计算机网络（动态路由OSPF）

HCIA --- 华为认证的初级网络工程师（目前学习中）
HCIP --- 华为认证的高级网络工程师
HCIE --- 华为认证的专家级网络工程师

如何判断动态协议：1.选路好坏2.收敛速度3.占用资源大小

OSPF -- 开放式最短路径优先协议 -- 典型的链路状态型协议

优点：选路佳，收敛快，占用资源小（相对的）
OSPF的分类：OSPFV1,OSPFV2 --- IPV4
                  OSPFV3 ---IPV6
对比RIPv2和OSPFv2 ：
相同点：
   1.OSPF和RIP都是无类别的路由协议，都支持VLSM和CLDR传递路由信息时携带子网掩码
   2.OSPF和RIPv2都是以组播的形式发送
   RIP地址为224.0.0.9 OSPF地址为224.0.0.5和224.0.0.6
   3.OSPF和RIP都支持等开销负载均衡
不同点：
   RIP只能应用在小型的网络环境中，但是OSPF可以应用在中大型网络环境
    OSPF为了适应中大型网络环境，需要进行结构化部署 --- 区域划分
   如果一个网络中只包含一个OSPF区域，我们称这样的网络称为单区域OSPF网络
   如果一个网络中包含多个OSPF区域，我们称这样的网络称为多区域OSPF网络

OSPF进行区域划分

目的：区域内部传递拓扑信息，区域之间传递路由信息
区域边界路由器ABR：同时属于两个区域
要求：1.区域之间必须存在ABR
2.区域划分必须按照星型拓扑结构划分 -- 所有区域都需要围绕骨干区域进行划分为了方便管理，给OSPF的区域增加了编号标识 -- 区域ID --32位二进制构成（骨干区域的编号必须是区域0）

1.OSPF的数据包类型
   OSPF有五个数据包
       1.hello包 -- 用来周期发现，建立和保活邻居关系的
OSPF的hello包默认是有10s为周期发送一个
OSPF的失效判定时间为4倍hello时间 -- 死亡时间（dead time）40s
  RID--用来区分和标识OSPF网络中的路由器
                             1.OSPF网络唯一
                             2.格式统一（统一按照ip地址格式来定义）
                    RID的获取方法：
1.手动配置 -- 符合上述两个要求即可
2.自动生成 -- 先从环回地址中取最大ip作为RID，若没有环回地址，则取物理接口中最大的ip作为RID
hello包中携带RID
       2.DBD包 -- 数据库（存储LSA）描述报文[类似菜单]
               -- LSDB（链路状态数据库） -- 携带数据的DBD包
       3.LSR包 -- 链路状态请求报文（根据DBD请求未知的LSA信息）
       4.LSU包 -- 链路状态更新报文（真正携带LSA信息的报文）
       5.LSACK包 -- 链路状态确认报文
OSPF存在每30m一次的周期更新（保底，没有太大的意义）
2.OSPF的状态机
   down状态 -- 启动OSPF，发送hello包，进入下一个状态
   init状态 -- 初始化状态 -- 收到hello包中包含本地的RID，进入下一个状态
   two-way -- 双向通讯状态 -- 标志着邻居关系的建立（通过hello包）进行（条件匹配） -- 条件匹成功，进入下一个状态，匹配失败则停留在邻居关系，仅hello包保活
   exsatrt -- 预启动状态 -- 通过未携带数据DBD包，进行主从关系选取，比较RID，大的为主，优先进行下一个状态（这个时候不用hello包是因为状态变化，不再是邻居关系）
   exchange -- 准交换状态 -- 发送LSDB包（携带数据的DBD包），然后进入下一个状态（结束时发送LSACK包）
   loading -- 加载状态 -- 此时来核对方发来的DBD包并与本地LSDB数据库的LSA信息进行对比，对于本机存在未知的LSA信息，使用LSR请求包向对端发送获取，邻居使用LSU回包，本机使用LSACK确认，然后进入下一个状态
   full -- 转发状态 -- 标志着领接关系确认
       领接状态主要是区分邻居状态（领接关系之间才能真正进行LSA交换，而邻居关系只能使用hello包进行包活）
3.OSPF的工作过程
   ①启动配置完成后，OSPF向本地所有的运行的协议的接口以组播形式发送hello包，hello包携带本地的RID信息及本地已知的邻居RID。
       之后将收集到的邻居关系记录在一张表中 -- 邻居表

