基于 OSPF 路由的邻居邻接关系发现实践

1、实验目的

理解 OSPF 邻居关系和 OSPF 邻接关系的含义及差别
观察 OSPF 邻居邻接关系的建立过程
观察 OSPF 链路状态数据库的同步过程

2、实验原理

OSPF 网络中，路由器在发送任何链路状态信息之前，必须先建立起正确的 OSPF 邻居、邻接关系。

OSPF 路由器使用 Hello 报文来建立邻居关系，具体地，OSPF 路由器会检查所收到的 Hello 报文中的各种参数，如 Router-ID、Area-ID、认证信息、网络掩码、Hello 时间间隔等。如果这些参数和接收接口上配置的对应参数都——保持一致，则邻居关系就会建立起来，否则就无法建立起邻居关系。

OSPF 路由器的邻居关系建立完成之后，下一步是建立邻接关系。并不是所有的 OSPF 邻居之间都可以建立邻接关系，这要取决于 OSPF 邻居之间的网络类型。例如，在点到点网络上，有效的 OSPF 邻居关系都可以进一步形成邻接关系。而在广播型网络上，会选举 DR 和 BDR，DR 和 BDR 会与所有其他路由器都建立邻接关系，其他路由器都只与 DR 和 BDR 建立邻接关系。

3、实验平台

eNSP 、Wireshark

4、实验内容

4.1 在指定拓扑上完成相应路由器的基本配置

本实验模拟了一个跨国企业网络场景，国内集团总部的路由器 R1、R2、R3 组成了一个广播型网络，国外分公司 1 的路由器 R4 与国内集团总部核心路由器 R1 组成了一个点到点网络，国外分公司 2 的路由器 R5 与国内集团总部核心路由器 R1 组成了另一个点到点网络。

按照上述要求搭建如下网络拓扑：

编址如下：

R1:

sys

sysname R1

int loop 0

ip add 10.0.1.1 32

int s0/0/1

ip add 10.0.14.1 24

int s0/0/0

ip add 10.0.15.1 24

int g0/0/0

ip add 10.0.123.1 24

q

R2:

sys

sysname R2

int loop 0

ip add 10.0.2.2 32

int g0/0/0

ip add 10.0.123.2 24

q

R3:

sys

sysname R3

int loop 0

ip add 10.0.3.3 32

int g0/0/0

ip add 10.0.123.3 24

q

R4:

sys

sysname R4

int loop 0

ip add 10.0.4.4 32

int s0/0/1

ip add 10.0.14.4 24

q

R5:

sys

sysname R5

int loop 0

ip add 10.0.5.5 32

int s0/0/0

ip add 10.0.15.5 24

q

4.2 配置OSPF路由协议

在每台路由器上进行OSPF协议的配置，其中R1、R2、R3之间的链路属于区域0，R1和R4之间的链路属于区域1，R1和R5之间的链路属于区域2。

[R1] ospf router-id 10.0.1.1 

[R1-ospf-1]area 0 

[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.0.123.0 0.0.0.255 

[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.0.1.1 0.0.0.0 

[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]area 1 

[R1-ospf-1-area-0.0.0.1]network 10.0.14.0 0.0.0.255

[R1-ospf-1-area-0.0.0.1]area 2 

[R1-ospf-1-area-0.0.0.2]network 10.0.15.0 0.0.0.255

[R2]ospf router-id 10.0.2.2 [R2-ospf-1]area 0 

[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.0.123.0 0.0.0.255 

[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.0.2.2 0.0.0.0 

[R3]- [R5] 类似[R2]

配置完成后，

在R1上查看OSPF邻居建立情况

邻居状态详细信息

可以看出，R1,R2,R3的广播网络完成了DR和BDR的选举，R3为DR，R2为BDR；R1和R4，R1和R5没有选举DR和BDR是因为他们是点到点网络。

DR基于接口进行选举
DR可以减少链路中的邻接关系，BDR是DR的备份，链路中的所有路由器只和DR&BDR建立邻接关系
DR是基于端口的DR优先级进行选举(0-255)
优先级值越高越优先，当优先级值相同时比较Router ID，Router ID越大越优先
非抢占式选举

在 R1 上查看广播型网络的接口 GE 0/0/0 和点到点网络的接口 Serial 0/0/1 的详细情况，得到广播网络接口和点到点网络接口默认的 hello 时间间隔，失效时间大小。

display ospf interface GigabiEthernet0/0/0

display ospf interface Serial0/0/1

4.3 观察OSPF邻居邻接关系的建立过程

观察在广播网络上 OSPF 邻居邻接关系的建立过程。为了在 R1 上清晰地观察到广播网络上 OSPF 邻居邻接关系的建立过程，先关闭 R1 上 Serial 0/0/1 和 Serial 0/0/0 接口。

