华为OSPF理论和配置命令.docx
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华为OSPF理论和配置命令
OSPF要求每台运行OSPF的路由器都了解整个网络的链路状态信息，这样才能计算出到达目的地的最优路径。
OSPF的收敛过程由链路状态公告LSA（LinkStateAdvertisement）泛洪开始，LSA中包含了路由器已知的接口IP地址、掩码、开销和网络类型等信息。
收到LSA的路由器都可以根据LSA提供的信息建立自己的链路状态数据库LSDB（LinkStateDatabase），并在LSDB的基础上使用SPF算法进行运算，建立起到达每个网络的最短路径树。
最后，通过最短路径树得出到达目的网络的最优路由，并将其加入到IP路由表中。
OSPF直接运行在IP协议之上，使用IP协议号89。
OSPF有五种报文类型，每种报文都使用相同的OSPF报文头。
Hello报文：
最常用的一种报文，用于发现、维护邻居关系。
并在广播和NBMA（None-BroadcastMulti-Access）类型的网络中选举指定路由器DR（DesignatedRouter）和备份指定路由器BDR（BackupDesignatedRouter）。
DD报文：
两台路由器进行LSDB数据库同步时，用DD报文来描述自己的LSDB。
DD报文的内容包括LSDB中每一条LSA的头部（LSA的头部可以唯一标识一条LSA）。
LSA头部只占一条LSA的整个数据量的一小部分，所以，这样就可以减少路由器之间的协议报文流量。
LSR报文：
两台路由器互相交换过DD报文之后，知道对端的路由器有哪些LSA是本地LSDB所缺少的，这时需要发送LSR报文向对方请求缺少的LSA，LSR只包含了所需要的LSA的摘要信息。
LSU报文：
用来向对端路由器发送所需要的LSA。
LSACK报文：
用来对接收到的LSU报文进行确认。
邻居和邻接关系建立的过程如下：
Down：
这是邻居的初始状态，表示没有从邻居收到任何信息。
Attempt：
此状态只在NBMA网络上存在，表示没有收到邻居的任何信息，但是已经周期性的向邻居发送报文，发送间隔为HelloInterval。
如果RouterDeadInterval间隔内未收到邻居的Hello报文，则转为Down状态。
Init：
在此状态下，路由器已经从邻居收到了Hello报文，但是自己不在所收到的Hello报文的邻居列表中，尚未与邻居建立双向通信关系。
2-Way：
在此状态下，双向通信已经建立，但是没有与邻居建立邻接关系。
这是建立邻接关系以前的最高级状态。
ExStart：
这是形成邻接关系的第一个步骤，邻居状态变成此状态以后，路由器开始向邻居发送DD报文。
主从关系是在此状态下形成的，初始DD序列号也是在此状态下决定的。
在此状态下发送的DD报文不包含链路状态描述。
Exchange：
此状态下路由器相互发送包含链路状态信息摘要的DD报文，描述本地LSDB的内容。
Loading：
相互发送LSR报文请求LSA，发送LSU报文通告LSA。
Full：
路由器的LSDB已经同步。
RouterID是一个32位的值，它唯一标识了一个自治系统内的路由器，可以为每台运行OSPF的路由器上可以手动配置一个RouterID，或者指定一个IP地址作为RouterID。
如果设备存在多个逻辑接口地址，则路由器使用逻辑接口中最大的IP地址作为RouterID；如果没有配置逻辑接口，则路由器使用物理接口的最大IP地址作为RouterID。
在为一台运行OSPF的路由器配置新的RouterID后，可以在路由器上通过重置OSPF进程来更新RouterID。
通常建议手动配置RouterID，以防止RouterID因为接口地址的变化而改变。
运行OSPF的路由器之间需要交换链路状态信息和路由信息，在交换这些信息之前路由器之间首先需要建立邻接关系。
邻居（Neighbor）：
OSPF路由器启动后，便会通过OSPF接口向外发送Hello报文用于发现邻居。
收到Hello报文的OSPF路由器会检查报文中所定义的一些参数，如果双方的参数一致，就会彼此形成邻居关系。
邻接（Adjacency）：
形成邻居关系的双方不一定都能形成邻接关系，这要根据网络类型而定。
只有当双方成功交换DD报文，并能交换LSA之后，才形成真正意义上的邻接关系。
路由器在发送LSA之前必须先发现邻居并建立邻居关系。
本例中，RTA通过以太网连接了三个路由器，所以RTA有三个邻居，但不能说RTA有三邻接关系。
OSPF的邻居发现过程是基于Hello报文来实现的，Hello报文中的重要字段解释如下：
NetworkMask：
发送Hello报文的接口的网络掩码。
HelloInterval：
发送Hello报文的时间间隔，单位为秒。
广播网络中10S。
Options：
标识发送此报文的OSPF路由器所支持的可选功能。
具体的可选功能已超出这里的讨论范围。
RouterPriority：
发送Hello报文的接口的RouterPriority，用于选举DR和BDR。
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Interfaceg0/0/0
Ospfdr-priority0-2550不参与选举，默认1
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RouterDeadInterval：
失效时间。
如果在此时间内未收到邻居发来的Hello报文，则认为邻居失效；单位为秒，通常为四倍HelloInterval。
DesignatedRouter：
发送Hello报文的路由器所选举出的DR的IP地址。
如果设置为0.0.0.0，表示未选举DR路由器。
BackupDesignatedRouter：
发送Hello报文的路由器所选举出的BDR的IP地址。
