1. OSPF概述

  • 定义：OSPF（Open Shortest Path First）是链路状态型IGP协议，基于Dijkstra算法计算最短路径。
  • 版本：OSPFv2（IPv4）、OSPFv3（IPv6）。
  • 特点：
    • 无环路（SPF算法保证）。
    • 支持VLSM/CIDR。
    • 触发更新（增量更新）。
    • 分层设计（Area区域划分）。
    • 协议号89，组播地址224.0.0.5/224.0.0.6。

2. OSPF基本概念

  • Router ID：
    • 唯一标识一台OSPF路由器，格式类似IP地址（如1.1.1.1）。
    • 手动配置 > 最大Loopback地址 > 最大物理接口地址。
  • 区域（Area）：
    • 分层设计减少LSDB规模，Area 0为骨干区域，其他非骨干区域必须与Area 0直连。
  • Cost值：
    • 接口开销=参考带宽（默认100Mbps）/接口带宽，值越小路径越优。
    • 示例：
      • 100Mbps 接口：Cost=100M/100M=1
      • 1Gbps 接口：Cost=100M/1000M=0.1→取整为 1

3.Loopback接口

  • Loopback 接口特点

    • 永远 UP 状态：除非手动 shutdown，否则 Loopback 接口始终处于 UP 状态

    • 唯一标识：常用于 BGP/OSPF 等路由协议的 Router-ID

    • 高可用性：作为设备管理地址或路由协议的稳定端点

    • 多实例支持：可创建多个 Loopback 接口，编号范围 0-4294967295

  • 配置步骤

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[Huawei]interface loopback 0  # 创建Loopback 0接口
[Huawei-LoopBack0]ip address 192.168.1.1 32  # 配置32位掩码IP地址

4. Cost值

  • 定义

    • OSPF（Open Shortest Path First）中衡量路径优劣的关键参数

    • 用于构建最短路径树（SPF Tree），选择最优路由

    • 路径 Cost = 沿途所有出接口Cost 之和

  • 接口 Cost 手动配置

1
2
[Huawei] interface GigabitEthernet 0/0/1	# 进入g0/0/1接口
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] ospf cost 10	# 修改g0/0/1接口ospf协议的cost值
  • 查看接口 Cost
1
<Huawei> display ospf interface GigabitEthernet 0/0/1	# 查看g0/0/1接口的ospf协议详细信息

5. OSPF五种报文详解

OSPF通过以下五种报文实现邻居建立和链路状态同步：

报文类型 作用 关键字段/说明
Hello 发现和维护邻居关系 Router ID、Area ID、Hello/Dead间隔、DR/BDR信息。参数不一致会导致邻居建立失败。
DBD 描述本地LSDB摘要（LSA头部） 主从路由器通过DBD序列号同步，携带MTU（华为默认不检查）。
LSR 请求缺失的LSA信息 指定请求的LSA类型、Link State ID和通告路由器。
LSU 携带完整的LSA信息 包含一个或多个LSA（如Type 1/2/3），根据LSA类型泛洪到不同区域。
LSAck 确认收到的LSA（确保可靠性） 通过单播或组播（224.0.0.5）确认，超时未确认会触发LSU重传。

交互流程：

  1. 邻居发现：Hello报文协商参数。
  2. 数据库同步：DBD交换摘要 → LSR请求缺失项 → LSU发送完整LSA → LSAck确认。
  3. 维护：Hello保活，拓扑变化时触发LSU更新。

6. OSPF LSA类型详解

LSA是OSPF链路状态数据库（LSDB）的核心组件，不同LSA负责描述不同范围的拓扑信息：

LSA类型 名称 产生者 泛洪范围 作用
Type 1 Router LSA 每台路由器 本区域内 描述路由器所有接口的链路状态和Cost值。
Type 2 Network LSA DR 本区域内 描述广播/NBMA网络中所有路由器的列表。
Type 3 Network Summary LSA ABR 相邻区域 汇总区域间的路由（如Area 1→Area 0）。
Type 4 ASBR Summary LSA ABR 除ASBR所在区域外 告诉其他区域如何到达ASBR。
Type 5 AS External LSA ASBR 整个AS（除Stub区域） 描述外部路由（如引入的静态/RIP路由）。
Type 7 NSSA External LSA NSSA ASBR 仅NSSA区域内 NSSA区域内的外部路由，由ABR转Type 5。

关键区别：

  • Type 1/2：描述区域内拓扑，Type 3/4：描述区域间路由，Type 5/7：描述外部路由。
  • 特殊区域限制：
    • Stub区域：阻止Type 5，ABR下发默认路由（Type 3）。
    • NSSA区域：允许Type 7，禁止Type 5。

7. OSPF邻居建立过程

  1. Down → Init：收到Hello包但未包含自己的Router ID。
  2. 2-Way：双向通信建立（DR/BDR选举在此阶段完成）。
  3. ExStart：通过DBD报文选举主从路由器（Router ID大的为主）。
  4. Exchange：主路由器发送DBD摘要，从路由器确认。
  5. Loading：通过LSR/LSU同步缺失的LSA。
  6. Full：邻接关系建立，LSDB完全同步。

8. DR与BDR选举

  • 目的：减少MA网络（如以太网）中的邻接关系数量。
  • 选举规则：
    1. 优先级高的路由器（默认1，0表示不参与选举）。
    2. Router ID大的优先。
  • 注意：
    • 选举非抢占，重启后生效。
    • DR与BDR与所有路由器建立Full关系，DROther间保持2-Way。

9. DR/BDR vs 主/从选举

对比项 DR/BDR选举 主/从选举
发生时机 2-Way状态后 Exstart状态
目的 减少泛洪流量 确保DD报文有序同步
依据 接口优先级 > RID 仅比较RID

10. OSPF配置与排查

基础配置：

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# 启用OSPF进程
[Huawei] ospf 1 router-id 1.1.1.1

# 进入区域0
[Huawei-ospf-1] area 0

# 宣告直连网络（反掩码格式）
[Huawei-ospf-1-area-0.0.0.0] network 192.168.1.0 0.0.0.255

# 修改接口优先级（可选，用于DR选举）
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] ospf dr-priority 10

排查命令：

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display ospf peer                  # 查看邻居状态
display ospf lsdb                  # 查看链路状态数据库
display ospf routing               # 查看OSPF路由表
display ospf interface GigabitEthernet0/0/1  # 检查接口OSPF信息

11. 常见问题

  • 邻居无法建立：
    • 检查Hello/Dead间隔是否一致。
    • 检查区域ID、认证密码是否匹配。
    • 检查网络类型（Broadcast/NBMA/P2P）是否一致。
  • 路由缺失：
    • 确认区域间路由通过ABR传递。
    • 检查是否有area x stub等特殊区域配置。