[R1]display ospf peer 查看ospf邻居表

②邻居表建立完成后进行条件匹配。
   如果匹配失败则仅停留在邻居关系，仅使用hello包保活；
   如果匹配成功，将开始建立领接关系。首先使用未携带的DBD包进行主从关系的选举。之后使用携带数据的DBD包共享数据库目录。之后，本地使用LSR/LSU/LSACK数据包获取未知的LSA信息。
       完成本地数据库建立，生成--数据表 -- LSDB

[R1]display ospf lsdb

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                [R1]display ospf lsdb router 2.2.2.2 //查看一条LSDB的信息
   ③最后，基于本地的链路状态数据库，生成有向图及最短路径树，计算本地到达未知网段的路由信息。
       将生成的路由添加的到路由表。
   ④收敛完成，hello包每10s进行一次周期发送。周期保活，每30m进行一次周期更新

最后查看路由表：（华为设备的OSPF协议的默认优先级为10 ）

[R1]display ip routing-table 
Route Flags: R - relay, D - download to fib
------------------------------------------------------------------------------
Routing Tables: Public
         Destinations : 13       Routes : 13       

Destination/Mask    Proto   Pre  Cost      Flags NextHop         Interface

        1.1.1.0/24  Direct  0    0           D   1.1.1.1         LoopBack0
        1.1.1.1/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       LoopBack0
      1.1.1.255/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       LoopBack0
        2.2.2.2/32  OSPF    10   1           D   12.0.0.2        GigabitEthernet
0/0/0
        3.3.3.3/32  OSPF    10   2           D   12.0.0.2        GigabitEthernet
0/0/0
       12.0.0.0/24  Direct  0    0           D   12.0.0.1        GigabitEthernet
0/0/0
       12.0.0.1/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       GigabitEthernet
0/0/0
     12.0.0.255/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       GigabitEthernet
0/0/0
       23.0.0.0/24  OSPF    10   2           D   12.0.0.2        GigabitEthernet
0/0/0
      127.0.0.0/8   Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0
      127.0.0.1/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0
127.255.255.255/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0
255.255.255.255/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0

OSPF是以带宽作为cost值的评判标准
cost = 参考带宽/真是带宽 --华为设置的参考带宽默认值为100Mbps

[R1-ospf-1]bandwidth-reference ?
  INTEGER<1-2147483648>  The reference bandwidth (Mbits/s)

！如果修改了一台路由器的参考带宽，则所以的路由器参考带宽全都要修改成一样！

OSPF的交换过程可以用思科的图片来解释

   网络结构发送突变：
   a.新增一个网段：触发更新，直接发送携带LSA信息的LSU包进行更新，需要ACK确认
   b.断开一个网段：触发更新，直接发送携带LSA信息的LSU包进行更新，需要ACK确认

