HCIA的复习

这边可以与我之前写的HCIA博客结合起来一起看，效果更好
HCIA的学习（6）

OSPF状态机

• down—关闭-----一旦启动OSPF进程，并发出hello报文，则进入下一个状态
• init----初始化状态------当收到的hello报文中存在本地的RID值，则进入下一个状态
• 2-way----双向通讯----邻居关系建立的标志。

条件匹配：匹配成功则进入下一个状态，匹配失败则停留在邻居关系。（发送的是Hello包进行选举）

• exstart—预启动----使用未携带LSA摘要的DBD报文进行主从关系选举，其中RID大的为主设备
• exchange—准交换—使用携带LSA摘要信息的DBD报文进行信息共享
• loading----加载----邻居间使用LSR/LSU/LSAck三种报文来获取完整的拓扑信息
• full----转发----拓扑交换完成后进入该状态，标志着邻接关系的建立。

Attempt状态---尝试状态。仅在NBMA网络中会出现，当设备启动后，从down切换到该状态，尝试向外发送hello报文，当成功发送后，进入到init状态。（因为NBMA网络中不允许发送组播报文，所以只能进入Attempt状态等待网络管理员告知我邻居的IP地址，然后发送单播报文）

条件匹配：

​ 目的：是为了减少网络中LSA信息的重复更新及资源消耗

（假如没有条件匹配，如果A,B,C,D依靠一个交换机使其出于同一个广播域，假设A先给B,C,D发送自己的拓扑信息了，B接收到后又将自己的拓扑信息和获取到的A拓扑信息一起发送给C（因为如果不将A的拓扑信息一起发送，如果网络是A-B-C三台路由器直连，那么C就永远无法接受到A的拓扑信息），那么C就收到两份A的信息造成LSA信息的重复更新及资源消耗）

设备接口名称：

• 指定路由器—DR（负责收取其他所有人的拓扑信息）
• 备份指定路由器—BDR（当DR出现故障时，负责收取其他所有人的拓扑信息）
• 其他路由器—DRother（自身的拓扑信息只发给DR或BDR，不再发给其他DRother）

注意：DR选举是一个广播域选举一个，只有一种情况只有DR，没有BDR，就是广播域中只有一个设备参加选举，其他设备皆接口优先级为0，放弃选举。

选举规则：

1. 对比接口优先级----越大越优先，默认值为1，范围为0-255；当优先级为0时代表放弃选举。（先比较）
2. 对比设备RID----越大越优先

组播地址：（为什么有两个组播地址的原因）

1. DRother发送时使用224.0.0.6
2. DR/BDR接收224.0.0.6，发送224.0.0.5

角色关系：

• DRother之间属于邻居关系，其他设备之间属于邻接关系。

条件匹配属于非抢占模式，即一旦选举成功，不会因为新加入的设备而重新选举。如果需要重新选举，则重启OSPF进程。

OSPF工作过程

1、设备在启动配置完成后，OSPF将向本地所有运行了OSPF协议的接口以组播224.0.0.5的方式发送出hello报文。
hello报文中携带有本地的RID值以及自己已经知晓的邻居的RID（通过接收其他邻居的hello包来获取邻居的RID）。
2、当收到的hello报文中存在本地RID数值，则进入2-way状态，且将与邻居的关系加入到邻居表中。
3、进行条件匹配，匹配成功开始建立邻接关系。匹配失败则停留在邻居关系，仅使用hello报文保活。
（注：如果是点到点网络就不需要条件匹配，因为不会重复更新）
4、开始建立邻接关系，首先使用未携带数据的DBD报文进行主从关系选举，主设备先进入下一个状态，从设备先
发送下一个报文。之后使用DBD报文来共享LSA摘要信息。之后双方通过LSR/LSU/LSAck报文完成未知LSA的获取
过程，完成本地数据库的搭建----LSDB
5、基于本地数据库中的LSA信息，通过SPF算法，计算出有向图和最短路径树，并计算所有到达所有节点的路由
信息，将计算出的路由信息加载到OSPF路由表中。
6、基于OSPF路由表以及其他协议路由表，共同选择出最优路由，并将最优路由加载到全局路由表中，以供后续
指导数据包的转发过程。
7、设备之间使用hello报文保活，每30min进行一次周期链路刷新。

下边可以与我之前写的实验报告结合起来一起看，那里有完整配置
OSPF实验

OSPF基本配置

IP划分：192.168.1.0/24
IP划分的原则：
1.每一台设备的环回看做一个网段（不管这台设备有多少个环回）
2. 所有的物理链路看做一个网段
所以上图需要4个网段，借两位
192.168.1.0/26 —链路
-------192.168.1.0/29 —R1、R2、R3
-------192.168.1.8/29
-------------192.168.1.8/30 —R3-R4
-------------192.168.1.8/30 —R4-R5
-------192.168.1.16/29
-------192.168.1.24/29
-------192.168.1.32/29
-------192.168.1.40/29
-------192.168.1.48/29
-------192.168.1.56/29
-------192.168.1.64/29 ----保留地址
192.168.1.64/26 —R1环回
192.168.1.128/26 —R2环回
192.168.1.192/26 —R3环回
（因为需要3个网段，最好掩码为30，因为掩码30只有两个可用IP地址，不会造成IP地址的浪费，但有一个网段需要3个IP地址，所以那个网段我们至少掩码为29）

