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HCIA-OSPF基础

news 2025/6/26 8:37:03

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本篇笔记是根据B站上的视频教程整理而成，感谢UP主的精彩讲解！如果需要了解更多细节，可以参考以下视频：

https://www.bilibili.com/video/BV1rdT6zQEMg/?spm_id_from=333.788.videopod.episodes&vd_source=e539f90574cdb0bc2bc30a8b5cb3fc00&p=6https://www.bilibili.com/video/BV1rdT6zQEMg/?spm_id_from=333.788.videopod.episodes&vd_source=e539f90574cdb0bc2bc30a8b5cb3fc00&p=6https://www.bilibili.com/video/BV1rdT6zQEMg/?spm_id_from=333.788.videopod.episodes&vd_source=e539f90574cdb0bc2bc30a8b5cb3fc00&p=6

一、OSPF协议概述

1、动态路由协议的分类

1.1、距离矢量路由协议（被淘汰）

1.2、链路状态路由协议

（1）LSA泛洪

链路状态路由协议与距离矢量协议不同，它不直接通告路由表，而是通告链路状态信息（LSA）。运行该协议的路由器首先建立邻居关系，然后通过交换LSA来共享网络拓扑信息

（2）LSDB组建

每台路由器生成LSAs，收到的LSAs存入LSDB（链路状态数据库），通过LSDB掌握全网拓扑。

（3）SPF计算

每台路由器基于LSDB，使用SPF算法计算出以自己为根的最短路径树，从而确定到达网络各个角落的最优路径。

最后，路由器将计算出来的优选路径，加载进自己的路由表

（4）总结

2、OSPF简介

OSPF是广泛使用的链路状态路由协议，针对IPv4使用OSPFv2（RFC 2328），针对IPv6使用OSPFv3（RFC 2740）

OSPF路由器交互链路状态（LS，链路状态）信息，而非直接交互路由。LS信息是拓扑及路由计算的关键。
路由器收集LS信息并存储在LSDB中，掌握区域内网络拓扑，便于计算无环路径。
每台路由器通过SPF算法计算最短路径，生成路由并加载到路由表中。
OSPF支持VLSM和手工路由汇总，多区域设计使其能支持大规模网络。

3、OFPF基础术语

3.1、区域

OSPF Area用于标识OSPF的区域，区域是从逻辑上将设备划分为不同组，每组用区域号（Area ID）来标识

3.2、Router-ID

Router-ID（路由器标识符）用于在OSPF域中唯一标识路由器。可以通过手工配置或系统自动配置来设定

3.3、度量值

OSPF使用Cost（开销）作为路由的度量值。每个OSPF接口都有一个接口Cost值，缺省计算公式为：Cost=100 Mbit/s/接口带宽

其中，100 Mbit/s是OSPF的缺省参考值，可配置。一条OSPF路由的Cost值是从目的网段到本路由器沿途所有入接口的Cost值累加。

4、OSPF协议报文类型

报文名称	报文功能
Hello	周期性发送，用来发现和维护OSPF邻居关系
Database Description	描述本地LSDB的摘要信息，用于两台设备进行数据库同步
Link State Request	用于向对方请求所需要的LSA。设备只有在OSPF邻居双方成功交换DD报文后才会向对方发出LSR报文
Link State Update	同于向对方发送其所需要的LSA
Link State ACK	同来对收到的LSA进行确认

5、OSPF三大表项

OSPF有三张重要的表项，OSPF邻居表、LSDB表和OSPF路由表

5.1、邻居表

OSPF在传递链路状态信息之前，需先建立OSPF邻居关系
OSPF的邻居关系通过交互Hello报文建立
OSPF邻居表显示了OSPF路由器之间的邻居状态，使用display OSPF peer查看

5.2、LSDB表

LSDB保存路由器自己产生的及从邻居收到的LSA信息。
每条LSA有Type（类型）和AdvRouter（发送路由器）标识。
可以通过命令行display ospf lsdb查看LSDB表。

5.3、OSPF路由表

OSPF路由表和路由器路由表是两张不同的表。
OSPF路由表包含Destination（目的地址）、Cost（开销）和NextHop（下一跳）等信息，用于指导数据转发。
可以通过命令display ospf routing查看OSPF路由表。

二、OSPF协议工作原理

1、OSPF路由器之间的关系

邻居关系：两台直连路由器在互联接口上激活OSPF后，通过发送和侦听Hello报文发现彼此，形成邻居关系。
邻接关系：在邻居关系基础上，路由器通过DD、LSR、LSU和LS ACK等报文交互完成LSDB同步，并开始独立计算路由后，形成邻接关系。

2、OSPF邻接关系建立过程

OSPF完成邻接关系的建立有四个步骤，建立邻居关系、协商主/从、交互LSDB信息，同步LSDB。

（1）建立邻居关系流程

（2）协商主/从与交互LSDB信息

（3）同步LSDB

（4）查看OSPF邻居表

3、PSPF网络类型简介

OSPF网络类型是接口的重要变量，影响OSPF在接口上的操作，例如报文发送方式和是否选举DR/BDR。网络类型取决于接口的数据链路层封装。OSPF有四种网络类型：Broadcast、NBMA、P2MP和P2P。

