华为网路设备学习-22（路由器OSPF-LSA及特殊详解）

一、基本概念

OSPF协议的基本概念

OSPF是一种内部网关协议（IGP），主要用于在自治系统（AS）内部使路由器获得远端网络的路由信息。OSPF是一种链路状态路由协议，不直接传递路由表，而是通过交换链路状态的描述信息来维护路由信息。每个启用OSPF功能的路由器都会独立维护一个LSDB，基于该数据库中的链路状态信息独立计算路由‌

OSPF协议的区域

OSPF由一个骨干区域（Area 0）和一个或多个非骨干区域组成。

OSPF的5种报文

（1）Hello：建立和维护OSPF邻居关系。【互相认识】

（2）DBD：链路状态数据库描述信息（描述LSDB中LSA头部列表），OSPF邻居第一次建立时才交换DBD，LSR。【交换名片】

（3）LSR：链路状态请求。向OSPF邻居请求特定的LSA。【提出请求】

（4）LSU：链路状态更新（包含一条或多条LSA）。【回应请求】

（5）LSAck：对LSU中的LSA进行确认。【确认并结束】

OSPF的状态 7种状态

Down：邻居状态机的初始状态，是指在过去的Dead-Interval时间内没有收到对方的Hello报文。
Attempt：只适用于NBMA类型的接口，处于本状态时，定期向那些手工配置的邻居发送Hello报文。
Init：本状态表示已经收到了邻居的Hello报文，但是该报文中列出的邻居中没有包含我的Router ID（对方并没有收到我发的Hello报文）。
2-Way：本状态表示双方互相收到了对端发送的Hello报文，建立了邻居关系。在广播和NBMA类型的网络中，两个接口状态是DROther的路由器之间将停留在此状态。其他情况状态机将继续转入高级状态。
Exstart：在此状态下，路由器和它的邻居之间通过互相交换DD报文（该报文并不包含实际的内容，只包含一些标志位）来决定发送时的主/从关系。建立主/从关系主要是为了保证在后续的DD报文交换中能够有序的发送。
Exchange：路由器将本地的LSDB用DD报文来描述，并发给邻居。
Loading：路由器发送LSR报文向邻居请求对方的DD报文。
Full：在此状态下，邻居路由器的LSDB中所有的LSA本路由器全都有了。即本路由器和邻居建立了邻接（adjacency）状态。

参考：https://support.huawei.com/enterprise/zh/doc/EDOC1100305532/b1d2f0dc

OSPF路由器选举（DR和BDR）

一、路由器节点分类

• ①DR（Designated Router）‌：指定路由器，负责在该网络中与其他路由器交换LSA，并代表该网络向其他网络发送LSA。
• ②BDR（Backup Designated Router）‌：备用指定路由器，作为DR的备份，当DR失效时，BDR能够迅速接管DR的职责。BDR会监控DR 的状态，并在当前DR发生故障时接替其角色。

DR和BDR是由同一网段中所有的路由器根据路由器优先级、Router ID通过HELLO报文选举出来的。同一网段中只有一个DR和一个BDR‌。网段的概念是指广播域，或者说子网。

二、路由器节点关系

为减小多路访问网络中OSPF流量，OSPF会选择一个指定路由器（DR）和一个备份指定路由器（BDR）。当多路访问网络发生变化时，DR负责更新其他所有OSPF路由器。当前DR发生故障时，BDR接替DR。

每个网络中只有一个DR和一个BDR‌。在DR和BDR都存在的情况下，其他非DR和非BDR的设备（称为DR-Other）只与DR和BDR建立邻接关系，而不是与网络中的每一台设备都建立邻接关系，这样可以减少LSA的传播数量，简化网络管理‌

三、DR在OSPF协议中的具体作用：

‌减少路由信息交换量‌：通过选举DR，其他路由器（DROther）只与DR交换链路状态信息，而不是彼此之间直接交换，从而显著减少了网络中的路由信息交换量，降低了网络负载和带宽消耗。
‌提高网络的稳定性和收敛速度‌：DR负责向其他路由器通告链路状态的变化。当网络拓扑发生变化时，DR能够快速传播更新信息，加快网络的收敛速度，从而减少网络中断的时间，提高网络的稳定性和可靠性。
‌统一的信息源‌：DR作为统一的信息源，确保所有路由器接收到的链路状态信息是一致和准确的。这有助于避免由于多个路由器同时通告不同的信息而导致的混乱和不一致，从而维护了网络的一致性和准确性。

OSPF路由器分类

AR‌（Access Router）通常指的是接入路由器，它是网络边缘的设备，负责将局域网连接到广域网。AR主要负责数据的接入和转发，是用户访问互联网的入口点‌。
‌ABR‌（Area Border Router）是区域边界路由器，它在OSPF（Open Shortest Path First）协议中起着重要作用。ABR位于不同的OSPF区域之间，连接一个或多个非骨干区域到骨干区域（Area 0）。负责将这些区域连接起来，实现区域间的路由交互。ABR的主要功能包括汇总和重新分发路由信息，确保区域间的路由选择最优‌。它汇总所属区域的拓扑信息并通过Type3 LSA通告给其他区域。
‌ASBR‌：（Autonomous System border Router）自治系统边界路由器。作为OSPF域与外部网络（如RIP、BGP等）的网关，简单来说就是IGP（内部网关协议）中跨协议进行路由重发布。通过路由重分发将外部路由注入OSPF系统，生成Type5 LSA通告整个自治系统。

