HCIP(OSPF)(3)

1. OSPF 报文结构

   • 公共头部：包含版本（8bit）、类型（8bit）、报文长度（16bit）、路由器 ID（32bit）、区域 ID（32bit）、校验和（16bit）、验证类型（16bit）以及认证数据（32bit，可能出现两次）等字段 ，这些字段是 OSPF 报文的基本标识和验证信息。

   • Hello 报文格式：除公共头部外，还包括网络掩码（在以太网中校验，P2P 网络不验证）、Hello 间隔（16bit）、可选项（8bit，特殊区域标记）、路由器优先级（8bit）、路由器失效时间（32bit）、指定路由器（32bit）、备份指定路由器（32bit）以及邻居（32bit，可能出现多次）等字段。Hello 报文用于发现和维护邻居关系，字段信息影响邻居建立及网络拓扑发现。
   • 其他报文格式
     • DBD 报文：版本为 2，类型为 2。先利用无摘要信息的 DBD 报文进行主从关系选举（I 标志用于选举，M 标志保证对端接收所有摘要信息，MS 仅主设备发送的 DBD 报文置为 1），之后交换携带摘要信息的 DBD 报文比对数据库，再通过序列号隐性确认，确保 DBD 报文可靠传输，主设备控制确认顺序。
     • LSR 报文（链路状态请求报文）：版本为 2，类型为 3。通过 LSA 三元组（链路状态类型、链路状态 ID、通告路由器，共同唯一标识一条 LSA），逐条请求 LSA，用于获取特定链路状态信息。
     • LSU 报文（链路状态更新报文）：版本为 2，类型为 4。携带 LSA 个数及具体 LSA 信息，用于回复对端请求的 LSA，实现链路状态信息更新。
     • LSACK 报文：版本为 2，类型为 5。通过 LSA 头部信息确认 LSU 报文，保障 LSU 报文可靠传输。
2. OSPF 邻居关系建立失败因素：涉及 RID（路由器 ID）、Area ID（区域 ID）、认证、网络掩码（以太网中校验，不一致会导致邻居建立失败，P2P 网络不验证）、hello 时间和 dead 时间、可选项（特殊区域标记）、DR（指定路由器）和 BDR（备份指定路由器）等因素。其中，DR 和 BDR 所有设备认知必须一致，否则影响邻居关系建立。
3. OSPF 的接口网络类型
   • BMA（广播多路访问，如以太网环境）：工作方式为 Broadcast，需条件匹配，MTU 默认 1500 字节，hello 时间为 10S，dead 时间为 40S，可建立多个邻居。通过 display ospf interface GigabitEthernet 0/0/0 可查看接口信息，如开销值（Cost），其计算公式为参考带宽 / 真实带宽（参考带宽默认 100Mbps ，计算值小于 1 取整为 1，大于 1 舍去小数部分），用于 OSPF 选路。还可通过 bandwidth-reference 命令修改参考带宽。此外，DR 与 BDR 在接口上选举，因为不同接口可能处于不同广播域。

     [r2]display ospf interface GigabitEthernet 0/0/0OSPF Process 1 with Router ID 2.2.2.2InterfacesInterface: 23.0.0.1 (GigabitEthernet0/0/0)
     Cost: 1       State: BDR       Type: Broadcast     MTU: 1500
     Priority: 1
     Designated Router: 23.0.0.2
     Backup Designated Router: 23.0.0.1
     Timers: Hello 10 , Dead 40 , Poll 120 , Retransmit 5 , Transmit Delay 1DR与BDR的选举,实质上是接口进行选举,因为路由器不同的接口工作在不同的广播域中

   • P2P（点到点网络）：无需条件匹配，不能建立多个邻居，Hello 时间 10S，Dead 时间 40S，MTU 默认 1500 字节。相比 MA 网络，没有 two - way 状态，收敛速度更快，如串口链路。环回接口开销为定义值，默认视为 P2P 类型。