[r1]ospf 1 router-id 1.1.1.1  ---启动OSPF并手工配置RID，RID满足要求即可（即全网唯一）
[r1-ospf-1]area 0  ---划分区域
[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.1.1 0.0.0.0  ---精准宣告，宣告使用的IP属于本地的IP
[r1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.1.0 0.0.0.255  ---范围宣告

​ 两种宣告方式任选其一即可，一般推荐使用精准宣告。

[r1]display ospf peer   ---查看邻居表
[r1]display ospf peer brief  ---查看邻居简表
[r1]display ospf lsdb   --查看LSDB
[r1]display ospf routing  ---OSPF路由表

[r1-GigabitEthernet0/0/0]ospf dr-priority 2  ----修改OSPF接口优先级缺省路由下放
[r5-ospf-1]default-route-advertise   ----非强制性下放，要求本地必须存在一条缺省路由
[r5-ospf-1]default-route-advertise always  ---强制性下放[r1-ospf-1]silent-interface LoopBack 0  ----静默接口，配置为静默接口的接口，不会发送和接收OSPF报文区域认证：
[r4-ospf-1-area-0.0.0.1]authentication-mode md5 1 cipher 123456
接口认证：
[r3-GigabitEthernet0/0/1]ospf authentication-mode md5 1 cipher 123456

​ 一条OSPF路径的COST值等于从目的地到本地路由器沿途所有设备的入接口cost之和。

OSPF数据报文

OSPF头部信息（公共固定）

• 版本：OSPF版本，在IPv4网络中版本字段恒定为数值2（v1属于实验室版本，v3属于IPv6）
• 类型：代表具体是哪一种报文，按照1~5排序（Hello报文或其他四种之一）
• 报文长度：OSPF数据报文的完整长度（OSPF头部信息(24字节)+数据部分大小(可变)）
• 路由器ID：就是发送方的router id
• 区域 ID：发送的接口属于的区域（例如属于区域0，就是0.0.0.0）（与接收方入接口区域ID如果不相同，两者不会建立邻居关系）
• 校验和：用来验证数据的完整性，有无被串改
• 验证类型：（3种）
  • 不认证
  • 明文认证
  • 密文认证

如果验证类型字段为0–不认证。则认证数据部分使用全0填充，保证首部大小为24字节。

区域ID用于路由器双方进行验证，如果双方所属区域不同，则无法建立邻居关系。

Hello包

​ 功能：发现、建立以及周期性保活邻居关系。进行DR和BDR的选举。

• 蓝色字体表示会影响到OSPF邻居关系的建立
• 首部中：区域ID、认证类型、路由器ID(router id 相同会影响)
• 网络掩码
  • 该报文被路由器的那一个接口发送，该字段填充该接口的掩码信息。
  • 两台OSPF路由器会检查该字段内容，如果该字段与收到该报文的接口的掩码信息不符，则会丢弃该hello报文。----网络掩码字段的检查仅在MA网络进行。
  • 注意：OSPF建立邻居关系需要对比网络掩码字段是华为厂商独有的手段。
• Hello时间间隔
  • 两台直连路由器如果要建立邻居关系，则需要保证该参数取值一致，否则无法正常建立邻居。
• 路由器失效时间（即死亡时间）
  • 两台直连路由器如果要建立邻居关系，则需要保证该参数取值一致，否则无法正常建立邻居。
  • 默认情况下，路由器失效时间是Hello时间的四倍，会随着Hello时间变化而变化（但不绝对，可以单独更改死亡时间）
• 可选项
  • 8个标记位，每个标记位置为1，则代表该设备开启了某一种OSPF特性。
  • 可选项中有部分标记位被称为特殊区域标记，该标记在邻居关系建立时会被检查，如果不同则会影响到邻居关系建立。
• 路由器优先级
  • 就是接口优先级，默认为1
• 指定路由器/备份指定路由器（DR/BDR）
  • 填充的是网络中DR/BDR所在接口的IP地址。
  • 如果没有选举出，则填充0.0.0.0
• 邻居
  • 填的是邻居的router id，每有一个，都用一行来填充（32bit），没有可以为空

扩展：

	所有224.0.0.X格式的组播IP地址被称为本地链路组播；目标IP地址是本地链路组播的数据包中的TTL值被设定为1；所有的本地链路组播都存在与之对应的组播MAC地址。01-00-5e-0+IP地址的后23位。

[r1-GigabitEthernet0/0/0]ospf timer hello 100  --修改hello时间
[r1-GigabitEthernet0/0/0]ospf timer dead 20  ---修改死亡时间

