课程（8 节，按顺序学）

第 1 课 · 链路状态协议凭什么比距离矢量强

入门 · 约 10 分钟

本课目标：先搞清 OSPF 的设计思想，后面所有机制都是从这个思想推出来的。

距离矢量的毛病

RIP 那类距离矢量协议是这么工作的：邻居告诉我「到 X 我要走 3 跳」，我就记下「到 X 走 4 跳，下一跳是这个邻居」。

问题是我只拿到了别人的计算结果，看不到原始拓扑。这带来两个后果：
· 邻居算错了我也跟着错，容易形成环路（所以要靠水平分割、毒性逆转、抑制计时器一堆补丁去打补丁）。
· 收敛慢：坏消息要一跳一跳传，还要等计时器。

链路状态的做法：传原材料，各自算

OSPF 反过来：只泛洪原始的链路信息（LSA），绝不传自己的计算结果。

每台设备把收到的 LSA 拼成一份完整的链路状态数据库(LSDB)，然后以自己为根跑一遍 Dijkstra 算最短路。

这样一来：
· 每台设备看到的是同一张完整的图，天然不会环（只要 LSDB 一致）。
· 收敛快：LSA 泛洪出去，大家各自重算，不用一跳跳传递。
· 代价是内存和 CPU 更贵 —— 这就是要分区域的原因。

由此推出 OSPF 的全部机制

顺着「大家必须看到同一张图」这一条，OSPF 的设计就都能推出来了：

· 要保证 LSDB 一致 → 需要严格的同步机制（DD / LSR / LSU / LSAck 四种报文）
· 要知道该跟谁同步 → 需要邻居发现和邻居状态机（Hello）
· 广播网上两两同步太浪费 → 选个 DR 来中转
· LSDB 太大扛不住 → 划区域，把泛洪范围限制住
· 区域之间要传路由但不传拓扑 → Type3 摘要（所以区域间是矢量式的）

把这条主线记住，OSPF 就不用死背了。

动手：看一遍 SPF

加载「单区域四台设备」，去 ④ SPF 计算 页，选 R1 当根点播放。
注意 R1→R3 的 cost 只有 5、R1→R2 要 10，但去 R4 最终走的是 R2 —— 因为 10+10 < 5+30。贪心选第一跳会算错。

实验重点

• 链路状态协议只泛洪原始 LSA，不传计算结果
• 每台设备以自己为根独立跑 Dijkstra
• LSDB 必须全区域一致，否则会环
• 分区域的目的就是限制泛洪范围、控制 LSDB 大小

第 2 课 · 邻居和邻接不是一回事

入门 · 约 12 分钟

本课目标：分清 2-Way 和 Full，这是看邻居表的前提。

两个概念

· 邻居关系（到 2-Way）：双方的 Hello 报文里都列出了对方，互相认识了。
· 邻接关系（到 Full）：LSDB 同步完成，这条链路才会被算进 SPF。

只有 Full 的链路才会出现在 Router LSA 里。所以看到 2-Way 先别慌，要看它是不是「设计如此」。

状态机七步走

Down → Init → 2-Way → ExStart → Exchange → Loading → Full

· Init：收到对方 Hello，但里面没有我的 Router-ID —— 对方没认可我。
· 2-Way：双方 Hello 里都有对方。邻居关系建立完成。
· ExStart：协商主从（Router-ID 大的当 Master）和 DD 序列号。
· Exchange：互发 DD 报文交换 LSDB 摘要。
· Loading：用 LSR 请求自己缺的，对方用 LSU 回，自己回 LSAck。
· Full：同步完成。

广播网上 DROther 之间就停在 2-Way

这是设计如此，不是故障。

广播网上如果 n 台设备两两建邻接，要 n(n-1)/2 个邻接关系，而且同一条 LSA 会被重复泛洪很多遍。
所以 OSPF 选一个 DR 出来做中转：所有设备只跟 DR 和 BDR 建邻接（n-1 个），DROther 之间只到 2-Way。

动手：加载「广播网段 DR 选举」，去 ② 拓扑与邻居 页看邻居表 —— 会看到几对处于 2-Way 的邻居，并标注「设计如此」。

实验重点

• 邻居 = 2-Way，邻接 = Full
• 只有 Full 的链路才进 SPF 计算
• 广播网上 DROther 之间只到 2-Way，是正常的
• DR 的作用是把 n(n-1)/2 个邻接降到 n-1 个

