OSPF ： 开放式最短路径优先协议
一.OSPF 特点
1.使用范围：IGP
2.协议算法特点： 链路状态型路由协议（LS），SPF算法 -无环
3.协议是否传递网络掩码：传递网络掩码
4.协议封装：基于IP协议封装，协议号为 89 （不可靠，ospf有确认重传）
5.传递信息称作LSA，LSA 链路状态通告，包含路由信息和拓扑信息。
路由LSA：描述本路由器上接口的路由信息
拓扑LSA：描述路由器之间的连接状态
6.更新方式： 触发更新+30分钟的周期更新
7.更新地址： 组播和单播更新，组播地址： 224.0.0.5（ALL SPF router可接收） 224.0.0.6 （ALL DR（BDR） router可接收）
8.支持路由认证
9.支持手工汇总 （针对路由信息）
10.支持区域划分
11.OSPF 比较消耗设备资源，思科中一个路由器上最多支持31个OSPF 进程
二.OSPF 区域
区域划分的意义： 1.减少LSA的数量 2.减少LSA的传播范围
区域的划分是基于接口的（链路的）
区域的标记：使用了32个二进制 1.十进制 2.类似于IP地址 A.B.C.D
区域的分类：
骨干区域： 区域标记为0或0.0.0.0
非骨干区域：区域标记不等于0或0.0.0.0
区域设计原则： 向日葵型网络结构
1.OSPF网络中必须存在唯一的骨干区域（单区域除外，单区域可以为任意区域）
2.若存在非骨干区域，非骨干区域必须与骨干区域直接相连
OSPF中路由器的角色：
骨干路由器：一个路由器的所有接口都在区域0 中
非骨干路由器：一个路由器的所有接口都在一个区域中，且不是区域0
ABR：区域边界路由器，能够产生3类LSA的路由器
ASBR：自治系统边界路由器，能够产生5类或7类LSA的路由器
三.OSPF 消息数据包
HELLO： 周期性发送，周期时间10s或30s（根据不同的网络类型默认10s或30s）
目的：建立并维持OSPF 邻居关系（邻居关系建立之后充当保活包功能）在大多数终止邻居时也用（保活原因：触发更新只有网络改变时发送报文，若更新完成后一方突然死机，另一方却还以为它还在，造成网络问题）
DBD：数据库描述数据包；
I当发送连续多个DBD报文时，如果这是第一个DBD报文，则置为1，否则置为0
M 当发送连续多个DBD报文时，如果这是最后一个DBD报文，则置为0。否则置为1，表示后面还有其他的DBD报文
MS 当两台OSPF路由器交换DBD报文时，首先需要确定双方的主从关系，Router ID大的一方会成为主。当值为1时表示发送方为主
1.主从选举DBD： 比较双方的router-id ，router-id大的一方为主（master ），小的一方为从 （slave）；主用于控制LSA的交互
（DBD通过序列号隐式确认）
2.携带LSA头部信息的DBD
LSR： 链路状态请求，按照DBD中报文的未知LSA头部进行请求。（通过LSU确认）
LSU：链路状态更新，携带LSA信息。 （通过lsack确认）
LSACK：链路状态确认 （隐式确认，未收到时会重发LAU）
只有 hello 包不用被确认，周期发送可以保证可靠性
四.OSPF 邻居状态机制
Down、 init 、 attempt（过渡） 、 two-way 、 exstart 、 exchange 、loading 、full
Down：最初的状态，或是建立邻居、邻接关系失败后的状态
Init：初始化状态，一旦接收到hello报文，进入初始化状态。
Two-way：双向通信状态（邻居状态），接收到包含自己router-id 的对方hello报文。
邻居关系建立条件：
1.认证： 认证类型 （不认证=0 明文认证=1 MD5=2） 认证数据
2.hello时间，dead时间必须相同，只有ospf需要
3.特殊区域标识（E（外部路由位）=1 ； N（NSSA外部路由位）=0 P=0）
4.MA网络中，网络掩码必须一致 （不能选DR,BDR，不能产生2类LSA）
ospf邻居建立过程：
R1------------R2
