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CCNA4：OSPF——開放式最短路徑優先協議
OSPF是標準的鏈路狀態路由協議，其實就是拓撲型協議。它是無類別協議，更新時攜帶子網掩碼，使用組播（224.0.0.5、224.0.0.6）進行更新，管理距離110，度量爲cost表示開銷值。
OSPF是一個拓撲型協議，它最大的特點就是選路佳，不會出環。但是由於它是拓撲型協議，那麼每多一臺路由器，就會導致設備的更新量很大，會佔用大量的資源。爲了減少更新量，OSPF採用了 結構化部署：區域劃分、地址規劃 。
通過區域之內傳拓撲，區域之間傳路由這種方式，這就叫做鏈路狀態型的距離矢量特徵。
OSPF使用觸發更新、週期更新（30分鐘）。使用週期更新的原因是：由於更新量太大，會導致網絡擁塞，可能無法收到某些數據包，導致數據庫不統一，因此用週期更新，讓路由器之間沒過30分鐘比對一次。
1、OSPF的數據包：
| 數據包 | 數據包的作用 |
|---|---|
| Hello包 | Hello包用於發現、建立、週期保活鄰居關係，通過hello包的互發來發現鄰居 Hello包中存在router ID——RID，相當於全網唯一的編號，使用IP地址。 |
| DBD包 | DBD包叫做數據庫描述包：路由器通過收到這個包之後，來查看該DBD包中那一條LSA信息自己沒有，起到比對作用。 |
| LSR 鏈路狀態請求包 | 路由器通過發送LSR鏈路狀態請求包來向對端請求自己沒有的LSA信息 |
| LSU 鏈路狀態更新包 | 該包中攜帶各種LSA，用於回覆其它路由器的請求 |
| LSack 鏈路狀態確認包 | 表示自己已經收到更新包 |
2、OSPF的工作過程：
（1）啓動配置完成後，本地使用組播（224.0.0.5、224.0.0.6）發送hello包到所有鄰居處，若收集到其他鄰居的hello包，那麼建立鄰居關係，生成鄰居表
（2）緊接着和所有鄰居間進行 條件匹配 ：
若失敗將停留於鄰居關係，僅hello包週期保活即可。
若匹配成功，將建立鄰接（毗鄰）關係，鄰接關係將使用DBD／LSR／LSU／LSack來獲取未知的LSA信息，當收集齊所有的LSA信息後，本地生成LSDB（鏈路狀態數據庫也就是數據庫表）
（3）之後在本地基於LSDB計算到達所有未知網段的最佳路徑，然後將其加載到路由表。
（4）收斂完成後，hello包週期保活鄰居、鄰接關係；每過30min週期性的使用DBD比對數據庫。
（5）若結構突變：
①新增、斷開網段時，直連設備使用DBD同步信息到所有的鄰接處。
②設備斷電無法溝通，dead time到時後斷開鄰居關係。
LSA：鏈路狀態通告，或者說是拓撲或路由。
LSDB：鏈路狀態數據庫，用於存放所有的LSA集合。
OSPF協議的收斂被稱作LSA洪泛、LSDB同步
3、OSPF的狀態機（重點）：
| 狀態機 | 意義 |
|---|---|
| Down | 一旦本地發出hello包就進入下一個狀態 |
| Init（初始化） | 接收到的hello包中，若存在本地RID，那麼進入下一狀態 |
| 2way（雙向通信） | 鄰居關係建立的標誌 |
條件匹配：點到點網絡直接進入下一狀態，MA網絡中將進行DR/BDR選舉（40s）非DR/BDR間不得進入下一狀態
| Exstart（預啓動） | 類hello的DBD，進行主從關係選舉，RID數字爲大者爲主，優先進入下一狀態 |
|---|---|
| Exchange（準交換） | 使用真正的DBD包，進行數據庫目錄的共享，需要ACK確認 |
| Loading（加載） | 使用LSR/LSU/LSack來獲取未知的LSA信息 |
| Full（完成） | 鄰接關係建立的標誌 |
大致過程用圖片來表示，是這樣的：
4、OSPF的配置、鄰居表、數據庫表、路由表：
（1）OSPF的配置解釋：
R1(config)#router ospf 1
R1(config-router)#router-id 1.1.1.1
R1(config-router)#network 1.1.1.1 0.0.0.0 area 0
R1(config-router)#network 12.1.1.0 0.0.0.255 area 0
#1 router ospf 1中1爲進程號可以讓一臺路由器運行多個ospf進程，僅具有本地意義