DBD包

功能：

• 使用未携带数据的DBD报文进行主从关系选举

• 使用携带数据的DBD报文进行LSA摘要信息共享

• 使用携带数据的DBD报文进行确认
  

• 接口最大传输单元（MTU）

  • OSPF在exstart状态需要进行MTU数值协商，如果双方数值不同，则会影响后续OSPF工作。
  • 该参数会影响OSPF邻接关系的建立，如果参数不同，则双方停留在exstart状态。
  • 华为默认情况不开启MTU检测机制。
    • 在华为体系下，无论接口的实际MTU数值为多少，该字段数值均为0。
    • [r1-GigabitEthernet0/0/0]ospf mtu-enable —开启OSPF对MTU的检测机制，双方均需要开启。

• 标记位

  • I位
    • 代表此时时候在进行主从关系选举。
    • 当该标记位置为1时，则代表此时在进行主从关系选举，且该报文不会携带LSA头部信息。
  • M位
    • 代表后续是否还存在别的DBD报文。
    • 该标记位置为1，则代表此时后续还有其他DBD报文。
  • MS位
    • 当该标记位置为1，则代表此时发送该报文的接口为主设备。
    • 在主从关系选举完成之前，所有DBD报文的MS位均为1。

• DD序列号

  • 用于确保DD报文在传输过程中的有序性和可靠性。DD报文的序列号在DD报文交互过程中逐次加一。
  • 只有主设备才可以规定DD序列号内容。
    • 如果从设备发送完数据，而主设备没有发送完毕。从设备也需要回复一个空的DD报文进行确认。
    • 如果主设备发送完毕，从设备没有发送完毕。主设备需要发送空的DD报文，目的是给从设备提供DD序列号使用。
  • 隐性确认—从设备必须根据主设备发送报文中的序列号来发送自己的DD报文。

• LSA的头部

  • 本地所有LSDB中的LSA的摘要信息

LSR包

链路状态类型、链路状态ID、通告路由器表示一组，后面每多一条LSA信息，就多一组

​ LSA三元组，可以通过这三个参数唯一的标识一条LSA信息。

LSU包

LSA个数：告知对方，我发送的LSA个数，让对方对比是否发全

LSAck包

LSAck报文的目的—显性确认机制。（告知对方消息以收到）
LSAck报文大小计算：24 + 20*n (24：报文头部的大小 20：一个LSA头部的大小 n：LSA头部的数量)

OSPF的接口网络类型

​ OSPF的接口在某种网络类型下的工作方式。

网络类型	OSPF接口的工作方式
BMA	Broadcast；可以建立多个邻居关系。需要进行DR选举。hello 10S；dead 40S。
P2P	P2P；只能建立一个邻居关系，不需要进行DR选举。Hello 10S；dead 40S。(串线cost:48)
环回接口（虚拟接口）	P2P，华为设备定义为P2P类型，而思科定义为loopback类型。环回接口默认学习32位主机路由。
	P2MP；可以建立多个邻居关系，不需要进行DR选举；hello 30S，dead 120S。
NBMA（帧中继）	NBMA，可以建立多个邻居关系，需要DR选举；hello 30S，dead 120S。无法自动建立邻居关系。
	Vlink；hello 10S，dead 40S。不需要DR选举。以单播形式发送hello报文。

Vlink单播形式，主要是因为组播224.0.0.5的TTL为1，只能直连发送，而Vlink中间可能有多个设备。

Broadcast：OSPF的接口网络类型（区分网络类型BMA是在所有网络类型中的定义，Broadcast是在OSPF环境下的定义）

Poll--->轮询时间间隔在NBMA网络上，当邻居失效后，路由器将按照设定好的轮询时间间隔定期发送hello报文。以检测邻居是否上线。该时间在修改时最少为hello时间的四倍（在NBMA网络中，hello时间30s，死亡时间120s）。Retransmit--->邻居路由器重传LSA的间隔时间（可以理解为RTO：超时重传时间）一般为5s，因为有可能是串线和网络问题，使其未接收到LSAck报文在LSDB中看LSA，有一个属性是Age:LSA的老化时间，一般为3600s，两倍周期链路刷新时间，以防第一次刷新丢了（OSPF中有触发更新和周期链路刷新30min = 1800s）
Transmit Delay--->LSA延迟时间该字段是针对LSA设置的，因为OSPF网络需要保证全网的LSDB数据库相同，而LSDB数据库中的每一个LSA是具备一个老化时间参数的，该参数也需要统一。而LSA在链路中传递时，老化时间不会改变，导致最终数据不统一。

​ BMA类型中，Hello、LSU、LSAck三种报文以组播形式通告，而其他报文以单播形式通告。

​ P2P类型中，所有报文使用组播形式发送。

​ 所有通过OSPF学习到的环回接口的路由，掩码信息均为32位主机路由。—>因为环回接口是一个模拟的接口，实际上并没有连接用户，所以没有其余的IP地址存在于环回接口之下，只有一个可用IP地址，故而使用32位掩码来直接标识。----->避免了环路或者路由黑洞的产生

​ 在OSPF中，环回接口的开销值恒定为0。

​ 在条件匹配中，会存在一个waiting计时器，该计时器等于该接口的死亡时间，当该时间超时，则代表DR选举失败，此时接口认为自己为DR设备，并且进入exstart状态。