ospf中宣告后，激活接口，就会发送hello包，当R1发送hello后，并且收到对方的hello包（此时没有自己的routeID）就会从down状态进入init状态，当R2接收到R1的hello包，且 条件匹配，便会发送包含R1的R-ID的hello包，其中，当R1收到此数据包，就会从init进入 Two-way状态，同样，R2收到hello包，便会进入init，收到的hello中有自己的R-ID 就会进入two-way，邻居关系建立完成。
邻居状态下（two-way）： MA的网络中会选举DR（指定路由器） BDR（备份指定路由器）
DR选举： 1.比较接口优先级 （范围：0-255，默认优先级为1 ，越大越优）
2.比较各自的router-id，越大越优
注意：
1.DR抢占是关闭的
2.DR是一个接口概念
3.优先级范围0-255，数字为0代表不参与选举
4.先 选举BDR ，再升级为DR
选举DR的作用，减少las数量，和重复性。
主从选举的作用：主控制最多只有一个包被确认，防止双方发送LSA过多，从而造成一些LSA不能被确认而一直在重传。
主从选举：发生在exstart状态， 通过双方的router-id进行比较，router-id大的一方为主。 发送的 主从选举DBD（单播），DBD中包含了MTU值，可以使用命令 激活传递MTU值的功能，若双方的MTU值不同则卡在exstart 状态（MTU主要作用是防止多个数据同时传输时，小数据被遏制。通过MTU轮询，使不同数据都能发送。携带三层MTU）。 选举成功后，通过序列号进行隐式确认， 从会将自己的序列号改成和主的相同
BDR与DRother之间不发送LSA，因为BDR与DR建立邻接关系后LSA会同步，DR与DRother之间LSA也会同步，所以BDR与DRother建立邻接关系时不会再发送LSA.
Exstart—预启动状态，一旦开始发送主从DBD，则进入预启动状态。
Exchange —预交换，主从选举完成，则发送携带LSA头部信息的DBD，进入预交换状态，会发送LSR 数据包。（但是没有LSU）
Loading —加载状态，一旦发送LSU数据包，进入了加载状态，进行大量LSA的学习。
Full —邻接状态。双方LSA同步（双方LSA全部学习,双方请求列表和重传列表均清空）
五、LSA种类
1类LSA：router -LSA
功能： 产生本路由器针对某个区域的路由信息和拓扑信息
传播范围：本区域内传输
linkstate ID ： 产生者的router-id
ADV router： 产生者的router-id
特性： 在单个区域中分别产生一条1类LSA，若存在MA网络，1类LSA不完整，需要配合二类 LSA生成路由信息以及拓扑信息。
1.stubnet（末节网络） ------路由信息
2.transnet（传输网络 仅限于MA网络）----拓扑信息
3.point-to-point —拓扑信息
4.virtual link （虚链路）—拓扑信息
不同类型中link-ID与data含义：
stubnet 网络号 网络掩码
transnet DR的IP地址 自己的接口地址
point-to-point 对方的R-ID 自己的接口地址
virtual link 对端的Router ID 自己到达对方的接口地址
2类LSA ，network LSA ，网络LSA
功能： 用于在MA网络中，描述本网络路由器的数量以及本MA网络的网络掩码
传播范围：只能在本区域之内传输，终止于ABR
linkstate ID：DR接口的IP地址
ADV router：DR所在路由器的router-ID
特性： 只会出现在MA网络，用于补充1类LSA（1.MA网络的掩码 2.MA网络路由器的数量）
3类LSA ：summary LSA 汇总LSA
功能：用于在区域之间传递路由信息
linkstate-id ：传递路由的网络号
ADV router：默认为所在区域ABR的router-id
特性： 在穿越不同区域时，有其他的ABR重新产生（ADV router 是变化的）
4类LSA： summary ASBR LSA
功能：除了ASBR所在区域外，用于通告ASBR位置
linkstate id：ASBR的router-id
ADV router： 默认ASBR所在区域的ABR的 router-id
特点：在穿越不同区域时，由新的ABR重新产生。（与3类LSA一致）