LSA的基本概念

LSA是Link State Advertisement（链路状态通告）的缩写，是OSPF协议中用于描述网络拓扑和链路状态信息的分组。

下面介绍常见的六种LSA：

第1类（Router LSA）

每台运行OSPF协议的路由器都会产生，仅在所属区域泛洪。

第2类（Network LSA）

仅由（Designated Router，DR）指定路由器产生，仅在所属区域泛洪。指定路由器负责在所属区域中与其他路由器交换LSA。

第3类（Network Summary LSA）

由（Area Border Router，ABR‌）区域边界路由器产生，可以实现跨区域的路由交互。

注意：

只有（ABR‌）区域边界路由器才能产生第3类LSA（Network Summary LSA）。

OSPF规定所有区域之间的路由必须通过骨干区域（Area 0）传播。由于该规定OSPF架构一般为以骨干区域（Area 0）为核心的星型结构

第4类（ASBR Summary LSA）

由（Area Border Router，ABR‌）区域边界路由器产生。指向（Autonomous System border Router，ASBR）自治系统边界路由器。用于IGP（内部网关协议）中跨协议的路由重发布

注意：由于外部路由必定跨协议并且跨区域，故ABR和ASBR需要相互配合。通常情况下ABR会告知自治系统中其他路由如何指向ASBR

第5类（‌AS External LSA）

由（Autonomous System border Router，ASBR）自治系统边界路由器产生，在OSPF协议自治系统区域内（包括骨干和其它区域）泛洪。用于IGP（内部网关协议）中跨协议的路由重发布

第7类

与第5类相似，但在OSPF协议自治系统区域内泛洪的区域受限。仅在（not-so-stubby area）NSSA区域内泛洪，不能直接进入骨干区域（需要转换后进入骨干区域）。

NSSA区域（非完全末梢区域）？？？？

注：

第6类应该是Opaque LSA（不透明链路状态通告）是OSPF协议中的一种特殊LSA类型，它提供了通用扩展机制。【仅扩展并不常用】

二、实验

初始化

[R1]int g0/0/0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 192.168.123.1 24
[R1-GigabitEthernet0/0/0]q
[R1]int g0/0/1
[R1-GigabitEthernet0/0/1]ip address 192.168.1.1 24[R2]int GigabitEthernet 0/0/0
[R2-GigabitEthernet0/0/0]ip address 192.168.123.2 24[R3]int GigabitEthernet 0/0/0
[R3-GigabitEthernet0/0/0]ip address 192.168.123.3 24
[R3-GigabitEthernet0/0/0]q
[R3]int Serial4/0/1
[R3-Serial4/0/1]ip address 192.168.34.3 24[R4]int Serial4/0/0
[R4-Serial4/0/0]ip address 192.168.34.4 24
[R4-Serial4/0/0]q
[R4]int LoopBack 0
[R4-LoopBack0]ip address 4.4.4.4 32

配置ospf

[R1]int GigabitEthernet 0/0/0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ospf dr-priority 0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]q
[R1]ospf 1 router-id 1.1.1.1
[R1-ospf-1]area 0
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.123.0 0.0.0.255
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.1.0 0.0.0.255[R2]int GigabitEthernet 0/0/0
[R2-GigabitEthernet0/0/0]ospf dr-priority 0
[R2-GigabitEthernet0/0/0]q
[R2]ospf 1 router-id 2.2.2.2
[R2-ospf-1]area 0
[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.123.0 0.0.0.255[R3]ospf 1 router-id 3.3.3.3
[R3-ospf-1]area 0
[R3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.123.0 0.0.0.255
[R3-ospf-1-area-0.0.0.0]q	
[R3-ospf-1]area 1
[R3-ospf-1-area-0.0.0.1]network 192.168.34.0 0.0.0.255[R4]ospf 1 router-id 4.4.4.4
[R4-ospf-1]area 1
[R4-ospf-1-area-0.0.0.1]network 192.168.34.0 0.0.0.255

测试

[R1]ping 192.168.123.2

[R1]ping 192.168.123.3

[R3]ping 192.168.34.4

[R4]route-policy hcie permit node 10
Info: New Sequence of this List.
[R4-route-policy]if-match interface LoopBack 0
[R4-route-policy]q[R4]ospf 1
[R4-ospf-1]import-route direct route-policy hcie

检查

此时R1和R2的lsdb为

此时R3的lsdb为

此时R1的邻居关系为

此时R3的邻居关系为

由于R1和R2 设置了ospf DR优先级为0，只有优先级大于0的路由器才具有选取资格。故R3是192.168.123.0网段中的DR路由器。

DROther路由器之间将停留在2-Way状态。其他情况（如果其中一边DR或BDR‌）状态机将继续转入高级状态。

DR和BDR是由同一网段中所有的路由器根据路由器优先级、Router ID通过HELLO报文选举出来的。同一网段中只有一个DR和一个BDR‌。网段的概念是指广播域，或者说子网。

此时发现没有5类LSA，进行排故

修改原路由策略，通过ip前缀列表进行匹配

[R4]ip ip-prefix 1 permit 4.4.4.4 32
[R4]route-policy hcie permit node 10
[R4-route-policy]display this
[V200R003C00]
#
route-policy hcie permit node 10 if-match interface LoopBack0
#
return
[R4-route-policy]undo if-match interface LoopBack0
[R4-route-policy]if-match ip-prefix 1