Day 08 第一次碰到 OSPF。

我原本的理解大概是：

Static Route 是自己一條一條寫路線，OSPF 則是 Router 自己去學路線。

這句話大致上沒有錯。

但仔細一想，問題馬上又來了：

Router 是要怎麼「自己學」？

假設今天有三台 Router：

R1 -------- R2 -------- R3

R1 怎麼知道旁邊有 R2？

R2 又怎麼知道 R3 也有在跑 OSPF？

Router 總不能開機之後突然心電感應：

R1：欸，隔壁是不是有人？
R2：有啊，我也是 OSPF。
R1：好，那我們交換一下地圖。

結果查下去才發現，OSPF 真的差不多就是這個流程。

只是它有正式名稱：

Hello
  ↓
Neighbor
  ↓
Adjacency
  ↓
交換資訊
  ↓
算出 Route

今天就先把這條線搞懂。

OSPF 不會一開始就知道隔壁是誰

先回到最基本的拓撲：

R1 -------- R2

假設：

R1
192.168.12.1

R2
192.168.12.2

而且兩台 Router 都已經設定 OSPF。

我之前會下意識覺得：

都設定 OSPF 了，所以它們應該就知道彼此吧？

其實不是。

OSPF 還是要先確認：

同一條網路上，有沒有其他 OSPF Router？

所以第一件事情不是算最短路徑，也不是直接交換完整 Routing Table，而是先送出 Hello Packet。

Hello Packet：有人在嗎？

OSPF Router 會定期送出 Hello Packet。

最白話的理解：

R1：
Hello～
這條線上有沒有也在跑 OSPF 的 Router？

R2 收到之後，也會送自己的 Hello：

R2：
有，我也是。

因此：

R1 -------- R2

R1 → Hello → R2
R1 ← Hello ← R2

這時候兩台 Router 才開始知道：

原來隔壁有人。

所以我現在會把 Hello Packet 理解成：

OSPF 的打招呼封包。

它的重要用途之一就是發現 Neighbor。

Neighbor 到底是什麼？

這裡我一開始很容易把 Neighbor 想成：

只要實體上接在旁邊，就是 Neighbor。

但比較準確一點是：

OSPF Neighbor 是兩台 OSPF Router 透過 Hello 發現彼此，而且相關參數符合之後建立的關係。

也就是：

有網路線連著

不一定代表：

OSPF Neighbor

例如：

R1 -------- R2

網路本身可能完全通，甚至：

ping 192.168.12.2

也可能成功。

但是如果 R2 根本沒有啟用 OSPF：

R1：Hello？
R2：……

那它們就不會建立 OSPF Neighbor。

所以這裡又讓我分清楚一件事情：

IP Connectivity

跟：

OSPF Neighbor Relationship

不是同一件事。

Hello 不是單純說「嗨」

再往下看，我才發現 Hello Packet 裡面不是只有一句 Hello。

Router 還會透過 Hello 確認一些 OSPF 參數。

概念上可以想成：

R1：
你好，我是 OSPF Router。
我的一些 OSPF 設定是這樣。

R2：
我也是。
讓我看看我們的設定能不能對得上。

有些重要設定如果不同，兩台 Router 就可能沒辦法正常成為 Neighbor。

例如常見的：

Area ID
Hello Timer
Dead Timer

等等。

這裡我目前先不死背全部。

今天真正重要的是理解：

Hello Packet 不只是找人，也是確認「我們能不能當 OSPF 鄰居」。

Area 又跑出來了

看到 Area ID 的時候，我又卡了一下。

OSPF 為什麼還需要 Area？

先不要一次把 Area 全部展開。

今天只先記一個概念：

OSPF 可以把一個很大的網路切成不同區域。

例如：

        Area 0

R1 -------- R2 -------- R3

最重要的一個區域叫：

Area 0

也叫：

Backbone Area

以後網路變大的時候，可以再出現 Area 1、Area 2、Area 3。

今天先知道：

兩台 Router 要建立正常的 OSPF 鄰居關係，Area 的設定很重要。

Area 為什麼存在，我想留到後面再拆。

不然現在很容易從 Neighbor 一路歪到大型企業網路設計去。

Neighbor 跟 Adjacency 又有什麼差？

接著又看到兩個很像的詞：

Neighbor
Adjacency

我一開始真的會直接把它們當成同一件事。

但概念上可以先分成兩層。

Neighbor

先發現對方：

R1：喔，原來你在這裡。
R2：對，我也看到你了。

這比較像：

我們知道彼此存在。

Adjacency

接下來建立更完整的 OSPF 關係，準備交換網路資訊。

可以把它想成：

Neighbor
↓
認識

Adjacency
↓
建立可以交換 OSPF 資訊的關係

所以我目前會記成：

Neighbor = 認識
Adjacency = 建立可以交換 OSPF 資訊的關係

這個說法雖然比較白話，但至少比把兩個字硬背起來有意義多了。

建立 Adjacency 之後要幹嘛？

假設現在：

R1 -------- R2 -------- R3

R1 跟 R2 建立 OSPF 關係。

R2 跟 R3 也建立 OSPF 關係。

接下來 Router 就要開始交換它們知道的網路資訊。

例如：

R1 後面有：

192.168.1.0/24

而：

R3 後面有：

192.168.3.0/24

R2 就像站在中間：

192.168.1.0/24
      |
     R1
      |
     R2
      |
     R3
      |
192.168.3.0/24

經過 OSPF 資訊交換後，R1 最後可以學到：

192.168.3.0/24

不是直接連在自己身上，卻知道：

要往 R2 那邊走。

這時：

show ip route

才可能看到 OSPF 學到的 Route：

O 192.168.3.0/24 ...

