一、OSPF 基础概述
1. 技术背景（与 RIP 对比）
- RIP 存在的问题：最大跳数 15 限制、周期性发送全部路由（占带宽）、收敛慢、以跳数为度量、可能有环路、30 秒更新。
- OSPF 优势：无跳数限制（适合大规模组网）、组播更新变化路由、收敛快（触发更新）、以 COST 为度量、SPF 算法防环、30 分钟周期性更新（LSA）、应用广泛。
- 核心差异：OSPF 传递拓扑 + 路由信息，RIP 仅传递路由表。
2. OSPF 核心组件
（1）三张表
- 邻居表：记录邻居状态和关系。
- 拓扑表：即链路状态数据库（LSDB），存储全网拓扑信息。
- 路由表：由 SPF 算法计算生成的最优路由，可通过
dis ip routing-table pro ospf查看。
（2）数据包（封装在 IP 中，协议号 89）
| 类型 |
作用 |
关键信息 |
| Hello（类型 1） |
发现 / 建立 / 保活邻居 |
包含网络掩码、Hello 间隔（默认 10s）、Dead 间隔（默认 40s，为 Hello 的 4 倍）、路由器优先级（DR/BDR 选举）、DR/BDR 地址、邻居 Router ID 等；目标组播地址 224.0.0.5 |
| DBD（类型 2） |
交换 LSDB 摘要 |
含 LSA 头部、DD 序列号（Master 控制）、I（初始化位）、M（更多报文位）、MS（主从位，Router ID 大的为主） |
| LSR（类型 3） |
请求缺失 / 更新的 LSA |
通过 “LSA 三元组”（链路状态类型、ID、通告路由器）唯一标识请求的 LSA |
| LSU（类型 4） |
发送完整 LSA 信息 |
可包含多个 LSA；MA 网络中，DROTHER 向 224.0.0.6（DR/BDR 监听）发送，DR 转发至 224.0.0.5（所有 OSPF 路由器监听） |
| LSAck（类型 5） |
确认 LSU 接收 |
包含需确认的 LSA 头部 |
- 数据包头部：含版本（v2 为 2）、类型、报文长度、Router ID、区域 ID、校验和、认证信息等。
二、OSPF 工作机制
1. 邻居与邻接关系建立
- 邻居关系：通过 Hello 报文互认，达到 2-way 状态（稳定状态）。
- 邻接关系：邻居间 LSDB 同步后建立，需经历 Exstart（主从协商）、Exchange（LSDB 摘要交换）、Loading（LSA 请求与更新）、Full（同步完成，稳定状态）。
2. DR/BDR 选举
- 目的：在广播网络中减少邻接关系数量（避免
n(n-1)/2的冗余关系）。
- 范围：每个网段独立选举。
- 规则：优先级（0-255，默认 1）高者优先；优先级相同则 Router ID 大的优先。
- 特性：无抢占性，需原 DR/BDR 失效或重置 OSPF 进程才会重新选举。
- 关系：DR 与 BDR、DR 与 DROTHER、BDR 与 DROTHER 为邻接（Full 状态）；DROTHER 之间为邻居（2-way 状态）。
3. 状态机
- 邻居状态：Down（初始）→ Init（收到 Hello 但未互认）→ 2-way（互认，确认 DR/BDR）。
- 邻接状态：Exstart（主从协商）→ Exchange（LSDB 摘要交换）→ Loading（LSA 请求 / 更新）→ Full（LSDB 同步完成）。
- 关键条件：2-way 需掩码、区域 ID、Hello/Dead 时间等一致；Full 需 MTU 一致。
4. LSDB 更新机制
- 触发更新：网络拓扑变化时，通过 LSU 泛洪更新。
- 老化机制：LSA 老化时间最大 3600s（失效），1800s 周期重置；通过序列号（越大越新）和校验和（序列号相同时，和大的更新）判断 LSA 新旧。
三、LSA（链路状态通告）
1. LSA 头部（20 字节）
含链路状态类型、老化时间、可选项、链路状态 ID、通告路由器（Adv Router）、序列号、校验和、长度。
2. 主要 LSA 类型（6 种）
| 类型 |
名称 |
通告者 |
作用 |
传输范围 |
关键字段 |
| 1 |
Router LSA |
所有路由器 |
描述区域内直连链路（类型、开销等） |
本区域 |
LS ID：通告路由器的 Router ID；含链路类型（transnet/ P2P/stubnet/ Virtual） |
| 2 |
Network LSA |
DR |
描述 MA 网络的路由器及掩码 |
本区域 |
LS ID：DR 的 IP 地址；含网段掩码 |
| 3 |
Network Summary LSA |
ABR |
描述其他区域的网段路由 |
跨区域（需 ABR 转发） |
LS ID：其他区域的网段地址 |
| 4 |
ASBR Summary LSA |
ABR |
描述 ASBR 的位置 |
跨区域 |
LS ID：ASBR 的 Router ID |
| 5 |
AS External LSA |
ASBR |
描述引入的外部路由 |
所有区域（特殊区域除外） |
LS ID：外部路由的目的网络 |
| 7 |
NSSA External LSA |
NSSA 区域的 ASBR |
描述 NSSA 区域引入的外部路由 |
仅 NSSA 区域（经 ABR 转换为 5 类） |
LS ID：外部网段地址 |
四、OSPF 网络类型
| 类型 |
默认链路 |
报文发送方式 |
DR/BDR 选举 |
Hello 间隔 |
Dead 间隔 |
| Broadcast |
以太网 |
组播 |
需要 |
10s |
40s |
| P2P |
PPP |
组播 |
不需要 |
10s |
40s |
| NBMA |
帧中继 |
单播（需手动指定邻居） |
需要 |
30s |
120s |
| P2MP |
手动配置 |
模拟组播（需手动指定邻居） |
不需要 |
30s |
120s |
五、区域划分与路由器类型
1. 区域划分
- 骨干区域（Area 0）：所有非骨干区域必须与之直接连接，防止环路。
- 非骨干区域：需通过 ABR 连接骨干区域。
- 特殊区域：优化路由表和 LSDB（如 Stub、NSSA 等）。
2. 路由器类型
- 区域内路由器（IR）：所有接口在同一区域。
- 骨干路由器（BR）：至少一个接口在骨干区域。
- 区域边界路由器（ABR）：连接骨干与非骨干区域，生成 3/4 类 LSA。
- 自治系统边界路由器（ASBR）：连接外部 AS，引入外部路由，生成 5/7 类 LSA。
六、开销（COST）计算
- 参考带宽：默认 100M，建议设为网络中最高链路带宽。
- 计算方式：链路带宽≥参考带宽时，COST=1；否则，COST = 参考带宽 / 链路带宽（Mb）。
- 示例：千兆以太网（1000M）、百兆以太网（100M）默认 COST 均为 1，十兆以太网为 10。
七、实验问题（MGRE 场景）
- 问题 1：Tunnel 接口为 P2P 类型时，无法建立邻接关系。
解决：改为 broadcast 或 P2MP 类型（ospf network-type broadcast）。
- 问题 2：DR/BDR 选举混乱。
解决：将分支站点 DR 优先级设为 0，确保中心站点为唯一 DR。