     P2P状态变化
     [r1]
     Apr 17 2025 20:21:34-08:00 r1 %%01IFNET/4/LINK STATE (1) [8] : The line protocol PPP
     IPCP on the interface Serial4/0/0 has entered the UP state.
     [r1]
     Apr 17 2025 20:21:34-08:00 r1 %%01OSPF/4/NBR CHANGE_E (1) [9] : Neighbor changes eve
     nt: neighbor status changed. (ProcessId=256, NeighborAddress=2. 0.0.12, NeighborE
     vent=HelloReceived, NeighborPreviousState=Down, NeighborCurrentState=Init)
     [r1]
     Apr 17 2025 20:21:44-08:00 r1 %%01OSPF/4/NBR CHANGE E (1) [10] : Neighbor changes ev
     ent: neighbor status changed. (ProcessId=256, NeighborAddress=2. 0. 0.12, Neighbor
     Event=2WayReceived, NeighborPreviousState=Init, NeighborCurrentState=ExStart)
     [r1]
     Apr 17 2025 20:21:44-08:00 r1 %%01OSPF/4/NBR CHANGE E (1) [11] : Neighbor changes ev
     ent: neighbor status changed. (ProcessId=256, NeighborAddress=2.0.0.12, Neighbor
     Event=NegotiationDone, NeighborPreviousState=ExStart, NeighborCurrentState=Excha
     nge)
     [r1]
     Apr 17 2025 20:21:44-08:00 r1 %%01OSPF/4/NBR CHANGE E (1) [12] : Neighbor changes ev
     ent: neighbor status changed. (ProcessId=256, NeighborAddress=2.0.0.12, Neighbor
     Event=ExchangeDone, NeighborPreviousState=Exchange, NeighborCurrentState=Loading
     )
     [r1]
     Br 17 2025 20:21:44-08:00 r1 %%01OSPF/4/NBR_CHANGE_E (1) [13] : Neighbor changes ev
     ent: neighbor status changed. (ProcessId 256, NeighborAddress-2. 0.0.12, Neighbor
     Event=LoadingDone, NeighborPreviousState=Loading, NeighborCurrentState=Full)

     [r1]display ospf interface Serial    4/0/0OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1Interfaces
     Interface: 12.0.0.1 (Serial4/0/0) -- > 12.0.0.2
     Cost: 4882    State: P-2-P     Type: P2P         MTU: 1500
     Timers: Hello 10 , Dead 40 , Poll 120 , Retransmit 5 , Transmit Delay 1串口E1标准2.048此时参考带宽=10000,参考/真实=4882.XXX舍去小数部分

     环回接口--主要环回接口开销是定义值
     <r3>display ospf interface LoopBack 0OSPF Process 1 with Router ID 3.3.3.3InterfacesInterface: 192.168.3.1 (LoopBack0)
     Cost: 0      State: P-2-P      Type: P2P      MTU: 1500
     Timers: Hello 10 , Dead 40 , Poll 120 , Retransmit 5 , Transmit Delay 1

   • P2MP（点到多点网络）：无需条件匹配，hello 时间 30S，死亡时间 120S，允许同时建立多个邻居。可通过命令 ospf network - type p2p 修改接口网络类型为 P2MP ，以适应特定网络环境。

     [r3-GigabitEthernet0/0/0]display ospf interface GigabitEthernet 0/0/0OSPF Process 1 with Router ID 3.3.3.3InterfacesInterface: 23.0.0.2 (GigabitEthernet0/0/0) 
     Cost: 10      State: P-2-P     Type: P2MP     MTU: 1500
     Timers: Hello 30 , Dead 120 , Poll 120 , Retransmit 5 , Transmit Delay 1

   • NBMA（非广播多路访问，如帧中继，逐渐被淘汰）：需要进行 DR 和 BDR 选举，hello 时间 30S，dead 时间 120S，Poll 时间 120S（用于轮询，防止因对端未及时配置导致邻居状态误判为 down）。设备需指定单播邻居（如 [r3 - ospf - 1]peer 23.0.0.1 ），存在 Attempt（等待）状态，等待对端设备指定单播邻居，状态变化过程与其他网络类型不同。

     [r3-GigabitEthernet0/0/0]display ospf interface GigabitEthernet 0/0/0OSPF Process 1 with Router ID 3.3.3.3InterfacesInterface: 23.0.0.2 (GigabitEthernet0/0/0)
     Cost: 10      State: Waiting    Type: NBMA     MTU: 1500
     Priority: 1
     Designated Router: 0.0.0.0
     Backup Designated Router: 0.0.0.0
     Timers: Hello 30 , Dead 120 , Poll  120 , Retransmit 5 , Transmit Delay 1

