定就是路由器优先级次高的路由器接口（可能有新的、更高的加进来）。在广播多路访问、非广播多路访问型的接口上，会进行DR/BDR的选举。在P2P、P2MP类型的接口上，不进行DR/BDR选举。DR/BDR属于组播地址为224.0.0.6的组，监听并接收目的地址为224.0.0.6的组播数据包，且DR向组播地址224.0.0.5发送更新以通知其它路由器（包括BDR和起源DROther）。所有的OSPF路由器（包括DR/BDR）监听224.0.0.5这一组播地址，向224.0.0.6发送更新通知DR及BDR。BDR向DR发送更新的地址是224.0.0.5，DR回复LSAck的地址也是224.0.0.5。有了DR/BDR的存在后，LSA的泛洪：OSPF报头1.Version：版本字段，占1个字节，指出所采用的OSPF协议版本号，目前最高版本为OSPFv4，即值为4（对应二进制就是0100）。2.MessageType：报文类型字段，标识对应的5种报文类型。3.PacketLength：包长度字段，占2个字节。它是指整个报文（包括OSPF报头部分和后面各报文内容部分）的字节长