c.无法沟通 -- hello包的10s保活和40s的死亡时间

例图如下：

4.OSPF的基本配置
①启动OSPF进程

[R3]ospf 1 router-id 3.3.3.3
②创建区域

                [R3-ospf-1]area 1
   ③宣告
   目的：激活接口，发布路由

以R3为例，在配置OSPF后，设备自动跳出状态显示，对应的R2也会自动进行OSPF交换

//R3配置OSPF
[R3]os	
[R3]ospf 1 r	
[R3]ospf 1 router-id  3.3.3.3
[R3-ospf-1]area  1
[R3-ospf-1-area-0.0.0.1]net	
[R3-ospf-1-area-0.0.0.1]network  23.0.0.0 0.0.0.255
[R3-ospf-1-area-0.0.0.1]
Nov 14 2021 22:24:42-08:00 R3 %%01OSPF/4/NBR_CHANGE_E(l)[0]:Neighbor changes eve
nt: neighbor status changed. (ProcessId=256, NeighborAddress=1.0.0.23, NeighborE
vent=HelloReceived, NeighborPreviousState=Down, NeighborCurrentState=Init) 
[R3-ospf-1-area-0.0.0.1]
Nov 14 2021 22:24:42-08:00 R3 %%01OSPF/4/NBR_CHANGE_E(l)[1]:Neighbor changes eve
nt: neighbor status changed. (ProcessId=256, NeighborAddress=1.0.0.23, NeighborE
vent=2WayReceived, NeighborPreviousState=Init, NeighborCurrentState=2Way) 
[R3-ospf-1-area-0.0.0.1]
Nov 14 2021 22:24:42-08:00 R3 %%01OSPF/4/NBR_CHANGE_E(l)[2]:Neighbor changes eve
nt: neighbor status changed. (ProcessId=256, NeighborAddress=1.0.0.23, NeighborE
vent=AdjOk?, NeighborPreviousState=2Way, NeighborCurrentState=ExStart) 
[R3-ospf-1-area-0.0.0.1]
Nov 14 2021 22:24:42-08:00 R3 %%01OSPF/4/NBR_CHANGE_E(l)[3]:Neighbor changes eve
nt: neighbor status changed. (ProcessId=256, NeighborAddress=1.0.0.23, NeighborE
vent=NegotiationDone, NeighborPreviousState=ExStart, NeighborCurrentState=Exchan
ge) 
[R3-ospf-1-area-0.0.0.1]

条件匹配：
指定路由器 -- DR （DR与其他路由器为邻接关系，其他的路由器为邻居关系）
备份指定路由器 -- BDR （与其他路由器为邻接关系，其他的路由器为邻居关系）
剩余的路由 -- DR other

DR和BDR虽然是指定路由器或备份指定路由器，但其实是一个接口的概念
DR和BDR的选举规则：
   1.先比较优先级，优先级大的为DR，次大的为BDR
    默认初始优先级为1，优先级取值范围为0-255
    如果优先级设置为0，则代表该接口放弃DR和BDR选举

//R1的G0/0/0进行配置优先级
[R1]interface  G0/0/0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]OS	
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ospf  D	
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ospf  dr-priority  ?
  INTEGER<0-255>  Router priority value
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ospf  dr-priority

2.当优先级相同时，则比较RID，RID大的路由器对应的接口为DR，次大为BDR
DR/BDR的选举是非抢占模式 -- 一旦DR和BDR选举完毕后，不会因为新加入的设备而重新选举，选举时间为40s

以之前的配置为例，此时DR为12.0.0.1而BDR为12.0.0.2,原因：先配置的是12.0.0.1网段，先入为主的原则，所以12.0.0.2为次网段

[R1]display  ospf  peer 

	 OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1
		 Neighbors 

 Area 0.0.0.0 interface 12.0.0.1(GigabitEthernet0/0/0)'s neighbors
 Router ID: 2.2.2.2          Address: 12.0.0.2        
   State: Full  Mode:Nbr is  Master  Priority: 1
   DR: 12.0.0.1  BDR: 12.0.0.2  MTU: 0    
   Dead timer due in 36  sec 
   Retrans timer interval: 5 
   Neighbor is up for 00:42:46     
   Authentication Sequence: [ 0 ]

reset ospf 1 process 重启ospf进程（重启必须是相邻接口同时重启，并且在用户视图下）

此时DR已经变化（从12.0.0.1变成12.0.0.2）

//R1重启前
[R1]display   ospf  peer

	 OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1
		 Neighbors 

 Area 0.0.0.0 interface 12.0.0.1(GigabitEthernet0/0/0)'s neighbors
 Router ID: 2.2.2.2          Address: 12.0.0.2        
   State: Full  Mode:Nbr is  Master  Priority: 1
   DR: 12.0.0.1  BDR: 12.0.0.2  MTU: 0    
   Dead timer due in 40  sec 
   Retrans timer interval: 5 
   Neighbor is up for 00:02:31     
   Authentication Sequence: [ 0 ] 