Day 08 看到的那個 O，現在終於開始知道它背後發生什麼事了。

所以不是 Hello 完就直接 Routing Table

這是今天我覺得很重要的一個修正。

如果把 OSPF 想得太簡單，很容易變成：

Hello
↓
Route

但實際概念比較像：

Hello
↓
發現 Neighbor
↓
建立 OSPF 關係
↓
交換網路狀態資訊
↓
建立對網路的理解
↓
計算最佳路徑
↓
放進 Routing Table

這樣 Day 08 講的 OSPF Cost 才有位置可以放。

Router 不是收到一個 Hello 就開始比 Cost。

而是得先：

認識其他 Router → 得到網路資訊 → 再算路。

那 OSPF 到底交換的是 Routing Table 嗎？

這邊也是一個很容易講錯的地方。

我原本可能會直接說：

OSPF Router 彼此交換 Routing Table。

但嚴格一點講，不應該這樣理解。

OSPF 是：

Link-State Routing Protocol

重點在 Link State。

也就是 Router 會交換網路連線狀態相關的資訊。

最後各台 Router 自己建立出對整個網路拓撲的理解，再自己算最佳路徑。

所以比較像：

R1：我這裡有哪些 Link
R2：我這裡有哪些 Link
R3：我這裡有哪些 Link

大家交換資訊之後，各自在腦中拼出：

R1 ----- R2 ----- R3

然後再去算：

我要去某個 Network，應該走哪一條路？

所以 OSPF 不只是：

你告訴我 Routing Table 長怎樣

而比較像：

你告訴我你看到的網路長怎樣
我自己來算路。

這樣也比較能理解為什麼它叫 Link-State。

Router 腦袋裡其實有不只一張「表」

Day 08 一直在看 Routing Table。

今天才開始發現，OSPF 內部其實還有其他資訊。

目前先不用背完整名稱，只先建立概念：

Neighbor 資訊
↓
誰是我的 OSPF 鄰居？

拓撲資訊
↓
整個 OSPF 網路大概長怎樣？

Routing Table
↓
最後真正拿來轉送封包的路線

也就是：

看見鄰居
    ↓
知道拓撲
    ↓
算出路線
    ↓
Routing Table

突然就比較能理解：

OSPF 並不是 Routing Table 本身。

OSPF 是一套讓 Router 學習網路、計算路徑的機制。

Routing Table 則是最後結果之一。

回頭串 Day 08 的 Cost

Day 08 學到 OSPF 可以根據 Cost 選路。

假設：

       R2
      /  \
     /    \
   R1      R4
     \    /
      \  /
       R3

R1 要到 R4 有兩條路：

R1 → R2 → R4

或：

R1 → R3 → R4

Day 08 直接在想：

哪條 Cost 比較低？

今天再往前補之後，完整流程應該是：

先找到 OSPF Neighbor
↓
建立關係
↓
交換 Link-State 資訊
↓
知道整個拓撲
↓
計算 Cost
↓
選出最佳路徑
↓
寫進 Routing Table

這樣 OSPF 的整條故事線終於開始連起來。

可以用什麼指令看？

在 Cisco Router 上，可以用：

show ip ospf neighbor

查看 OSPF Neighbor。

例如概念上可能看到：

Neighbor ID     State
2.2.2.2         FULL

現在看到 FULL，至少不再只是覺得：

反正 FULL 就是成功。

而是大概知道：

Router 已經跟這個 OSPF Neighbor 建立完整的鄰接關係。

另一個 Day 08 看過的：

show ip route

則是看最後 Routing Table。

所以兩個指令看的其實是不同階段：

show ip ospf neighbor
        ↓
OSPF 跟誰建立關係？

show ip route
        ↓
最後學到了哪些路？

這個差別我覺得很值得記。

Day 09 我真正要記住的不是指令

如果今天只背：

show ip ospf neighbor

過幾天大概又忘了。

我覺得真正要留下來的是這條：

OSPF Router
   ↓
Hello
   ↓
發現 Neighbor
   ↓
建立 Adjacency
   ↓
交換 Link-State 資訊
   ↓
知道網路拓撲
   ↓
計算 Cost
   ↓
選出最佳路徑
   ↓
Routing Table

Day 08 看到的是後半段：

Cost
→ Route
→ ECMP

今天才把前半段補起來。

Day 09 過關標準

Hello 是什麼？

OSPF Router 用來發現、維持 Neighbor 關係的重要封包。

Neighbor 是什麼？

兩台 OSPF Router 發現彼此，並確認相關設定能夠配合後形成的鄰居關係。

Adjacency 是什麼？

比單純「知道對方存在」更進一步，建立可以交換 OSPF 網路資訊的關係。

OSPF 是不是直接交換 Routing Table？

不能這樣簡化。

OSPF 是 Link-State Protocol。Router 交換網路的 Link-State 資訊，再自己計算最佳路徑。

Routing Table 又是什麼？

前面這一大串流程計算完之後，最後真正拿來決定封包往哪走的結果。

今天的一句話

OSPF 不是一開始就在算最短路徑，而是先用 Hello 找到鄰居，建立關係、交換網路資訊之後，才有辦法算出路線。

Day 08 問的是：

OSPF 怎麼選路？

Day 09 則往前追了一層：

OSPF 在選路以前，到底怎麼先知道網路長什麼樣子？

而答案的起點就是 Hello。