第 3 课 · 邻居起不来怎么查

排障 · 约 16 分钟

本课目标：两条分界线定位所有邻居故障。

先记住两条分界线

① 卡在 Init → 一定是 Hello 报文里的参数不一致，对方直接把我的 Hello 丢了。
Hello 里带这些字段，任何一个不同都不行：
· Hello 间隔 / Dead 间隔
· 区域号（接口级属性！）
· 认证方式和密钥
· 掩码（广播网校验，P2P 不校验）
· Stub 标志 E-bit

② 能到 2-Way 或 ExStart 但上不去 Full → Hello 参数是对的，问题出在 DD 阶段：
· MTU 不一致（Hello 里不带 MTU，只有 DD 带 —— 所以能到 2-Way）
· Router-ID 冲突

为什么 Hello 间隔容易配错

最常见的成因不是有人手工改了间隔，而是两端网络类型配得不一样：
· 广播 / P2P：Hello 10 秒，Dead 40 秒
· NBMA / P2MP：Hello 30 秒，Dead 120 秒

所以一端配成 broadcast、另一端配成 nbma，间隔就自动不一致了。查 Hello 间隔的时候顺手看一眼网络类型。

动手：四条链路四个故障

加载「故障诊断」场景，R1 连着四台设备，每条链路埋了一个不同的经典故障。
去 ② 拓扑与邻居 页，一条条点开看状态和诊断，然后自己动手改好：
① Hello 间隔不一致　② 区域号不一致　③ MTU 不一致　④ 认证不匹配

改的时候注意观察：前三个里哪些卡 Init、哪个卡 ExStart。

真机排障命令

display ospf peer brief        # 先看状态
display ospf interface         # 区域/cost/Hello/DR 一目了然
display ospf error             # 参数不匹配的计数器，排障神器
display ospf lsdb               # LSDB 是否同步

display ospf error 会直接告出「Hello interval mismatch」这类计数，比一个个 diff 配置快得多。

实验重点

• 卡 Init = Hello 参数不一致（间隔/区域/认证/掩码/E-bit）
• 能到 2-Way 但上不去 Full = MTU 不一致 或 Router-ID 冲突
• Hello 间隔不一致常常是网络类型配错的副作用
• display ospf error 直接告诉你哪个参数不匹配

第 4 课 · DR/BDR 选举

入门 · 约 10 分钟

本课目标：两条规则 + 两个坑。

选举规则只有两条

① 接口优先级大者优先，优先级 0 表示放弃参选。
② 优先级相同，比 Router-ID，大者优先。

第一名当 DR，第二名当 BDR，其余都是 DROther。
注意优先级是接口级的（ospf dr-priority），不是设备级的。

坑一：非抢占

新上线的设备即使优先级更高，也不会把现任 DR 挤下去。

为什么这么设计？因为 DR 变更要重建所有邻接、重新同步 LSDB，代价很大。OSPF 宁愿保持稳定也不追求「最优」。

后果是：现网规划好优先级之后，如果是后加的设备想当 DR，必须重启 OSPF 进程（reset ospf process）才生效。这也是「配置看起来对但 DR 不是我想要的那台」的原因。

坑二：只有广播和 NBMA 才选

P2P 和 P2MP 不选 DR/BDR，也不产生 Type2 Network LSA。
道理很直接：只有两台设备，选个 DR 出来并不能减少邻接数量。

所以现网有个常见优化：把只有两台设备的以太网链路手工改成 P2P 类型，省掉 DR 选举、少一条 Type2 LSA、收敛也更快。

动手：看选举过程

加载「广播网段 DR 选举」：四台设备接在同一个以太网上，R1 优先级 1、R2 和 R3 都是 100、R4 是 0。
去 ② 拓扑与邻居 页点那个网段，看选举结果和每台设备的角色理由 —— R2/R3 同优先级时是靠 Router-ID 分出来的，R4 因为优先级 0 直接不参选。

实验重点

• 优先级大者优先（0 不参选），相同比 Router-ID 大者
• 非抢占：后来的高优先级设备不会挤掉现任 DR
• 只有广播和 NBMA 选 DR，P2P 不选也不产生 Type2
• 两台设备的以太网建议手工改成 P2P 类型