<R1>reset  ospf  1  process   // 重启过程

//R1重启后
<R1>display ospf peer

	 OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1
		 Neighbors 

 Area 0.0.0.0 interface 12.0.0.1(GigabitEthernet0/0/0)'s neighbors
 Router ID: 2.2.2.2          Address: 12.0.0.2        
   State: Full  Mode:Nbr is  Master  Priority: 1
   DR: 12.0.0.2  BDR: 12.0.0.1  MTU: 0    
   Dead timer due in 33  sec 
   Retrans timer interval: 5 
   Neighbor is up for 00:00:30     
   Authentication Sequence: [ 0 ]

5.OSPF的拓展配置
①手工认证（keyID设置为1，这个接口的邻接表必须key值相同）

[R1-GigabitEthernet0/0/0]ospf  a	
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ospf  authentication-mode  ?
  hmac-md5  Use HMAC-MD5 algorithm
  keychain  Keychain authentication mode
  md5       Use MD5 algorithm
  null      Use null authentication
  simple    Simple authentication mode
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ospf  authentication-mode  md5 ?
  INTEGER<1-255>  Key ID
  <cr>            Please press ENTER to execute command 
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ospf  authentication-mode  md5 1 ?
  STRING<1-255>/<20-392>  The password (key)
  cipher                  Encryption type (Cryptogram)
  plain                   Encryption type (Plain text)
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ospf  authentication-mode  md5 1  c	
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ospf  authentication-mode  md5 1  cipher  123456 

//此时R1的g0/0/0接口已经设置了密钥，而他的领接表由于没有密钥，不能OSPF连接
Nov 15 2021 13:52:40-08:00 R1 %%01OSPF/3/NBR_CHG_DOWN(l)[17]:Neighbor event:neig
hbor state changed to Down. (ProcessId=256, NeighborAddress=2.2.2.2, NeighborEve
nt=InactivityTimer, NeighborPreviousState=Full, NeighborCurrentState=Down) 
[R1-GigabitEthernet0/0/0]
Nov 15 2021 13:52:40-08:00 R1 %%01OSPF/3/NBR_DOWN_REASON(l)[18]:Neighbor state l
eaves full or changed to Down. (ProcessId=256, NeighborRouterId=2.2.2.2, Neighbo
rAreaId=0, NeighborInterface=GigabitEthernet0/0/0,NeighborDownImmediate reason=N
eighbor Down Due to Inactivity, NeighborDownPrimeReason=Hello Not Seen, Neighbor
ChangeTime=2021-11-15 13:52:40-08:00)

②手工汇总（汇总其实是区域汇总，OSPF区域之间传递路由信息）
OSPF区域之间传递路由信息，可以进行汇总，所以OSPF的手工认证是区域激活,在区域0的R1上配置两个换回路由192.168.0.1 24 和192.168.1.1 24，在ospf上宣告，此时R2和R3都是没有汇总，此时在R2上进行汇总，汇总在area0上，此时在R2上配置为[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]abr-summary 192.168.0.0 255.255.254.0，此时掩码必须是反掩码！！！（注意路由黑洞）,此时R3上显示为汇总成功，即：区域0的汇总通过R2传导到区域1
③沉默接口

[R1-ospf-1]silent-interface g0/0/1
  ④加快收敛 -- 减少计时器
       修改在接口上，邻居之间的hello时间必须一致，否则将无法建立邻居关系
       hello时间修改以后，死亡时间自动修改为四倍hello时

//在R1的G0/0/0口上设置hello时间
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ospf  timer hello 
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ospf  timer hello   ?
  INTEGER<1-65535>  Second(s)

⑤缺省路由

如果在R3旁边配置一个路由器，此时R3被称为边界路由器
在边界路由器上下发缺省信息（OSPF要求边界路由器自身必须有缺省路由才能发缺省）

[R1-ospf-1]default-route-advertise
没有缺省路由时，可以添加always来强制下发缺省信息

[R1-ospf-1]default-route-advertise always

计算机网络（动态路由OSPF）

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