HCIA 第六天 OSPF路由協議 及 一個小案例

評價一個路由協議的好壞：

1. 占用資源多少
2. 收斂速度快慢
3. 選路是否合理

RIP以跳數作為開銷值來選路，就可能存在不合理性

RIP – 距離矢量性協議

1. 以跳數作為開銷值進行選路，本身存在不合理性
2. 由于RIP本身計時器時間較長，收斂速度較慢
3. RIP單個資料包占用資源并不算大，但是因為RIP存在30s一次的周期更新，所以整體看來，RIP的資源占用很大

由于RIP三個維度的表現都不算太好，所以只能適用于中小型網路環境

OSPF 動態路由協議 – 開放式最短路徑優先協議

傳遞的是LSA：鏈路狀態資訊

1. OSPF因為是鏈路狀態型協議，所以，計算出的路徑不會出現環路，并且，OSPF以帶寬作為開銷值進行選路，相對于條數更加合理，所以從選路的角度來看，OSPF優于RIP
2. 由于OSPF的計時器時間短于RIP的計時器，所以從收斂速度來看，OSPF優于RIP
3. 從單個資料包攜帶的資料量來看，因為OSPF攜帶的是拓撲資訊（LSA），所以資料量較RIP大很多，但是由于RIP存在30s一次的周期更新，并且OSPF本身存在很多減少更新量的措施，所以從整體的角度看，OSPF小優于RIP

OSPF版本：

1. OSPFV1（在實作試階段就夭折了），OSPFV2 — IPV4
2. OSPFV3 — IPV6

RIPV2 與 OSPFV2：

• 相同點

1. OSPFV2 和 RIPV2都是無類別的路由協議，都支持VLSM， CIDR

2. OSPFV2和RIPV2都以組播的形式發送訊息，地址：224.0.0.5和224.0.0.6

3. OSPFV2和RIPV2都支持等開銷負載均衡

• 不同點

  1. RIP只能適用于中小型網路
  2. OSPF可以適用于大型網路
  3. OSPF為了適應中大型網路，需要進行結構化部署：區域劃分

  如果只有一個區域的OSPF網路，我們將這樣的網路稱為單區域OSPF網路

  如果只有一個區域的OSPF網路，我們將這樣的網路稱為多區域OSPF網路

  
  

  區域劃分的主要目的： 區域內部傳遞拓撲資訊，區域之間傳遞路由資訊

  
  

• 區域邊界路由器 – ABR： 同時屬于多個區域，并且一個介面對應一個區域，至少有一個介面屬于骨干區域，區域之間可以存在多個ABR，一個ABR可以屬于多個區域

  
  

