一、OSPF
Open Shortest Path First 开放式最短路径优先；属于链路状态路由协议
OSPF被IP协议封装，工作在网络层之上的一种路由协议，协议号为89
OSPF路由信息传递与路由计算分离，基于SPF算法，以累计链路开销作为选路参考值
OSPF四张表：邻居表、链路状态数据库、OSPF路由表、全局路由表
二、OSPF报头
Version（1字节）：版本v2代表v4网络，v3代表v6网络
Type（1字节）：类型；ospf报文的类型；一共五种（看下面OSPF报文，type1-5顺序）
Pack Length（2字节）：总长度；包括报文头部+数据
Router ID（4字节）：发送该报文的路由器标识（router id）
Area ID（4字节）：发送该报文的所属区域
checksum（2字节）：校验和，包含了除认证字段的整个报文的校验和
Auth Type（2字节）：验证类型；0：验证 1：简单验证 2：MD5认证
Authentication（8字节）：验证信息；0代表没有 1为明文密码 2为key id
三、OSPF报文
hello 报文：发现和建立邻居关系
邻居发现：自动发现邻居路由器
邻居建立：完成hello报文中的参数协商，建立邻居关系
邻居保持：通过keepalive机制，检测邻居运行状态
hello报文：
DD 建立邻接关系：交互链路状态数据库摘要（DD报文两种情况：不携带LSA摘要信息的DD报文和携带LS摘要信息的DD报文）
LSR 链路状态请求：请求特定的链路状态信息
LSU 链路状态更新：发送详细的链路状态信息（拥有完成LSA）
LACK 链路状态确认：发送确认报文
HELLO报文中影响邻居关系的因素：
router id（不冲突）
area id（一致）
认证类型（一致）
认证数据（一致）
Hello时间间隔（一致）
Hello失效时间（一致）
N bit和E bit取值（一致）
DD、LSR、LSU、LSAck与LSA的关系：
DD报文：携带LSDB所有LSA的摘要信息；摘要信息包括：type、Ls id、Advertising Router、ls age（老化时间）、seq（序列号）、chksum（校验和）等信息
LSR：携带LSA的标识；type、Ls id、Advertising Router
LSU：携带LSA的头部以及链路状态
LACK：包含LSA摘要信息，跟DD报文一样
OSPF协议router ID如何确认
管理员手动配置ospf的router id优先级最高
默认使用路由器的全局router id；全局router id：设备第一个配置的IP成为router ID；手动配置全局ID：router id X.X.X.X 需要重启生效
手动配置---->loopback最大--->物理接口最大/或者第二大（一般思科遵循此选举办法，华为设备建议手动配置）
四、OSPF工作状态
dowm：
邻居初始状态；表示没有从邻居收到任何信息，此状态下可以发送hello报文，发送间隔为poll interval通常和router dead interval间隔相同
attempt：
此状态只有在NBMA网络中存在。
init：
此状态已经从邻居收到hello报文，但hello报文中不包含自己route id，将邻居的router id添加到hello报文中再发送出去。
to-way：
收到含有自己router id的hello包进入2-way状态，建立邻接关系；根据网络类型选举DR/BDR
ex-start：
这是形成邻接关系的第一个步骤；进入此状态向邻居发送DD报文（不携带LSA摘要信息的DD报文）主要确认主从路由器（router id较大称为主master）
为什么要选举主从路由器；通过DD报文序列号+1机制实现隐式确认，保障数据可靠传输；
I（init）置1，表示第一个DD报文 M（more）置1表示后续还有其他DD报文 MS（master）置1表示自己为master
ex-change
将自身LSDB中所有LSA信息摘要信息通过DD报文进行交换，实现LSDB同步；（DD报文好处：传递的是邻居之间没有的LSA头部信息，减少无用的LSA传递）
LSDB同步：就是邻居之间最终拥有相同的LSA的信息以及LSA的新旧程度
摘要信息用途：
标识唯一条LSA（由type、ls id、adv rtr三个参数标识一条LSA）
用于判断LSA的新旧（seq（序列号）、chksum（校验和）、ls age（老化时间）三个参数判断新旧程度）
loading
相互发送LSR报文请求LSA，发送LS Updata通告LSA（交互LSR和LSU）
full
运行SPF算法，LSDB已经同步完成（主路由器优先进入full状态）
OSPF 邻居建立和LSDB同步过程：
判断一条LSA新旧：
Seq（序列号）越大的越新，起始值：0x80000001 最大值：0x7fffffff
如果seq相同则比较chksum（检验和）越大越新
chksum相同，则判断LS age（老化时间）是否等于3600s，等于3600s最新
如果LS age不等于3600s则判断ls age差值，如果大于900s则LS age小的最新，小于900s则认为相同
DR/BDR选举
根据优先级选举DR/BDR；优先级高的优先；当优先级相同时router id大的优先；
接口优先级0-255，0代表不选举，默认是1，不具有抢占性；
每条广播/NBMA链路都必须选举一个DR，默认会选举BDR路由器（可选），链路上其他路由器称为Drother
DR/BDR/Drother之间保持full的邻接关系需要进行LSDB同步；Drother之间保持tao-way的邻居关系，不进行LSDB同步；
DR/BDR 监听：224.0.0.5和224.0.0.6 Drother监听：224.0.0.5
五、LSA
LSA（link state Advertisement）是路由器之间链路状态信息的载体，LSA是LSDB最小的组成单位，也就是说LSDB是由一条条LSA构成的；一共6种LSA。