     需要进行DR和BDR选举
     Interface: 23.0.0.2 (GigabitEthernet0/0/0)
     Cost: 10      State:Waiting      Type: NBMA      MTU: 1500
     Priority: 1
     Designated Router: 0.0.0.0
     Backup Designated Router: 0.0.0.0
     Timers: Hello 30 ，Dead 120 , Poll  120 , Retransmit 5 , Transmit Delay 1
     [r3-GigabitEthernet0/0/0]
     [r3-GigabitEthernet0/0/0]
     [r3-GigabitEthernet0/0/0]
     [r3-GigabitEthernet0/0/0]
     [r3-GigabitEthernet0/0/0]display ospf interface GigabitEthernet 0/0/0OSPF Process 1 with Router ID 3.3.3.3InterfacesInterface: 23.0.0.2 (GigabitEthernet0/0/0)
     Cost: 10     State: DR         Type: NBMA        MTU: 1500
     Priority: 1
     Designated Router: 23.0.0.2
     Backup Designated Router: 0.0.0.0 
     Timers: Hello 30 , Dead 120 , Poll 120 ,Retransmit 5 , Transmit Delay 1
     

     [r3-ospf-1]peer  23.0.0.1---指定建立邻居的设备IP地址（作为目标IP）
     Apr 17 2025 20:54:44-08:00 r2 %%01OSPF/4/NBR CHANGE E (1) [0] : Neighbor changes eve
     nt: neighbor status changed. (ProcessId=256, NeighborAddress=2.0.0.23, NeighborE
     vent=Start, NeighborPreviousState=Down, NeighborCurrentState=Attempt)
     [r2-ospf-1]

     NBMA状态变化
     [r3-ospf-1]peer 23.0.0.1
     Apr 17 2025 20:58:45-08:00 r3 %%01OSPF/4/NBR_CHANGE_E (1) [9] : Neighbor changes eve
     nt: neighbor status changed. (ProcessId=256, NeighborAddress=1.0.0.23, NeighborE
     vent=Start, NeighborPreviousState=Down, NeighborCurrentState=Attempt)
     [r3-ospf-1]
     [r3-ospf-1]
     Apr 17 2025 20: 58: 45-08:00 r3 %%01OSPF/4/NBR_CHANGE_E (1) [10] : Neighbor changes ev
     ent: neighbor status changed. (ProcessId=256, NeighborAddress=1.0.0.23, Neighbor
     Event=HelloReceived, NeighborPreviousState=Attempt, NeighborCurrentState=Init)
     [r3-ospf-1]
     Apr 17 2025 20:58:45-08:00 r3 %%01OSPF/4/NBR CHANGE_E (1) [11] : Neighbor changes ev
     ent: neighbor status changed. (ProcessId=256, NeighborAddress=1.0.0.23, Neighbor
     Event=2WayReceived, NeighborPreviousState=Init, NeighborCurrentState=ExStart)
     [r3-ospf-1]
     Apr 17 2025 20:58: 45-08:00 r3 %%01OSPF/4/NBR_CHANGE_E (1) [12] : Neighbor changes ev
     ent: neighbor status changed. (ProcessId=256, NeighborAddress=1.0.0.23, Neighbor
     Event=NegotiationDone, NeighborPreviousState=ExStart, NeighborCurrentState=Excha
     nge)
     [r3-ospf-1]
     Apr 17 2025 20:58:45-08:00 r3 %%01OSPF/4/NBR CHANGE_E (1) [13] : Neighbor changes ev
     ent: neighbor status changed. (ProcessId=256, NeighborAddress=1.0.0.23, Neighbor
     Event=ExchangeDone, NeighborPreviousState=Exchange, NeighborCurrentState=Loading
     )
     [r3-ospf-1]
     Apr 17 2025 20:58:45-08:00 r3 %%01OSPF/4/NBR_CHANGE_E (1) [14] : Neighbor changes ev
     ent: neighbor status changed. (ProcessId=256, NeighborAddress=1.0.0.23, Neighbor
     Event=LoadingDone, NeighborPreviousState=Loading, NeighborCurrentState=Full)