#2 router-id 1.1.1.1 配置RID，要求爲全網唯一，爲手工配置，如果不配置默認取環回接口最大數字，最後再取物理接口最大數字。
#3 宣告所擁有的網段，使用反掩碼來匹配可變動範圍（12.1.1.0 0.0.0.255 表示爲最後8位爲可變動範圍），達到宣告的目的，同時宣告自己所在的區域。這裏的反掩碼是說的範圍，而掩碼說的是網絡位與主機位的區分，邏輯上是不一樣的。
OSPF劃分區域的原因：避免更新量太大，可以工作在更大的環境中。
OSPF劃分規則：
①必須爲星型結構——區域0爲骨幹區域，其餘爲中心站點。
②ABR——區域邊界路由器，它是將一邊區域拓撲計算所得路由發送到另一邊
（2）鄰居表
爲了更好的說明3張表，這裏配置3臺路由器。配置就按照上一步進行配置，如圖：
鄰居表：啓動配置完成後，所有設備間使用hello包，發現並建立鄰居關係，鄰居表生成。Hello time爲10s，dead time 爲hello time 的4倍，它會從40s開始倒計時，倒到30s時，新的hello包來了，那麼又恢復到40s。
（3）數據庫表
鄰居關係建立後，鄰居間進行調節匹配，匹配成功者之間進入鄰接關係，基於DBD/LSR/LSU/LSack獲取未知LSA信息，生成LSDB（數據庫表），這只是幾個目錄：
詳細看其中的一條目錄。
r2#show ip ospf database router 1.1.1.1
這裏我不會詳細解釋，之後我會在NP階段寫關於OSPF的詳細講解，敬請期待。
（4）路由表：
LSDB同步完成後，本地使用SPF最短路徑選路規則，將到達未知網段的路由加載到路由表
| O | 本地區域內的路由，是本地通過拓撲計算所得 |
|---|---|
| O IA | 域間路由，其他區域的路由，通過ABR共享進入 |
其中管理距離爲110，度量爲cost值也就是開銷值，由於度量值要越小越好，因此使用開銷值：
注：當接口帶寬大於參考帶寬時，比如1000M時，cost值爲1。就有可能出現選路不佳，建議修改參考帶寬，默認爲Mbits
r1(config)#router ospf 1
r1(config-router)#auto-cost reference-bandwidth 1000
切記：整個網絡所有設備均需要修改抑制。
5、OSPF建立成爲鄰接關係的條件：
鄰接關係建立的條件是建立鄰居關係：
鄰居關係：只存在Hello包的保活，之間沒有路由、拓撲的傳遞。
鄰接關係：進行LSA的交互、洪泛（進行拓撲路由的傳遞）。
網絡類型決定了鄰接關係是怎樣的：
點到點網絡：在一個網段內只能存在兩個節點。
MA網絡：在一個網段內節點之間的數量不限制。
（1）點到點網絡：
在點到點網絡OSPF中只能直接建立鄰接關係
（2）MA網絡中：
在MA網絡中爲 避免重複的更新 ，將進行DR/BDR選舉，所有的非DR/BDR間僅建立鄰居關係；DR/BDR與其他非DR/BDR建立鄰接關係，基於224.0.0.6（DR/BDR專用）溝通。因此要出現DRother與DRother之間的hello包溝通，至少需要4臺路由器。
DR爲老大，BDR爲老二它用於接管DR臨時故障導致網絡癱瘓而設置的。DROTHER它們只和DR之間進行比對數據庫，不和DROTHER比對數據庫，減少更新量。
選舉規則；
1、比較接口優先級，0-255，越大越好。 默認爲1，0表示不參選。
2、接口優先級若相同，比較RID
R1(config)#interface f0/0
R1(config-if)#ip ospf priority 3 修改接口優先級
注：OSPF選舉爲非搶佔的，因此在人爲**修改優先級後，必須讓所有重啓設備一次性敲好所有配置命令，**然後最好在十幾秒內重啓OSPF進程，超出40s不成功。
或者是將設備的參選接口優先級修改爲0，不參選，但至少留一臺設備參選，否則無DR，網絡將無法同行。
6、OSPF的擴展配置：
1） 認證----直接在連接鄰居的接口上配置
2） 加快收斂—hello time 10s dead time 40s在這裏插入圖片描述
在直連鄰居的接口上修改，且鄰居間time必須完全一致，否則無法保持鄰居關係匹配
3） 被動接口----僅接受不發送路由協議的信息，用於連接用戶的接口，不得用於連接鄰居的接口
4） 缺省路由----在邊界路由器上配置缺省信息後，向內網發送缺省路由