5类LSA： 外部LSA
功能： 用于在整个OSPF中传递外部路由（原本不属于OSPF域）
5类LSA有两种类型： 类型1 类型2（重发布过程中修改）
linkstate id ：传递外部路由的网络号
ADV router ： 产生该LSA的 router-id （产生本LSA的ASBR的router-id ）
传播范围：在整个OSPF域中传输

7类LSA ： NSSA LSA
范围：只能在本NSSA区域内
功能： 在NSSA区域中，传递外部路由。
7类LSA有两种类型： 类型1 类型2（重发布过程中修改）
linkstate id ：传递路由网络号
ADV router：产生该LSA的 router-id
特性：默认为类型2 ，度量值为1 。 携带了FA地址（转发地址）
六、特殊区域
作用：在一些非骨干中，由于路由器性能不好，所以需要保护，减 少LSA，防止信息过多。
1. stub 区域， 末节区域
1.不得出现 4 5类LSA ，stub区域不能进行重发布，不能存在 ASBR
2.区域边界ABR会自动产生3类缺省LSA，保证stub区域路由器与外网保持通信。（ 默认metric值为1，可以改）
3.stub区域不能使用虚链路
4.stub区域不能为骨干区域
5.若设置stub区域，存在该区域的所有路由器都必须设置（LSA中特 殊区域标识相同）
2 totally-stub 完全末节区域： 在stub区域基础上，由ABR过滤所有的3类LSA，只保留3类缺省LSA ；
3 NSSA区域：（not so stub area） 非完全末节区域
在一些区域为了保护路由器，不想出现4,5类LSA，但是自己又连接其他协议，需要传递其路由信息时，以7类替代。这样就避免其他区域的4,5类LSA进入。 LSA中可选项N位标识是否支持7类LSA 0不允许 1允许 E是否支持5类LSA 0不允许 1允许
1.过滤4 5 类LSA
2.边界ABR自动产生7类缺省LSA （默认度量值为1）
3.允许进行重发布（允许出现ASBR），产生7类LSA
在NSSA区域边界进行重发布，边界ASBR会产生七类LSA，在传递到区域0时，由ABR将七类转成五类，此ABR也是ASBR，并且因其他区域重发布的路由无法进入此区域，所以此路由器会产生七类缺省。
注意：
只能7转5，不能5转7，7转5的路由器也是ASBR
1.7类LSA 只能出现本NSSA区域
2 5类、7类、7转5 .默认携带FA地址，外部路由metric计算，包括路径的逻辑加表都是 以FA地址为准，若FA地址不可达，则路径不能加表。没有FA地址的时候找ADV-Router
3.同时会产生4类LSA（在其他的非area 0 ），默认该4类LSA没有意义 （除非接收到的5类LSA 不携带FA地址，此时使用4类LSA计算外部路由度量值）
4 totally nssa完全的非完全的末节区域：
在NSSA区域的基础上继续过滤3类LSA，产生3类缺省LSA的。
七、LSA的汇总
3类LSA汇总：
位置： 产生该3类LSA 的路由器上 ，明细路由所在区域
度量值：所有明细路由中metric最大的
此方法可以改变LSA的度量值
5类LSA 汇总：
位置：产生该LSA的ASBR上

7类LSA 汇总：
位置： 产生该LSA的ASBR上

7转5过程中汇总：
位置：7转5 的ASBR 上

八、OSPF的网络类型
1.P2P
物理接口：HDLC（高级数据链路控制协议） PPP （点对点协议） .GRE MGRE（不能建立邻居，可以将ospf的接口类型改为）
hello时间：10s
死亡时间：40S
是否选举DR：不选举
是否自动建立邻居：自动建立
华为中环回接口的cost为0，接口类型为p-2-p，学习的路由掩码为32位。
华为：若必须学习24位路由，可以将接口类型改为broadcast （此时选DR，而环回接口就此一人，必回成为DR，会产生hello包，可以将接口改为被动接口，减少资源消耗,优化机制）
华为MGRE中ospf的接口网络类型为P-2-P,所以hub只能和一个spoke建立邻居 ，需要更改。
2.BMA
物理接口：以太网
hello时间：10 s
是否选举DR：选举
是否自动建立邻居：是
华为中MGRE中运行ospf协议，tunnel接口修改为BMA时，只需要控制DR位置，不能出现BDR，标准hub-spoke中，spoke之间不能通信，
所以还需要手工映射。
华为中spoke之间可以互相通信，但是还要控制DR位置，不能出现BDR原因：
ospf中只有DR和DRother之间进行LSA学习，如果spoke成为DR，因为spoke没有开启伪广播，所以不会向其他spoke发包学习LSA，只会向hub发包学习LSA。若开启spoke的伪广播，则MGRE无意义。
3.NBMA
物理接口：FR-帧中继（物理接口、多点子接口） ATM-异步传输网络
hello时间：30s 120
是否选举DR：选举DR
是否自动建立邻居：否（没有组播）
华为中tunnel接口不能配置ospf网络类型成为NBMA
4.P2MP
物理接口：无
hello时间：30s
是否选举DR：不选举
是否自动建立邻居：自动
特点：将物理接口IP地址以32位主机路由的形式以距离矢量的方式传递进入OSPF

华为：MGRE中运行ospf协议，tunnel接口修改为P2MP时，可以自动建立邻居，不选举DR,BDR，会将物理接口IP地址以32位主机路由的形式以距离矢量的方式传递，这样spoke之间学习的路由会递归到该主机路由，从而不需要进行手工映射。
九、LSA的比较
域内优于域间
域间优于域外
类型1 优于类型2
类型1之间比较仅仅关注总度量值
类型2之间先比较种子度量值再比较沿途累加度量值
十、OSPF不规则区域
1.存在多个area 0
2.非骨干没有直接挂靠在骨干区域之上
解决方法：
1.OSPF 双进程重发布
2.virtual link —虚链路
以两个区域边界的两个路由器为节点，建立通信，单播通信
注意：
1.虚链路只能穿越一个区域 （做虚链路的两个路由器通信只经过一个区域）
2.穿越的区域不能为特殊区域
3.虚链路的两端必须至少存在一个ABR
4.虚链路属于area 0 （只能延伸area0）
5.虚链路是基于路由器完成的（在被穿越的区域配置virtual link命令）
虚链路建立的邻居关系在邻居表不可见
3.Tunnel 隧道方式