• 區域劃分的要求：

  1. 區域之間必須存在ABR
  2. 區域劃分必須按照星型拓撲結構劃分，星型拓撲中間區域叫做骨干區域

  OSPF區域存在區域編號： 區域ID（area ID）：由32位二進制構成，用點分十進制進行表達，骨干區域的area ID為0

一、 OSPF的資料包

1. hello包： 可以用來周期發現，建立和保活鄰居關系

   ? 周期： 默認為10s為周期進行周期發送，在某些特殊環境會以30s為周期

   ? 死亡時間（dead time）： 4倍的hello時間

   ? RID： 用來標定和區分OSPF網路中不同的路由器

   ? RID要求：

   1. 整個OSPF網路唯一

   2. 格式統一，RID要求必須符合IP地址格式（有32位二進制構成，并且點分十進制表達）

   RID的獲取方式：

   1. 手工配置：僅滿足以上兩點要求即可

   2. 自動獲取：路由器先從環回地址中選取數值最大的IP地址作為RIP，若不存在環回地址，則將從本地的物理介面對應的IP地址中選擇數值最大的最為RID

2. DBD包： 資料庫描述報文，LSDB（資料鏈路狀態資料庫，存放LSA資訊的資料庫），像是“資料庫的目錄”

3. LSR包： 鏈路狀態請求報文，基于DBD包請求未知的LSA資訊

4. LSU包： 鏈路狀態更新報文， 真正攜帶LSA資訊的資料包

5. LSAck包： 鏈路狀態確認報文，確認包

二、 OSPF的狀態機

two-way：雙向通信：標志著鄰居關系的建立

↓

條件匹配

↓

主從關系選舉：使用未攜帶資料的DBD包（主要目的是為了和之前的鄰居關系進行區分）通過對比RID，RID大的為主，主可以優先進入下一個狀態

↓

full state：標志著鄰接關系的建立

總結：

down狀態： 啟動OSPF，發送hello后進入下一個狀態

init狀態： 當你收到一個hello包中包含本地的RID資訊時，進入下一個狀態

two-way狀態： 標志著鄰居關系的建立

↓ 條件匹配：

↓ 條件匹配失敗 — 停留在鄰居關系，僅10s一次，使用hello包進行保活

↓ 條件匹配成功 — 進入下一個狀態

exstart狀態： 使用未攜帶資料的DBD包進行主從關系選舉，RID大的為主，主進入下一個狀態

exchange狀態： 使用攜帶目錄資訊的DBD包進行目錄資訊的共享，需要ACK確認

loading狀態： 查看對端的DBD包與本段的LSA資訊進行對比，基于未知的LSA資訊發送LSR包進行請求，對端使用LSU進行回復，需要ACK確認

full狀態： 標志著鄰接關系的建立

三、 OSPF的作業程序

1. 啟動配置完成后，OSPF向本地所有運行OSPF協議的介面以組播224.0.05的形式發送hello包，hello包中需攜帶自身本地的RID寄自身一直鄰居的RID，之后，將收集到的鄰接關系記錄在一張表中 – 鄰居表
2. 鄰居表建立完成后需要進行條件匹配，失敗則停留在鄰居關系，僅適用hello進行周期保活
3. 匹配成功，則開始建立鄰接關系，首先需要使用 未攜帶資料的DBD包進行主從關系選舉 ，之后使用攜帶資料的DBD包共享資料庫目錄，之后使用LSR/LSU/LSACK資料包來獲取未知網段的LSA資訊，完成本地資料庫表的建立 – LSDB 鏈路狀態資料庫
4. 最后，基于本地的鏈路狀態資料庫，生成 有向圖及最短路徑樹，之后，計算本地到達未知網段的路由資訊，生產的路由資訊加載到 路由表中
5. 收斂完成后，OSPF需要10s一次使用hello包進行周期保活，OSPF 30min進行一次周期更新，把序列號重新重繪一次

條件匹配： 在一個廣播域中，所所有設備均為鄰接關系，將出現大量的重復更新，所以需要進行DR/BDR選舉，所有非DR/BDR的設備之間僅維持鄰居關系

指定路由器：DR

備份指定路由器：BDR

一個廣播域中，在DR和BDR都存在的情況下，至少需要四臺路由器才能看到鄰居關系

DR 和 BDR實際上是介面的概念

DR/BDR選舉機制：

1. 先比較優先級，優先級最大的為DR，第二大的為BDR，優先級的初始默認值為1

   修改優先級：

   
   優先級的取值范圍：0 - 255，若優先值設為0，則表示不參加DR/BDR的選舉

2. 如果優先級相同，則比較RID，若RID大的路由器就位DR，第二大的為BDR

DR/BDR的選舉模式為非搶占模式，選舉時間的上限為40s

重啟可以進行新的選舉

? 結構突變：

1. 突然增加一個網段：觸發更新，立即發送攜帶LSA資訊的LSU包，需要ACK確認
2. 突然斷開一個網段：觸發更新，立即發送攜帶LSA資訊的LSU包，需要ACK確認
3. 無法聯系 – 40s死亡時間

四、 OSPF的基本配置

1. 啟動OSPF行程 router-id：配置RID

   

2. 創建區域
   

3. 宣告
   0.0.0.0 – 反掩碼 – 由連續的0和1組成，其中0代表不可變位，1代表可變位
   

查看OSPF鄰居關系表

查看lsdb：

查看lsdb詳細的某一條：

查看路由表：

OSPF在華為體系中默認優先級為0

OSPF是以帶寬作為開銷值的度量標準

COST = 參考帶寬 / 真實帶寬 華為默認的參考帶寬：100Mbps

修改參考帶寬：參考寬帶一旦修改，必須OSPF網路內所有設備均修改成相同的

五、 OSPF的拓展配置

1. 手工認證
   

   鄰居關系斷了
   

   去AR2配置，就可以連接上
   

2. 手工匯總（其實是區域匯總）

   匯總在ABR上的介面配置：
   

3. 沉默介面
   

4. 加快收斂（減少計時器時間）

   也是在介面上配置，修改hello時間時，死亡時間會按照4倍自動計算，鄰居之間的hello時間（死亡時間）必須相同，否則無法建立鄰居關系

   

5. 預設路由

   首先自己要有預設，不然不能給其他路由器發配預設
   
   

   強制下發預設路由