第 5 课 · 七种 LSA 与泛洪范围

进阶 · 约 18 分钟

本课目标：记 LSA 只需要记住「谁产生、传到哪」。

一张表搞定

| 类型 | 谁产生 | 泛洪范围 | 内容 |
|---|---|---|---|
| Type1 Router | 每台路由器 | 本区域 | 自己的链路和 cost |
| Type2 Network | 只有 DR | 本区域 | 谁挂在这个广播网段上 |
| Type3 Summary | ABR | 跨区域 | 别的区域的前缀 + 开销 |
| Type4 ASBR Summary | ABR | 跨区域 | 怎么到那个 ASBR |
| Type5 AS External | ASBR | 全 AS（Stub 除外） | 引入的外部路由 |
| Type7 NSSA External | NSSA 的 ASBR | 本 NSSA 区域 | 到 ABR 转成 Type5 |

Type1 + Type2 是 SPF 的原材料，其余几种只带前缀和开销、不带拓扑。

为什么区域间不做 SPF

因为 Type3 里只有前缀和开销，没有拓扑。

所以区域间路由本质上是矢量式的：「ABR 告诉我到 X 要 20，我到 ABR 要 10，那我到 X 就是 30」。这和 RIP 的思路是一样的。

推论 1：区域间路由不可能比区域内路由更可信 —— 这就是路由优先级「区域内 > 区域间」的由来。
推论 2：既然是矢量式的就可能环，所以有了一条硬规则 —— ABR 只接受来自骨干区域 area 0 的 Type3。
再推论：所有非骨干区域必须直连 area 0，不然它的路由传不出去。实在做不到就用虚连接穿过一个区域把它接回骨干。

Type4 存在的理由

Type5 里写的下一跳是 ASBR 的 Router-ID，不是一个可路由的地址。
别的区域的设备拿到 Type5，知道「172.16.1.0/24 在 ASBR 5.5.5.5 后面」，但不知道怎么走到 5.5.5.5。

所以 ABR 要额外产生一条 Type4 说明「到 5.5.5.5 从我这走，开销 X」。
结论：Type4 只在 ASBR 和你不在同一个区域时才需要。同区域直接算就行了。

动手：看泛洪范围

加载「多区域 + ABR + ASBR」，去 ③ LSDB 页：
① 按区域看，注意 Type1/Type2 只在本区域出现；
② 看 Type3/Type4 是哪台 ABR 产生的、注入到了哪个区域；
③ 切到 Stub 场景，看 Type5 被挡在门外、变成一条默认路由。

实验重点

• Type1/2 是 SPF 原材料，只在本区域泛洪
• Type3/4 由 ABR 产生，只带前缀和开销，所以区域间是矢量式的
• ABR 只接受 area 0 的 Type3 → 非骨干区域必须直连骨干
• Type4 只在 ASBR 跨区域时才需要

第 6 课 · SPF 怎么算的

进阶 · 约 14 分钟

本课目标：看懂候选列表和最短路径树，顺便搞清 cost。

算法五步

① 把自己放进最短路径树(SPT)，开销 0。
② 把直连邻居放进候选列表，开销 = 出接口 cost。
③ 从候选列表里挑累计开销最小的，放进 SPT。
④ 用它去松弛候选列表：发现更短的路径就把开销改小。
⑤ 重复 ③④，直到候选列表为空。

同开销时的处理：先取路由器节点，再按 ID 排序 —— 目的是让全网每台设备算出完全一致的结果，否则会环。

最容易犯的直觉错误

第一跳便宜 ≠ 整条路便宜。

单区域场景里：R1→R3 的 cost 是 5，R1→R2 是 10。看第一跳好像该走 R3。
但 R3→R4 要 30，R2→R4 只要 10。所以去 R4 的最短路是 R1→R2→R4（20），不是 R1→R3→R4（35）。

Dijkstra 就是为了解决这个才存在的 —— 它按累计开销推进，不是按下一跳。

cost 是怎么算的

华为默认 cost = 参考带宽 / 接口带宽，参考带宽默认 100 Mbps，最小值 1。

问题来了：千兆口算出来 100/1000 < 1 → 取 1；万兆口也是 1。千兆和万兆区分不开。

所以现网必做的一件事：把参考带宽调大（bandwidth-reference 100000）。
⚠️ 全网必须改成一样的值，否则各设备算出的 cost 不一致，选路会乱。