[R1]interface Serial 0/0/1

[R1-Serial0/0/1]shutdown

[R1-Serial0/0/1]interface Serial 0/0/0

[R1-Serial0/0/0]shutdown

在 R1 上查看 OSPF 邻居状态

display ospf peer brief

由上图可见关闭了和R1相连的 R4、R5的Serial0/0/1和Serial0/0/0接口后，R1与他们的邻接状态消失，只与R2和R3保持邻接状态。

在R1上重启OSPF进程，通过Debugging调试观察R1与R2之间的OSPF邻接关系的建立过程。

<R1>debugging ospf packet

<R1>reset ospf process

![image-20211029194412142](C:\Users\Chenxu Gong\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20211029194412142.png)

R1 和 R2 的邻居关系由 full 状态转到 down 状态，尽管 hello 报文通信后，又变为 init 状态，继而通过 2-way、exchange、loading 等状态，再次进入到 full 状态。

我们可以通过下图清晰地观察邻接关系的建立过程。

OSPF 路由器之间的邻居关系并不等于邻接关系。邻居关系建立后，还需完成链路状态信息的交换，然后才能建立起邻接关系。

在广播网络中，DRothers 之间不需要交换 LSA（Link State Advertisement)，DRothers 是通过 DR/BDR 来获取整个广播网络的链路状态信息的，所以 DRothers 之间不需要建立邻接关系，只需要建立邻居关系即可。

在 R1、R2、R3、SW 组成的广播网络中, R3 是 DR, R2 是 BDR，只有 R1 是 DRothers, 所以不便于观察 DRothers 之间的邻居关系。现在，将 R1 的 GE 0/0/0 和 R2 的 GE 0/0/0 接口优先级的值改为 0，放弃 DR 的选举，使它们都成为 DRothers，以便观察它们之间的 OSPF 邻居关系。

[R1]interface GigabiEthernet0/0/0

[R1- GigabiEthernet0/0/0]ospf dr-priority 0

[R2]interface GigabiEthernet0/0/0

[R2- GigabiEthernet0/0/0]ospf dr-priority 0

重启 R1 和 R2 上的 OSPF 进程后，先在 DR 路由器 R3 上查看 OSPF 的邻居建立情况。

<R3>display ospf peer

R1 与 DR 路由器 R3 建立的是邻接关系，状态为 full。在路由器R1上查看OSPF邻居关系建立情况。

<R1>display ospf peer

R1与DR路由器R3建立的是邻接关系，状态为full，而与DRothers路由器R2只建立了邻居关系，状态为2-way。

4.4 观察点到点网络中OSPF邻居关系建立情况

开启R1上的两个串口Serial0/0/1和Serial0/0/0，然后关闭广播接口GE0/0/0。关闭广播接口的目的是突出所要关注的实验现象，排除干扰因素。

[R1]interface Serial 0/0/1 

[R1-Serial0/0/1]undo shutdown 

[R1-Serial0/0/1]interface Serial 0/0/0 

[R1-Serial0/0/0] undo shutdown 

[R1]interface GigabiEthernet0/0/0 

[R1- GigabiEthernet0/0/0]shutdown

在R1上查看OSPF邻居建立情况。

<R1>display ospf peer brief

R1 与 R4 和 R5 已经分别建立了邻接关系。

在路由器R1上重启OSPF进程，通过Debugging调试观察R1与R4之间的OSPF邻居邻接关系的建立过程。

<R1>debugging ospf packet

<R1>reset ospf process

R1和R4的邻居关系由full状态转到down状态，经过Hello报文通信后，又变为init状态，继而通过2-way、exchange、loading等状态，再次进入到full状态。

即：点到点网络里面，能够建立OSPF邻居关系的路由器一定会继续建立邻接关系

4.5观察OSPF链路状态数据库的同步过程

下面通过查看报文的方式来简单观察一下 OSPF 邻接关系建立过程中链路状态数据库 LSDB 是如何同步的，这里仅以点到点网络为例进行实验。在 R1 的 Serial 0/0/1 接口上捕获并查看报文，重启 R1 上的 OSPF 进程。

debugging ospf packet 

reset ospf process

在第一次交互报文时可以看到I,M,MS都为1.R1和R4都宣称自己为主路由器。

5.思考

1.在 OSPF 广播型网络中的 DR 与 BDR 之间需要建立 OSPF 邻接关系吗？为什么？

需要。只有建立邻接关系的路由器之间才能够同步LSDB。BDR是备份的DR,必须要和DR之间同步。如果DR故障，BDR必须要在其失效时接替他的工作，因此建立邻接关系是必要的，

2.按照 OSPF 的网络设计要求，不同普通区域 Area 之间的通信必须经骨干区域 Area 0 中转才能实现，这种要求的出发点是什么？

OSPF最短路径优先时针对区域内的，区域间采用d-v算法，可能会有环路。因此让哦偶同区域经过骨干区域，可以有效地防止环路的出现。