[r3-LoopBack0]ospf network-type broadcast ----修改OSPF接口的网络类型参数为BMA

中心：
[r7]interface Tunnel0/0/0
[r7-Tunnel0/0/0]ip address 192.168.4.7 24
[r7-Tunnel0/0/0]tunnel-protocol gre p2mp
[r7-Tunnel0/0/0]source 107.0.0.7分支：
[r8]interface Tunnel0/0/0
[r8-Tunnel0/0/0]ip address 192.168.4.8 255.255.255.0 
[r8-Tunnel0/0/0]tunnel-protocol gre p2mp
[r8-Tunnel0/0/0]source GigabitEthernet0/0/0
[r8-Tunnel0/0/0]nhrp entry 192.168.4.7 107.0.0.7 register[r7-Tunnel0/0/0]nhrp entry multicast dynamic   开启伪广播

​ 华为将tunnel接口的传输速率定义为64Kbps。这是因为华为想人为的将tunnel接口的开销值改大，从而让OSPF的选路尽量避开tunnel接口，而走其他接口。因为隧道接口会进行封装和解封装操作，导致资源消耗增加，数据转发效率降低。

​ hub节点无法和spoke节点建立邻居关系，因为hub节点无法发送OSPF报文，原因在于在MGRE环境下，不允许组播行为出现，且hub节点发送的是单播报文，而hub节点的nhrp映射表中存在多个映射关系，无法选择，故数据报文无法发送----->在hub节点开启伪广播功能，用单播实现组播行为。

​ hub节点的tunnel接口此时在OSPF的工作模式为P2P，故只能存在一个邻居，而导致其他spoke节点无法与hub节点建立邻居关系。---->将hub节点的接口网络类型进行修改。

​ DR选举失败指的是Waiting计时器超时。而条件匹配失败，指的是建立邻居的双方没有任何一方是DR或BDR的身份。

​ hub节点此时只能与一个spoke节点建立邻接关系，其他节点处于邻居关系，原因在于此时的所有spoke节点都不需要进行DR选举，而hub节点需要进行选举，最终导致选举失败。---->所有节点的接口网络类型均进行修改。

​ 在Hub-Spoke架构中，只有中心节点可以连接每一个分支，而如果DR角色选举在spoke节点，就会导致LSA信息学习和分发不完整，导致全网路由学习缺失。---->干涉DR选举，将DR的位置固定在hub节点。让spoke节点放弃选举。（不要将hub节点router id改大，因为如果hub故障重启，spoke节点间会重新选举出DR，hub重启后因为不抢占模式，会出现问题）

扩展：

hub and spoke 架构 延伸 -->层次架构

full-mesh架构 —> 全连接网络（两两之间都存在连接，也是常说的网状拓扑，每一个站点都是中心）

但是拓扑指的是物理环境 架构指的是广域网虚拟架构

还有部分全连接网络，有些走的是中心节点

P2MP不需要进行条件匹配（DR和BDR的选举）

P2MP环境下，OSPF会主动学习邻居设备接口的IP地址，且自动生成该IP地址所对应的主机路由信息。

​ OSPF接口的网络类型修改，是全局操作，所有设备均需要修改为相同类型。

​ 在P2MP环境中，hello报文组播发送，其他报文单播发送。

帧中继：进行的是标签交换（交换机是包交换）

在NBMA环境中，所有的OSPF数据报文均以单播形式发送。该环境中不允许组播或广播行为，故需要给每一台运行OSPF协议的设备手工指定其邻居IP地址，在OSPF进程中通过Peer IP命令，双方均需要配置。

OSPF不规则区域划分

区域划分

• 非骨干与骨干区域直接相连
• 骨干区域唯一

限制规则：

• 非骨干区域之间不允许直接相互发布区域间路由信息
• OSPF区域水平分割：从非骨干区域收到的路由信息，ABR设备能接收到不能使用（从某区域传出的路由，不能回归到某区域）

不规则区域：

• 远离骨干区域的非骨干
• 不连续的骨干区域

​ 由于网络升级、合并、割接等操作；或者因为网络单点故障原因，导致网络出现不规则区域划分，从而导致网络出现数据通讯障碍问题。

​ 最根本的解决方案：修改OSPF规划和配置，使得整个OSPF域满足区域划分要求。

解决方案

第一种解决方式，使用tunnel隧道

​ 在R2和R3之间构建一个GRE隧道，将该隧道宣告进骨干区域，实现将R3设备变为ABR设备。

​ 使用该方式的问题：

• 可以产生选路不佳。
• 会造成重复更新
• 因为虚拟链路的存在，R2和R3之间需要建立邻居。导致在维护邻居时使用的hello报文消耗中间区域资源。

第二种解决方案，虚链路—Vlink

​ 思路：使用一个合法的ABR设备为伪ABR设备进行授权，授予其可以执行ABR功能的权限。

[r2-ospf-1-area-0.0.0.1]vlink-peer 3.3.3.3

[r3-ospf-1-area-0.0.0.1]vlink-peer 2.2.2.2

​ 注意：需要在穿越的区域中进行配置，并且配置的是RID值，而非邻居IP地址。

​ 虚链路的配置条件：只能穿越一个区域。原因在于配置时使用的时RID，而RID值只能通过TOPO信息寻找，而跨区域时无法找到相应RID值，故数据无法传输。

​ Vlink被视作为骨干区域的一段延伸（Vlink永远属于Area 0）

​ 使用该种方式的问题：

• 虚链路只能穿越一个区域。
• 虚链路的两端节点需要通过hello报文进行维护，导致需要周期性发送数据，从而消耗被穿越区域的资源。

​ Vlink不能在骨干区域进行配置。

​ Vlink不仅仅应用在解决不规则区域，还可以修复一些次优路径或者骨干区域不健壮问题。Vlink还可以解决没有骨干区域的场景（例：四台路由，之间分别是区域1、2、3，可以在区域2内两台路由加一个Vlink）。

