八、路由詳細介紹之動態路由OSPF（重點）

MrXiong發表於2020-04-16

一、OSPF介紹

OSPF優點：無環路、收斂快、擴充套件性好、支援認證

二、工作原理：

圖中RTA、RTB、RTC每個路由器都會生成一個LSA，通過LSA泛洪進行互相傳送相互學習，形成LSDB (鏈路狀態通告資料庫），LSDB資料庫中存了各路由器的LSA鏈路狀態通告。然後每個路由器拿這個資料庫通過SPF算舉動進行計算（SPF最短路徑樹演算法），跟據最短路徑數型成路由表。

　　LSA鏈路狀態通告，包含：RouterID、網路\掩碼資訊（路由資訊）、領居（誰跟我鏈在一起的)、網路型別、cost開銷值【領居、網路型別、cost形成拓撲】

　　Router-ID 是一個IPV４地址格式的唯一標識，每個RouterID 是唯一的，不能相同

　　RouterID：1、手動配置２、自動選擇（不手動配的話他會自動生產一個，先從環回介面、如果沒有配環回介面，就從物理介面選擇）

　　LSDB資料庫：存了各路由器的LSA鏈路狀態通告。

三、OSPF建立鄰居關係和鄰接關係

　　OSPF報文型別有５種：

　　　　HELLO報文，

　　　　DD（Database Description）報文，

　　　　LSR（LSA Request)報文

　　　　LSU（LSA Update)報文

　　　　LSACK（Link State Acknowledgment）報文

第一過程:

HELLO報文，作用打招呼，用來發現、建立和維持OSPF鄰居關係， HELLOW報文是組播的型式傳送 224.0.0.5，只有相鄰的路由器啟動了OSPF都會收到HELLOW報文。沒問動OSPF的不會收到。

RTA使用HELLO發現相鄰的RTB和RTC路由器是否開啟OSPF，如果啟動了會傳送HELLO報文並先會協商一些協議（RouterID \ 傳送HELLO報文時間等）、建立連線、每隔１０秒時間會相互傳送一次HELLO報文維持連線，如要４倍的時間收不到相鄰的HELLO報文，就預設為鄰居不線上，會自動在路由表中把它刪掉

第二過程：

DD（Database Description）報文。資料描述報文

通過HELLO報文形成鄰居後，路由器使用DD報文來進行主從路由器的選舉和資料庫摘要資訊的互動。

DD報文：包含LSA的頭部資訊，用來描述LSDB的摘要資訊

根據RourtID大小來確認路由器的主從關係，圖上RTB是主，RTA是從

前三個DD報文確定主從關係，互相交換大家所知道的路由

確證主從關係後，兩路由器就形成鄰居關係

第三過程：

　　確定鄰居關係後，主路由會先傳送一個LSR的請求報名給從路由器，從路由器就把LSU的報文發給主路由，主路由收到後就會向從路由傳送一個LSACK確認報文進行確認。

　　反之從路由器也會發一個LSR的請求報名給主路由器，主路由器就把LSU的報名發給從路由器，從路由器收到後也會向主路由器傳送一個LSACK確認報文進行確認。

　　兩個主從的路由器只起到誰先請求的作用，不是說以哪個發的報文為準（誰說了算）。

　　　　LSR（LSA Request)報文，用於向對方請求所需要的LSA

　　　　LSU（LSA Update)報文，用於向對方傳送其所需要的LSA

　　　　LSACK（Link State Acknowledgment）報文，用於向對方傳送收到LSA的確認

　　LSACK報文確認完成後，兩路由器間就會形成鄰接關係。

四、OSPF配置

[RTA]ospf  1 router-id 1.1.1.1        #router id  在實際操作中為了嚴謹，必須要手動新增router-id。1指的是程式號
[RTA-ospf-1]area 0                     #區域0  預設把路由器放到區域0裡面
[RTA-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.1.0 0.0.0.255       #宣告直連網段  反掩碼

router-id可以全域性配置，但優先順序別較低。配置命令： [R1]router id 11.11.11.11

反掩碼計算：255.255.255.255減去當前掩碼.。如：255.255.252.0 的反掩碼是255.255.255.255 - 255.255.252.0=0.0.3.255