另外 cost 是接口级、单向的：A→B 和 B→A 可以不同，会造成来回走不同路径 —— 排查非对称路由时先看两端 cost。

实验重点

• Dijkstra 按累计开销推进，不是按第一跳
• 同开销时按固定规则打破平局，保证全网结果一致
• cost = 参考带宽/接口带宽，默认参考带宽 100M 导致千兆万兆不分
• 改参考带宽必须全网一致；cost 是单向的

第 7 课 · 路由表：四种类型和优先级

进阶 · 约 12 分钟

本课目标：搞清同一个前缀有多条时谁赢。

四种类型，硬性优先级

区域内(O) > 区域间(O IA) > 外部Type1(O E1) > 外部Type2(O E2)

注意这是硬性的：一条 cost 100 的区域内路由，压过 cost 2 的区域间路由。
先比类型，类型相同才比 cost。

道理在第 5 课讲过了：区域内路由是自己用完整拓扑算的，区域间只是别人告诉你的开销，可信度天然不同。

外部 Type1 vs Type2

· Type2 是引入时的默认：路由 cost = 只看外部 cost，不加内部开销。
好处是简单稳定；坏处是有多个 ASBR 时分不出哪个近，可能绕远。
· Type1：cost = 内部开销 + 外部开销，能反映内部路径差异。
引入时写 type 1 就能改。

同前缀同时存在 Type1 和 Type2 时，Type1 优先。

动手：对照着看

加载「多区域 + ABR + ASBR」，去 ② 拓扑与邻居 页点不同设备，在右侧详情面板里展开「OSPF 路由表」看：
① 找出 O / O IA / O E1 / O E2 各是哪些；
② 展开某条路由看「怎么算出来的」，尤其是区域间的开销累加；
③ 找一条被压掉的路由，看它输在类型还是输在 cost。

R5 引入了两条外部路由，一条 Type2 一条 Type1，正好对比。

实验重点

• 区域内 > 区域间 > 外部Type1 > 外部Type2，先比类型再比 cost
• Type2 只看外部 cost，Type1 累加内部 cost
• 同前缀 Type1 优先于 Type2

第 8 课 · 特殊区域：Stub 和 NSSA

进阶 · 约 12 分钟

本课目标：用区域类型换 LSDB 规模。

为什么要有特殊区域

Type5 是全 AS 泛洪的。如果引入了几万条外部路由，全网每台设备（包括分支的小设备）都要存这几万条 LSA、每次变化都要重算 SPF。

但分支站点其实不需要知道细节 —— 它只有一条出口，给它一条默认路由就够了。
这就是特殊区域的全部意义：用「少知道」换「省资源」。

三种类型挡什么

| 类型 | 挡掉 | ABR 补什么 |
|---|---|---|
| Stub | Type4 / Type5 | 一条 Type3 默认路由 |
| 完全 Stub（stub no-summary） | Type3 / Type4 / Type5 | 一条 Type3 默认路由 |
| NSSA | Type4 / Type5，但允许 Type7 | 可选默认路由 |

NSSA 的用途：既想挡住外面的外部路由，又想让本区域自己能引入外部路由。本区域 ASBR 产生 Type7，到了 ABR 被转换成 Type5 再往其它区域泛洪。

Stub 区域的限制（考试常问）

· 不能是骨干区域 area 0（骨干要转发所有路由）
· 区域内不能有 ASBR（因为 Type5 被挡了，引入也传不出去）—— 这正是 NSSA 存在的理由
· 不能有虚连接穿过
· 区域内所有路由器都必须配 Stub：Hello 里的 E-bit 不一致会导致邻居起不来，一台漏配就全断

动手：看 Type5 被挡住

加载「Stub 区域」（area 1 是 Stub），去 ③ LSDB 页看 R3（在 area 1 里）：
① 它的 LSDB 里没有 Type5；
② 多了一条 ABR 下发的 Type3 默认路由 0.0.0.0/0；
③ 再去 ② 拓扑与邻居 页点 R3，展开「OSPF 路由表」确认它没有 O E1/O E2 路由，只有一条默认路由。

实验重点

• 特殊区域用「少知道」换「省资源」
• Stub 挡 Type4/5，完全 Stub 连 Type3 也挡，NSSA 挡 4/5 但允许 Type7
• Stub 区域不能是 area 0、不能有 ASBR、不能有虚连接
• 区域内所有路由器都要配 Stub，一台漏配就全起不来