​ 当Vlink两端节点选择不当时，可能会引发环路问题。

​ 骨干链路单点故障（如果R1与R2之间的物理链路断开，会变成两个骨干区域）

可以在R3与R4之间建立Vlink，就会变成一个骨干区域

有影响的是：

如果不在R3与R4之间建立Vlink，R4向13.0.0.3发送信息会走R2-R1-R3，但建立了Vlink，会走34.0.0.3

可以用[r4]tracert 13.0,0,3 —路径跟踪 来查看

Vlink环路问题

如果ping 5.5.5.5 会失败，因为，R1-R2-R3之间会形成环路，例：从R1去Ping5.5.5.5，R1的下一跳为R2，R2的下一跳为R3，R3的下一跳为R1，原因是，建立Vlink时，R4将R5的路由信息依据Vlink走R3发送给R2，其中经过R3时，R3是ABR设备，看不是骨干区域发来的信息就丢弃，不学习，R2因为建立了Vlink，所以学习后将路由信息发送给R1和R3，R3再次检查发现不是骨干区域的信息，再次丢弃，最后R1接收后转发给R3，R3检查后发现是骨干区域的信息，学习下来。

解决方法：

不在R4与R2之间配置Vlink，在R4与R3之间配置Vlink，路径就是R5-R4-R1-R2。

OSPF是一个无环的路由协议，指的是通过SPF算法计算出来的路由无环，即在区域内部无环，区域间可能会有环路

​ 环路：如果R2做了汇总（只有ABR设备才可以汇总拓扑明细），且汇总结果为10.0.0.0/8。将该汇总路由发送给Area 1，而R4设备从Area 1接收该汇总路由时，仅接收不使用（OSPF区域水平分割原理）。但是R4会接收通过Vlink链路传递来的Area 0区域的所有拓扑信息，从而生成路由信息。为了减少Area 2区域的路由信息，故R4也需要进行汇总操作，汇总结果为10.1.0.0/16。----->R2和R4汇总的路由均传递给R3，而因为最大掩码匹配规则，R3选择R4传递的路由，而R4真实数据传递的吓一跳为R3，导致R4<–>R3环路产生。

​ 解决方案：OSPF规定，vlink所在的非骨干区域，不能传递聚合路由。也就是说，ABR设备不能向配置了Vlink链路的区域传递聚合路由信息。

第三种解决方式，多进程双向重发布----->网络中最常用的方式。

​ 将R3设备运行在不同的路由区域，这种设备会被称为是ASBR设备。

​ 重发布是在运行了不同协议或不同进程的边界设备（ASBR）上，将一种协议按照另一种协议的规则发布出去。

[r3-ospf-1-area-0.0.0.2]undo network 34.0.0.3 0.0.0.0

[r3-ospf-1]undo area 2

[r3]ospf 100 router-id 3.3.3.3

[r3-ospf-100]area 2 //也可以区域0，任意都可以
[r3-ospf-100-area-0.0.0.2]network 34.0.0.3 0.0.0.0

[r3-ospf-1]import-route ospf 100 ----将通过OSPF 100学习到的路由以及本地发布到OSPF 100的路由信息重新引入到OSPF 1当中