如果设置为0.0.0.0，表示未选举BDR。
Neighbor：
邻居的RouterID列表，表示本路由器已经从这些邻居收到了合法的Hello报文。
------------------------------------------------------（本课程不探讨）
如果路由器发现所接收的合法Hello报文的邻居列表中有自己的RouterID，则认为已经和邻居建立了双向连接，表示邻居关系已经建立。
验证一个接收到的Hello报文是否合法包括：
如果接收端口的网络类型是广播型，点到多点或者NBMA，所接收的Hello报文中NetworkMask字段必须和接收端口的网络掩码一致，如果接收端口的网络类型为点到点类型或者是虚连接，则不检查NetworkMask字段；
所接收的Hello报文中HelloInterval字段必须和接收端口的配置一致；
所接收的Hello报文中RouterDeadInterval字段必须和接收端口的配置一致；
所接收的Hello报文中Options字段中的E-bit（表示是否接收外部路由信息）必须和相关区域的配置一致。
如图所示，路由器在建立完成邻居关系之后，便开始进行数据库同步，具体过程如下：
邻居状态变为ExStart以后，RTA向RTB发送第一个DD报文，在这个报文中，DD序列号被设置为X（假设），RTA宣告自己为主路由器。
RTB也向RTA发送第一个DD报文，在这个报文中，DD序列号被设置为Y（假设）。
RTB也宣告自己为主路由器。
由于RTB的RouterID比RTA的大，所以RTB应当为真正的主路由器。
RTA发送一个新的DD报文，在这个新的报文中包含LSDB的摘要信息，序列号设置为RTB在步骤2里使用的序列号，因此RTB将邻居状态改变为Exchange。
邻居状态变为Exchange以后，RTB发送一个新的DD报文，该报文中包含LSDB的描述信息，DD序列号设为Y+1（上次使用的序列号加1）。
即使RTA不需要新的DD报文描述自己的LSDB，但是作为从路由器，RTA需要对主路由器RTB发送的每一个DD报文进行确认。
所以，RTA向RTB发送一个内容为空的DD报文，序列号为Y+1。
发送完最后一个DD报文之后，RTA将邻居状态改变为Loading；RTB收到最后一个DD报文之后，改变状态为Full（假设RTB的LSDB是最新最全的，不需要向RTA请求更新）。
邻居状态变为Loading之后，RTA开始向RTB发送LSR报文，请求那些在Exchange状态下通过DD报文发现的，而且在本地LSDB中没有的链路状态信息。
RTB收到LSR报文之后，向RTA发送LSU报文，在LSU报文中，包含了那些被请求的链路状态的详细信息。
RTA收到LSU报文之后，将邻居状态从Loading改变成Full。
RTA向RTB发送LSACK报文，用于对已接收LSA的确认。
此时，RTA和RTB之间的邻居状态变成Full，表示达到完全邻接状态。
OSPF定义了四种网络类型，分别是点到点网络，广播型网络，NBMA网络和点到多点网络。
点到点网络是指只把两台路由器直接相连的网络。
一个运行PPP的64K串行线路就是一个点到点网络的例子。
广播型网络是指支持两台以上路由器，并且具有广播能力的网络。
一个含有三台路由器的以太网就是一个广播型网络的例子。
OSPF可以在不支持广播的多路访问网络上运行，此类网络包括在hub-spoke拓扑上运行的帧中继（FR）和异步传输模式（ATM）网络，这些网络的通信依赖于虚电路。
OSPF定义了两种支持多路访问的网络类型：
非广播多路访问网络（NBMA）和点到多点网络（PointToMulti-Points）。
NBMA:
在NBMA网络上，OSPF模拟在广播型网络上的操作，但是每个路由器的邻居需要手动配置。
NBMA方式要求网络中的路由器组成全连接。
P2MP:
将整个网络看成是一组点到点网络。
对于不能组成全连接的网络应当使用点到多点方式，例如只使用PVC的不完全连接的帧中继网络。
每一个含有至少两个路由器的广播型网络和NBMA网络都有一个DR和BDR。
DR和BDR可以减少邻接关系的数量，从而减少链路状态信息以及路由信息的交换次数，这样可以节省带宽，降低对路由器处理能力的压力。
一个既不是DR也不是BDR的路由器只与DR和BDR形成邻接关系并交换链路状态信息以及路由信息，这样就大大减少了大型广播型网络和NBMA网络中的邻接关系数量。
在没有DR的广播网络上，邻接关系的数量可以根据公式n（n-1）/2计算出，n代表参与OSPF的路由器接口的数量。
在本例中，所有路由器之间有6个邻接关系。
当指定了DR后，所有的路由器都与DR建立起邻接关系，DR成为该广播网络上的中心点。
BDR在DR发生故障时接管业务，一个广播网络上所有路由器都必须同BDR建立邻接关系。
本例中使用DR和BDR将邻接关系从6减少到了5，RTA和RTB都只需要同DR和BDR建立邻接关系，RTA和RTB之间建立的是邻居关系。
此例中，邻接关系数量的减少效果并不明显。
但是，当网络上部署了大量路由器时，比如100台，那么情况就大不一样了。
在邻居发现完成之后，路由器会根据网段类型进行DR选举。
在广播和NBMA网络上，路由器会根据参与选举的每个接口的优先级进行DR选举。
优先级取值范围为0-255，值越高越优先。
缺省情况下，接口优先级为1。
如果一个接口优先级为0，那么该接口将不会参与DR或者BDR的选举。
如果优先级相同时，则比较RouterID，值越大越优先被选举为DR。
为了给DR做备份，每个广播和NBMA网络上还要选举一个BDR。
BDR也会与网络上所有的路由器建立邻接关系。
为了维护网络上邻接关系的稳定性，如果网络中已经存在DR和BDR，则新添加进该网络的路由器不会成为DR和BDR，不管该路由器的RouterPriority是否最大。
如果当前DR发生故障，则当前BDR自
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