LS age（16位）：此字段表示LSA生存时间，单位是秒
LS type（8位）：此字段标识了LSA的格式和功能，常用的LSA类型有五种
Link State ID（32位）：此字段是该LSA所描述的的那部分链路的标识，例如：router id等
Advertising Router（32位）：此字段是产生此LSA的路由器的rouer ID
LS sequence number（32位）：此字段用于检测旧的和重复的LSA；序列号越大代表LSA越新。
LSA checksum（16位）：校验和
Length（16位）：LSA总长度
1800s 更新一次 3600s失效
链路状态信息
什么是链路？路由器之间相连的链路
什么是状态？链路上各种网络参数在某一个时刻的取值
链路的类型、接口IP地址及掩码、链路上所连接的邻居路由器、链路的带宽（开销 cost）
1类LSA
router lsa
每个ospf路由器都会产生，描述路由器自身加入到ospf进程的直连链路的链路状态；只在区域泛洪（右图是建立邻居关系后）
1类LSA的链路状态由4种组成link type来进行描述；Stubnet（描述自身直连的网络号/掩码）、p-to-p（描述点对点、点对多点链路邻居）、transnet（描述广播/NBMA链路上的邻居）、virtual（描述虚链路）
注意：广播/NBMA 网络里会出现一个伪节点概念，广播网络里ospf在计算拓扑的时候都把当成与伪节点相连，依次来计算路由拓扑。
下面三张分别描述：stubnet、p-to-p、transnet
2类LSA
network lsa
由DR路由产生，描述DR周边网络环境（包括拓扑和网络号），只在本区域泛洪
（transNet：用于描述连接伪节点的信息，type2 LSA其实描述了伪节点连接的哪些节点）
3类LSA
network summary lsa
网络汇总lsa，由ABR路由器产生，将区域1、2类LSA做归纳，生成3类LSA泛洪到其他区域中。
一条三类LSA只能传递一条路由；（如果1类2类LSA很多那么生成的三类LSA路由也会很多）
4类LSA
asbr summary lsa
由ABR路由器产生，描述ASBR路由所在区域的位置
5类LSA
AS external LSA 自治系统外部LSA（外部引入路由）由ASBR路由器产生，用来通告网络去往其他路由协议的LSA。
外部路由通过重分布引入到ospf路由域中，以5类LSA进入ospf区域。引入外部路由时默认是type2的路由；
type 1：路由表始终显示引入时开销和AS内部路径开销之和
同类型的路由，选择cost小的，如果cost值相同则负载分担，路由意义上选路方式，OSPF根据SPF算法自动选路；
type2：引入外部路由时在路由表中忽略AS内部路径的开销，仅显示引入的开销，cost默认是1；
同类型的路由，优先比较引入时的开销，引入时的开销值小的优先，如果引入时开销相同则比较AS内部路径开销，即选择到ASBR近的优先，如果内部开销也相同则负载分担；管理意义上的选路方式，人为可控。
七、路由汇总
区域间路由汇总
只能在ABR上执行。只能对直连区域的路由汇总（即对区域内的路由）
汇总路由的开销默认继承明细路由中开销最大的值
明细路由全部失效，汇总路由也会失效（哪怕明细路由只有一条可达，汇总路由也不会失效）
如果区域有多个ABR，所有ABR都要执行汇总，否则失去汇总的效果
外部路由汇总
只能在ASBR上执行
汇总路由开销类型继承明细路由的开销类型，如果明细路由开销类型不一致则默认为type2
NSSA区域的外部路由汇总可以在ASBR上执行，也可以再NSSA区域的ABR执行
八、路由过滤
过滤工具filter-policy
import方向：对接收路由设置过滤策略，只有通过过滤策略的路由才被添加到路由表中，但不影响对外发布路由。ospf路由信息记录在lsdb中，实际上只是对ospf计算出来的路由进行过滤，不能对LSA过滤
export方向：通过引入外部路由后通过filter-policy对引入路由发布时进行过滤，将满足条件的外部路由转换为type5、type7发布出去。先引入路由，再过滤。filete-policy acl name filter-export
九、OSPF防环
区域内
在区域内每个路由器都维护一个独立的lsdb，根据SPF算法得出最优路由，算法本身防环。
区域间：
所有非骨干区域必须和骨干区域相连，区域间路由需要通过骨干区域中转。
ABR只能将本区域内部路由注入到area 0（ABR存在其他区域的路由不会注入到area0中）但可以将区域内部路由以及区域间的路由注入到非0区域
ABR从非骨干区域收到type-3LSA不能用于区域间路由计算
ABR不会将area 0内部路由信息type-3再注入该区域中（情景：三角网络架构其中路由器1、2为区域0，与另一台路由器3非0区域相连，路由1通过路由器3把type-3路由信息传递到了路由器2，路由器2不会把该type-3路由信息再此传递给路由器1）
区域外（mpls）
ospf通过down位防环，3类LSA DN比特不仅可以防环还可以优化数据转发；DOWN比特在把多协议BGP引入到ospf时3类LSA自动添加，其他PE设备如果检测到3类LSA中down位 置位就拒绝再引回BGP（自动完成）
ospf 通过tag防环，主要针对5类和7类；在MPLS VPN环境下，会把BGP的AS号放到5、7类的tag字段，其他PE设备检测到TAG位和自身的AS号相同就拒绝路由。display ospf lsdb ase 可以看到TAG 值
OSPF 不能建立原因：
路由器接口未参与OSPF 进程
网络一二层故障
路由器接口被设置为passive接口
Hello 包被acl 拦截
MA 网络子网掩码不匹配
Hello包时间间隔不匹配
认证类型和认证密钥不匹配
区域ID 和 router id
Stub/NSSA 区域选项不匹配
P2MP 中FR没有配置broadcast
企图用接口辅助地址建立邻居