程式號：程式號是本地有效，若不同的路由器之間OSPF對接，兩臺路由器的OSPF程式號可以不同，這是不會有任何問題的，但是為了保證網路配置的規範性和標準化，建議還是採用相同的程式號。

配置案例1：

1）配置路由器名字和各路由器介面ip

R1:
[Huawei]sysname R1
[R1]int g0/0/0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ip add 192.168.10.1 24
[R1-GigabitEthernet0/0/0]int g 0/0/1
[R1-GigabitEthernet0/0/1]ip add 192.168.1.1 24
R2:
[Huawei]sysname R2
[R2]int g0/0/0
[R2-GigabitEthernet0/0/0]ip add 192.168.10.254                                              
[R2-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
[R2-GigabitEthernet0/0/1]ip add 192.168.20.1 24
R3:
[Huawei]sysname R3
[R3]int g0/0/0
[R3-GigabitEthernet0/0/0]ip add 192.168.20.254 24 
[R3-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
[R3-GigabitEthernet0/0/1]ip add 192.168.2.1 24

2）配置環回介面

interface LoopBack0

R1:
[R1]interface LoopBack 0
[R1-LoopBack0]ip add 1.1.1.1 32
R2:
[R2]int LoopBack 0
[R2-LoopBack0]ip add 2.2.2.2 32
R3:
[R3]interface LoopBack 0
[R3-LoopBack0]ip add 3.3.3.3 32

3）配置ospf

配router-Id 和區域並宣告直連網路

R1:
[R1]ospf 1 router-id 1.1.1.1                              #建立ospf的程式 1和新增router-id
[R1-ospf-1]area 0    
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.1.0 0.0.0.255     #宣告直連網段
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.10.0 0.0.0.255    #宣告直連網段
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.1.1.1 0.0.0.0           #宣告環回地址
R2:
[R2]ospf 1 router-id 2.2.2.2    
[R2-ospf-1]area 0
[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.10.0 0.0.0.255
[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.20.0 0.0.0.255
[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 2.2.2.2 0.0.0.0
R3:
[R3]ospf 1 router-id 3.3.3.3    
[R3-ospf-1]area 0
[R3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.20.0 0.0.0.255
[R3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.2.0 0.0.0.255    
[R3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 3.3.3.3 0.0.0.0

4）配置完後，PC1可以ping通PC2，同時也能ping通各路由的環回地址

常用命令：

　　檢視OSPF協議相關執行引數　　display ospf brief

　　檢視OSPF鄰居表　　　　　　　display ospf peer

　　檢視LSDB表　　　　　　　　　　display ospf lsdb

　　檢視OSPF路由　　　　　　　　display ospf routing

　　重啟ospf程式　　　　　　　　reset ospf process

五、鄰居狀態機

上圖描述：

還沒建立鄰居關係，還沒開啟ospf狀態（初始化狀態）

當開始ospf時，往外發hello報文尋找鄰居關係時，狀態為lnit

當兩個路由器都收到對方發的hello報文後，形成2-way狀態，等同於鄰居狀態（2-Way狀態是最終的鄰居狀態）

----------------------------------------------------------------------------------------