[r3-ospf-100]import-route ospf 1

display ip routing-table protocol ospf 查看

Proto协议字段： 0_ASE：表示域外路由信息 Pre：150（华为设定的）

​ 协议标志为O_ASE代表该条路由信息时OSPF的域外路由信息，其优先级被设定为150。

​ 该解决方式，会使全网设备正常学习所有路由信息，并且不存在选路不佳以及资源消耗问题。

​ 多进程一般用于网络隔离使用。

OSPF的LSA详解

LSA头部信息

​ [r2]display ospf lsdb router 1.1.1.1----查看OSPF某一条LSA的详细信息，类型以及LS ID参数。

• 链路状态老化时间
  • 指一条LSA的老化时间，即存在了多长时间。
  • 当一条LSA被始发路由器产生时，该参数值被设定为0之后，随着该LSA在网络中被洪泛，老化时间逐渐累加。
  • 当一条LSA的老化时间为3600S时，则判断该条LSA失效，将被删除。（不是始发路由器的唯一删除方法）
  • LSA的老化时间一般应该小于1800S，因为OSPF存在周期链路刷新机制。周期链路刷新机制是只有始发路由器可以执行的，而沿途其余设备执行的是触发更新机制。
  • 在OSPF网络中，只有始发路由器可以修改或删除LSA信息。
  • OSPF存在周期链路刷新机制（某一个信息到时间只刷新一个，并且只有始发路由器可以通告），rip是周期更新机制（到时间全部一起更新，包括本地和收到的）
  • 组步调计时器（思科启用）：有LSA到1800s，等待240s，到时间后，老化时间在1800s-2040s的统一发送
• 可选项：与之前Hello包内相同
• 链路状态类型
  • 指的是本条LSA的类型属性。
• 链路状态ID
  • 根据链路状态类型的不同，该参数的含义不同。
• 通告路由器
  • 产生该条LSA的路由器的Router-ID。
• 校验和
  • 除了验证LSA的完整性，还会参与到LSA的新旧关系对比。
• 链路状态序列号
  • 代表有序性，每发送一条LSA，则序号加1。也是用于判断LSA新旧关系的一种。
  • 初始序列号：0x80000001 （数字8代表负数，7代表正数）
  • 截止序列号：0x7FFFFFFF （负 -->0x00000000 -->正）
  • 序列号由负数开始增长，其中数值越大越优。
  • OSPF序列号刷新方式
    • 当一条LSA序列号为0x7FFFFFFF时，始发路由器会将其老化时间设定为3600S，其他设备收到该LSA后，因为序列号最大，会无条件接受，此时又因为老化时间参数，会删除该条LSA。
    • 而此时始发路由器会重新发送序列号为0x80000001的全新LSA信息，实现序列号的刷新机制。

判断LSA的新旧关系

• 拥有更高序列号的LSA被认为更新。
• 如果序列号相同，则拥有较大校验和的LSA被认为更新。
• 如果序列号与校验和均相同，则对比老化时间。
  • 如果某条LSA的老化时间为3600S，则无条件选择该条LSA。
  • 如果没有LSA老化时间为3600S，则对比两条LSA的老化时间差值，如果差值大于15min，则认为老化时间较小的为更新。如果差值小于15min，则两条LSA被认为相同。

链路类型	LS ID	通告者	传播范围	携带信息
Type-1（Router）	通告者的RID	区域内所有运行OSPF协议的路由器的RID	设备所在的单区域	本地接口直连拓扑信息
Type-2（Network）	DR接口的IP地址	每一个MA网络中DR所在的路由器的RID	单区域	对单个MA网络拓扑的补充信息
Type-3（summary）	域间路由信息的网络地址	ABR设备，在通过下一个ABR设备时会被修改为新的ABR设备的RID	ABR设备相邻的单区域	域间路由信息
Type-5（ase）	域外路由信息的网络地址	ASBR	整个OSPF网络	域外路由信息
Type-4（asbr）	ASBR的RID	与ASBR同区域的ABR设备，在通过下一个ABR设备时会被修改为新的ABR设备的RID	除去ASBR所在区域的所有单区域	ASBR的位置信息
Type-7（nssa）	域外路由信息的网络地址	ASBR，离开NSSA区域后会被转换为5类LSA	NSSA区域	域外路由信息

Type-1（Router）

​ Tpye名称为Router即为一类LSA信息。一类LSA信息是所有设备都会发送的LSA，且每一个设备单区域只会发送一条LSA。

​ 路由器会为每个区域单独产生一条一类LSA，用以描述连接在该区域的接口参数信息。

第一行是总数结构，之后是一组一组的

• 标记位
  • V----代表发送该LSA的路由器是Vlink的一段端点。
  • E----代表发送该LSA的路由器是ASBR
  • B----代表发送该LSA的路由器是边界路由器。（不是特指ABR，ABR是必须连接骨干，边界路由器是连接多个区域即可）
• 链路数量
  • 特指该LSA中Link的数量。
  • 每一个link均包含链路ID、链路数据、链路类型、度量值。路由器使用一条Link或者多条link来共同描述一个接口信息。
• 链路类型---->链路ID与链路数据随着链路类型的改变而改变。（表单须背）
  • 

用于根据LSA信息画出具体拓扑图，然后根据拓扑图计算具体路由

Type-2（Network）

​ 对于接入MA网络的OSPF设备而言，仅依靠一类LSA是无法正常补全网络拓扑结构，其中缺少两个信息，分别是该MA网络的掩码信息以及有多少个节点连接在这个MA网络。---->使用二类LSA进行补充。

​ 二类LSA必须由DR设备产生。

​ OSPF中，拓扑信息全部由一类以及二类LSA进行完善，且每个LSA仅在各自产生区域传递。

Type-3（summary）

​ 三类LSA的通告者都是该区域的ABR设备，且每一条路由信息使用一条独立的LSA进行描述。

​ 三类LSA中携带“网络地址”“网络掩码”“开销值”三个参数。

​ 三类LSA中的开销值等于该LSA通告者到达目的地的开销值。本地路由表中的路由项开销值等于三类LSA中的开销值加上通过一二类LSA计算出到达ABR设备的开销值之和。

​ 当接收者收到一条三类LSA后，首先会根据本地的一二类LSA进行验算，验算是否可以到达这条三类LSA的通告者，如果可以正常到达，则接收该LSA并生成相应路由信息；否则丢弃该LSA信息。