4、DR与BDR

（1）背景

MA（Multi-Access，多路访问）网络分为广播型（BMA）和非广播型（NBMA）两种。以太网是典型的广播型多路访问网络。

在MA网络中，如果每台OSPF路由器都与其他所有路由器建立邻接关系，会导致过多的OSPF邻接关系，增加设备负担和网络中OSPF报文的数量。拓扑变更时，LSA泛洪可能会浪费带宽和设备资源。

（2）DR与DBR

为优化MA网络中的OSPF邻接关系，OSPF定义了三种路由器角色：DR（指定路由器）、BDR（备用指定路由器）和DRother（其他路由器）。

DR和BDR 会与其他所有OSPF路由器建立邻接关系。
DRother路由器之间不会建立全毗邻的OSPF邻接关系，仅停留在2-way状态。
BDR会监控DR的状态，并在DR故障时接替其角色，确保网络的稳定运行。

5、OSPF域

5.1、单区域

OSPF域是由一系列使用相同策略的连续OSPF网络设备组成的网络。路由器在同一个区域内泛洪LSA，确保LSDB同步以维持一致的网络拓扑认知。

但如果OSPF域仅有一个区域，随着网络规模扩大、路由器数量增多，会产生诸多问题：

LSDB过于庞大，导致路由表规模增加。
路由器资源消耗多，设备性能下降，影响数据转发。
基于庞大LSDB的路由计算变得困难。
网络拓扑变更时，LSA全域泛洪和全网SPF重计算带来巨大负担。

5.2、多区域

OSPF引入区域（Area）概念，将OSPF域划分为多个区域，以支撑更大规模的组网。多区域设计减小了LSA泛洪范围，将拓扑变化的影响控制在区域内，优化网络性能。同时，在区域边界可以进行路由汇总，减小路由表规模，提高网络扩展性，有利于组建大规模网络。

5.3、OSPF路由器类型

5.4、OSPF单区域与多区域典型组网

三、OSPF协议典型配置

1、配置命令

--创建并运行OSPF进程（系统视图）:
[Huawei] ospf [process-id | router-id router-id] --router-id未指定则自动获取--创建并进入OSPF区域（OSPF视图）:
[Huawei-ospf-1] area area-id--指定运行OSPF的接口（OSPF区域视图）
[Huawei-ospf-1-area-0.0.0.0] network network-address wildcard-mask--配置OSPF接口开销（接口视图）
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0] ospf cost cost--设置OSPF带宽参考值（OSPF视图）
[Huawei-ospf-1] bandwidth-reference value--设置接口DR优先级（接口视图）
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0] ospf dr-priority priority   --priority值越大优先级越高

2、配置案例

（1）配置设备接口

 --R1的配置:<Huawei>sys[Huawei]sys R1[R1]interface LoopBack 0[R1-LoopBack0]ip address 1.1.1.1 32[R1-LoopBack0]interface GigabitEthernet 0/0/0[R1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 10.1.12.1 30--R3的配置:<Huawei>sys[Huawei]sys R3[R3]interface LoopBack 0[R3-LoopBack0]ip address 3.3.3.3 32[R3-LoopBack0]interface GigabitEthernet 0/0/1[R3-GigabitEthernet0/0/1]ip address 10.1.23.2 30

（2）配置OSPF

 --R1的OSPF配置:[R1]ospf 1 router-id 1.1.1.1[R1-ospf-1]area 0[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.1.1.1 0.0.0.0[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.1.12.0 0.0.0.3--R2的OSPF配置:<Huawei>sys[Huawei]sys R2[R2]ospf 1 router-id 2.2.2.2[R2-ospf-1]area 0[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.1.12.0 0.0.0.3[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]area 1[R2-ospf-1-area-0.0.0.1]network 10.1.23.0 0.0.0.3--R3的ospf配置:[R3]ospf 1 router-id 3.3.3.3[R3-ospf-1]area 1[R3-ospf-1-area-0.0.0.1]network 3.3.3.3 0.0.0.0[R3-ospf-1-area-0.0.0.1]network 10.1.23.0 0.0.0.3

（3）验证结果

 <R2>display ospf peer briefOSPF Process 1 with Router ID 2.2.2.2Peer Statistic Information----------------------------------------------------------------------------Area Id          Interface                        Neighbor id      State    ----------------------------------------------------------------------------0.0.0.0          GigabitEthernet0/0/0              1.1.1.1         full0.0.0.1          GigabitEthernet0/0/1              3.3.3.3         full------------------------------------------------------------------------------在路由器R1上查看路由表，并执行从源1.1.1.1 ping 3.3.3.3<R1>display ip routing-table Route Flags: R - relay, D - download to fib------------------------------------------------------------------------------Routing Tables: PublicDestinations : 8        Routes : 8        Destination/Mask    Proto   Pre  Cost      Flags NextHop         Interface1.1.1.1/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       LoopBack03.3.3.3/32  OSPF    10   2           D   10.1.12.2       GigabitEthernet0/0/010.1.12.0/30  Direct  0    0           D   10.1.12.1       GigabitEthernet0/0/0...<R1>ping -a 1.1.1.1 3.3.3.3PING 3.3.3.3: 56  data bytes, press CTRL_C to breakReply from 3.3.3.3:bytes=65 Sequence=1 ttl=254 time=50 ms...