成為鄰居關係後，大家都向外發DD報文選主從關係，變成ExStart狀態

確定主從關係後，成為Exchange狀態，各自傳送目錄資訊

目錄資訊（DD）資訊互動完後，變成Loading狀態，大家相互傳送LSR和LSU資訊和LSACK資訊

LSACK確認完後變成FULL狀態。FULL狀態是鄰接關係的最高狀態。

六、OSPF支援的網路類形

廣播型別和點對點類形

預設情況下，OSPF認為網線把兩裝置連線在一起的都是乙太網的網路類形是廣播類形。

兩裝置用串列埠線連線起來的是PPP類形的網路是點對點網路。

預設情況下，OSPF認為幀中繼NBMA、ATM的網路型別是P2MP

七、DR&BDR

DR可以減少廣播型網路中的鄰接關係的數量

如果大型網路中，每個路由器都建鄰接關係太多，當某個路由資訊發生變化時，同步時會產生大量的流量，佔用頻寬。

N*(N-1)/2，計算路由器建立鄰居關係的數量，N指路由器。

如果4個路由器都需要建6個鄰接關係。當路由器越多時建立的鄰接關係太多。

任命DR(老大），BDR（老二），其它都是DRother（小弟），像上圖

RTA和RTB是DRothers（小弟）他們不需要建立鄰接關係，只需要建立鄰居關係即可

RTC（BDR 老二）和RTD（DR老大）和小弟間形成鄰接關係就行，這樣可減少鄰接關係數量

DR&BDR的選舉

DR是基於埠的路由器優先順序的值進行選舉的。

埠優先順序由0-255，1是預設值，數值越大越優先。但0特殊優先順序，如果路由器優先順序是0，它就不參於選舉。

如果路由器埠優先順序一樣，就拿router-id進行比較

在OSPF中，如果一個網路己從埠或router-id優先順序中選舉出DR，如這個路由器埠優先順序為100，後又新增了一個新的路由器，他的埠優先順序為255，但也不能成為DR或DBR，只能當個小弟。

當DR(老大）路由器掛了，再由BDR（老二）當DR，BDRothers（小弟）中再根據埠或優先順序再選舉哪個可以成為BDR。

DR和BDR是基於路由器的埠去選舉的，同一個路由器不同介面在不同網路中狀態是不一樣的（有的是DR，有的是BDR，有的是DRother)

上圖中R8路由器的在上面的網路中EG/0/0/0介面是DR，而在下面的網路介面E0/0/0就不是DR而是DRother

OSPF開銷值

OSPF的開銷計算公式為頻寬參考值/頻寬（介面頻寬）、

可通過bandwidth-reference命令來設定頻寬參考值

手動配置開銷值(開銷值1-65535）

[R1]int g0/0/0 
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ospf cost 20

手動配置設定頻寬參考值,（用得少，一般都直接設定開銷值）

[R1]ospf 
[R1-ospf-1]bandwidth-reference 100000

八、OSPF認證

認證有兩種方式：MD5和密文

華為ARG3系列路由器執行OSPF時，支援兩種認證方式：區域認證和介面認證

命令：

[R1]int g0/0/0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ospf authentication-mode md5 1 Ehong

OSPF認證實驗1：

1）、配置路由器名字和各路由器介面ip

R1:
[Huawei]sysname R1
[R1]int g0/0/0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ip add 192.168.10.1 24
[R1-GigabitEthernet0/0/0]int g 0/0/1
[R1-GigabitEthernet0/0/1]ip add 192.168.1.1 24
R2:
 [Huawei]sysname R2
 [R2]int g0/0/0
[R2-GigabitEthernet0/0/0]ip add 192.168.10.254                                              ^
[R2-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
[R2-GigabitEthernet0/0/1]ip add 192.168.20.1 24
R3:
[Huawei]sysname R3
[R3]int g0/0/0
[R3-GigabitEthernet0/0/0]ip add 192.168.20.254 24 
[R3-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
[R3-GigabitEthernet0/0/1]ip add 192.168.2.1 24

2)配置環回介面

interface LoopBack0

R1:
[R1]interface LoopBack 0
[R1-LoopBack0]ip add 1.1.1.1 32
R2:
[R2]int LoopBack 0
[R2-LoopBack0]ip add 2.2.2.2 32
R3:
[R3]interface LoopBack 0
[R3-LoopBack0]ip add 3.3.3.3 32

3)配置ospf