​ 三类LSA在跨区域传递时，需要进行通告者的转换，实际上是重新编写了一条全新的LSA内容。

Type-5（ase）

​ 五类LSA主要传递域外路由信息，该LSA被ASBR产生，并且传播到整个OSPF网络（除了一些特殊区域）。

• 开销值

  • 五类LSA中的开销值并不等于ASBR到达目标网段的开销。原因在于外部路由的开销值算法与OSPF内部的开销值算法不同，该数值对于OSPF而言，没有意义。---->故，五类LSA在引入到OSPF网络时，会使用一个常数来标识LSA中的开销，该常数值一般称为种子度量值。

  • 种子度量值默认为1，该参数可以在重发布过程中进行修改。（只能在始发路由器改）

  • [r4-ospf-1]import-route rip 1 cost 10 ----将种子度量值修改为10

• E位---->度量值类型

  • Type-1

    • 如果E标记位为0。
    • 所有设备到达域外目标网段的开销值====本地到达发出这条LSA的ASBR的开销+种子度量值

  • Type-2

    • E标记位为1。默认值。
    • 域内所有到达目标网段的开销值====种子度量值

  • 在重发布时可以进行修改

  • [r4-ospf-1]import-route rip 1 type 1 ----修改开销值类型

• FA—转发地址

  • 可以把转发地址就理解为重定向信息。

  • 当FA==0.0.0.0时，则到达该外部网段的流量会被发往引入该外部路由的ASBR。

  • 当FA不等于0.0.0.0时，则到达该外部网段的流量会被发往FA字段。

  • 

  • 当同时满足如下四个条件时，FA字段可以被ASBR设置为其他参数数值。

    • 引入外部路由的ASBR在其连接外部网络的接口上激活了OSPF协议。
    • 该接口没有被配置为静默接口（ospf不接不发，RIP只接不发）。
    • 该接口的网络类型为Broadcast或NBMA
    • 该接口的IP地址属于OSPF协议配置的network命令范围内。

  • 外部路由标记（Tag，应用在路由策略技术上）

    • 该参数用于给OSPF域外路由信息打上标签，从而对路由信息进行分组。根据组别使用路由策略对不同组播进行不同操作。

    • 在华为路由器上，缺省时，所有路由信息标记为1。

    • 在重发布时可以进行修改

      • [r4-ospf-1]import-route rip 1 tag 84512313

Type-4（asbr）

​ 所有传递路由信息的LSA都需要进行验算过程，寻找该LSA的通告者。而5类LSA是全区域传递，对于不与ASBR处于相同区域的设备而言，无法通过1类和2类LSA完成验算过程，需要引入额外的LSA信息----Type-4 LSA。

​ 四类LSA仅在描述如何到达ASBR。---->实际上是一条到达ASBR的路由信息。

​ 四类LSA与三类LSA较为相似，但是不同，因为四类LSA通告的不是目标网段，而是ASBR的RID。

Tos 0 metric（度量值）：1 代表4类LSA的通告者到达ASBR的开销值（R3到R4）

路由撤销

• 1类LSA撤销
  • 通过更新的方式进行撤销，即发送一条全新LSA，序列号+1，校验和不变，老化时间=0（新的LSA里面就不包含不需要的Link）
• 2类LSA撤销
  • MA网络中还存在两个以上节点，此时DR发送序列号+1，老化时间=0的LSA进行更新。
  • MA网络中没有任何节点存活，此时DR发送序列号不变，老化时间=3600S的LSA清除全网信息。（发送给整个区域中没断的其他路由器）
• 3类LSA撤销
  • 序列号不变，校验和不变，老化时间=3600S进行路由撤销（要比3次，下面原因）。
  • 因为三类LSA的数量在网络中占据大量信息，而如果采用序列号增加，则代表始发路由器重新构造了一条LSA信息，该方式会极大的消耗设备资源。而对原本LSA信息进行修改的方式，可以减少始发路由器的资源消耗。
• 5/7类LSA撤销
  • 序列号不变，校验和不变，老化时间=3600S进行路由撤销。
• 1、2类LSA撤销是更新，因为一个LSA包含很多信息，3/5/7类LSA撤销是老化时间为3600s，因为一个LSA只有一条路由信息

OSPF优化

​ OSPF的优化主要目的是为了减少LSA的更新量。

• 路由汇总-----可以减少骨干区域的LSA数量
• 特殊区域-----可以减少非骨干区域的LSA数量

OSPF路由汇总

域间路由汇总-----在ABR设备上进行操作

[GS-R2-ospf-1-area-0.0.0.1]abr-summary 192.168.0.0 255.255.224.0
[GS-R3-ospf-1-area-0.0.0.2]abr-summary 192.168.32.0 255.255.224.0

​ 域间路由汇总实质上是通过ABR设备上对区域之间传递的三类LSA进行汇总，并且其影响的是除了明细路由所在区域的其他区域的路由表信息。

​ 注意：域间路由汇总只能汇总ABR设备自身通过1类、2类LSA信息学习到的路由信息。

​ 当执行了路由汇总操作后，站点内这条汇总路由所涵盖的所有明细路由当中，只要有一条明细路由有效，则该汇总路由有效。当所有明细路由均失效后，这条汇总路由才会失效。

域外路由汇总

​ 域外路由汇总实质上是在ASBR上，通过重发布时，将导入进来的五类/七类LSA进行修改。

[r1-ospf-1]asbr-summary 10.1.0.0 255.255.0.0

​ 五类LSA汇总后的开销值计算方法：

• Type-1
  • 汇总后的五类LSA中的开销值等于所有明细路由开销值中最大值
• Type-2
  • 汇总后的五类LSA中的开销值等于所有明细路由开销值最大值+1

OSPF特殊区域

• 成为第一类特殊区域的条件------末梢区域
  1. 不能是骨干区域
  2. 不能存在Vlink
  3. 不能存在ASBR
• 成为第二类特殊区域的条件
  1. 不能是骨干区域
  2. 不能存在Vlink
  3. 必须存在ASBR

第一类特殊区域

末梢区域----Stub Area

​ 当一个区域称为末梢区域后，则该区域不能再学习4类和5类LSA----->ABR设备不会在给该区域转发四类和五类LSA。该区域将会拒绝学习域外路由信息，但是其依旧具有访问域外路由的需求，所以，当称为stub区域后，该区域会自动产生一条指向骨干区域的3类缺省路由。---->由ABR设备进行下发路由信息。

[r5-ospf-1-area-0.0.0.2]stub    
[r1-ospf-1-area-0.0.0.2]stub 

​ 特殊区域的配置，是该区域中所有设备都需要做的。—不然会影响邻居关系的建立

完全末梢区域----Totally Stub Area

​ 在Stub区域的基础上，进一步拒绝三类LSA传播。

[r1-ospf-1-area-0.0.0.2]stub no-summary   ---仅在ABR设备上配置，是末梢区域配置完再加的配置

第二类特殊区域

非完全末梢区域----NSSA

​ 该区域拒绝学习四类和五类LSA信息。但是，该区域还需要将后面的域外路由信息导入，因此，使用七类LSA的形式将域外路由信息传入OSPF网络。7类LSA在离开NSSA区域后，需要转换为5类LSA在OSPF网络中传播。

​ 该区域也会自主产生一条指向骨干区域的缺省LSA信息，该LSA信息为7类。

[r5-ospf-1-area-0.0.0.2]nssa 
[r1-ospf-1-area-0.0.0.2]nssa 

​ NSSA该类型即为七类LSA类型，七类LSA的报文格式与五类LSA一致。

路由表中七类缺省Proto为O_NSSA（表示域外七类产生），Pre为150.

​ Options字段在五类LSA中，显示的是E位，代表允许该五类LSA在网络中传播。

​ 在七类LSA中，N位代表允许处理七类LSA。P代表支持7转5操作（P不属于Options字段的8个标记位，是N位附带出来的）。

​ FA地址是用来应对选路不佳的情况，如果存在选路不佳的情况，则通告者会将最佳下一跳放入FA字段，接收者看到转发地址中存在数据，则将不按照算法来计算下一跳，而直接使用FA作为下一跳。

• 在五类LSA中，FA字段一般为0.0.0.0。
• 而在七类LSA中，在不存在选路不佳的情况下，一般使用通告者ASBR设备的环回地址作为转发地址。
  • 如果存在多个环回地址，则使用最先宣告的地址作为FA地址（华为最先，思科最后）。
  • 如果没有环回地址，则使用物理接口地址作为FA地址。

完全的非完全末梢区域—Totally NSSA

​ 该区域在NSSA区域的基础上，进一步拒绝了3类LSA的产生，并且自动产生一条3类缺省LSA。

[r1-ospf-1-area-0.0.0.2]nssa no-summary   ---仅在ABR上配置

​ 域内>域间>域外

​ 在Totally NSSA区域中，会看到两条描述缺省路由的LSA，一条七类，一条三类。这两条LSA共存。

NSSA环路

在华三中，RTC作为ASBR有一条缺省路由指向外部ISP，所以会给内部大的网络下发一条缺省（OSPF缺省路由的下发就类似于重发布逻辑），又因为RTB处于完全的NSSA区域，所以RTC向RTB传输一条七类LSA的缺省路由信息，RTB又要传给RTA，因为处于完全的NSSA区域，所以RTA作为ABR就还有一条三类缺省LSA指向区域0，然后将3类缺省往右下发，RTB就有两条缺省，一条是三类缺省指向RTA，一条是七类缺省指向RTC，他会使用三类缺省，所以他会认为去往ISP是去RTA，而RTA身上也有两条缺省，一条七类一条三类，因为三类缺省是由RTA本身明细产生的，所以RTA本身不会使用缺省，使用明细（在ABR视角里就没有三类缺省），所以RTA会使用七类缺省，所以会缺省指向RTB，环路出现。

在华为中，在NSSA区域中，对于第一台发布七类缺省路由的设备（RTC）而言，会认为自己身上已经存在一条去往外部区域的路由信息，并且本地作为通告者，那么当它收到其他设备发送来的七类缺省LSA时，对该LSA仅接收不使用。-----华为通告该逻辑，实现防环机制。---->保留了NSSA区域由ABR产生的七类LSA缺省路由。