路由協(xié)議之OSPF總結（比較詳細，好理解）

dim03 2021-09-24

展開全文

OSPF（open shortest pass first 開放最短路徑優(yōu)先）

因為OSPF相對最常用，比較重要一些，所以相對于之前那篇RIP，EIGRP的文章，這里還是決定總結的詳細一點。

**
是鏈路狀態(tài)協(xié)議（還有一個IS-IS，IS-IS用的是OSI模型，而不是TCP/IP模型，用于運營商，電信，聯(lián)通等， IS-IS不會再深入研究，聽我們老師說這方面的學習資料現(xiàn)在也挺難找的，現(xiàn)在CCIE也不考了）

區(qū)別于距離矢量路由協(xié)議，ospf每個路由器都掌握所在區(qū)域上所有路由器的鏈路狀態(tài)信息，了解整個網(wǎng)絡的拓撲情況，因此可以獨立的計算出到達任意目的地的路由。
（RIP是一步一步和鄰居問路，走一步看一步）
在這里插入圖片描述

特點：

無類路由協(xié)議，支持VLSM
組播地址：224.0.0.5 224.0.0.6
（224.0.0.5代表所有ospf路由器的組；224.0.0.6代表DR，BDR）
SPF最短路徑優(yōu)先算法
支持認證

這里簡單說一下對組播地址的理解：可以把組播地址看成一個微信群號，任何成員（組播源）往微信群（組播IP）里發(fā)送消息（組播數(shù)據(jù)），這個群里的成員（組播接收者）都會接收到此消息。

區(qū)域：

每個區(qū)域的路由器只保留本區(qū)域的鏈路狀態(tài)信息（LSDB），這樣可以使得路由器的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫不會過大。這也使得ospf能很好應用于大型網(wǎng)絡。

區(qū)域的分類：
1.簡單整體來看可分為這兩種：
骨干區(qū)域（area0）：必須有，且只有一個，必須連接所有非骨干區(qū)域。一般情況骨干區(qū)域中沒有終端用戶。
非骨干區(qū)域：根據(jù)實際情況劃分，必須連接area0，主要用來連接終端用戶和資源。
2.根據(jù)與外部路由器間關系可分為：
標準區(qū)域（Standerd）：一個標準區(qū)域可以接收鏈路更新信息和路由總結
主干區(qū)域（Area0）：具備標準區(qū)域所有性質
存根區(qū)域（Stub）：不接受AS自治系統(tǒng)以外的路由信息
完全存根區(qū)域（TStub）：不接受外部AS 以及 AS內(nèi)其他區(qū)域的路由信息
不完全存根區(qū)域（NSAA）：類似于存根區(qū)域，區(qū)別是允許接收以LSA Type 7發(fā)送的外部路由信息，并且要把LSA Type 7轉換成LSA Type 5

路由器身份：

1.從整體看：
ABR：區(qū)域邊界路由器，連接不同ospf區(qū)域 ABR負責把自己區(qū)域路由的摘要信息發(fā)送到area0，area0的ABR負責把信息發(fā)送到各個區(qū)域
ASBR：自治系統(tǒng)邊界路由器，連接ospf網(wǎng)絡與非ospf網(wǎng)絡 ASBR負責把非ospf網(wǎng)絡信息傳入ospf網(wǎng)絡
2.從單獨一個區(qū)域看：
內(nèi)部路由器：所有端口在同一區(qū)域的路由器，維護一個鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。
主干路由器：具有連接area0的端口的路由器
3.從區(qū)域的單獨一個網(wǎng)段看
DR：指定路由器
BDR：備份指定路由器
DRothers：非DR，BDR的路由器

DR，BDR的選舉：

這里先順便介紹幾個ospf網(wǎng)絡類型：
1.廣播多路訪問型（如以太網(wǎng)）；2.非廣播多路訪問型NBMA（如Frame Relay幀中繼，X.25廣域網(wǎng)，ATM）；3.點到點型（如PPP，HDLC）；4.點到多點型

我們還要知道選舉DR，BDR的目的，作用是什么？

在一個區(qū)域中（這里的區(qū)域指同一網(wǎng)段的路由器，區(qū)分area幾區(qū)域），只需要DR作為區(qū)域中心與區(qū)域外路由器建立鄰居關系，并收集所有鏈路狀態(tài)信息，這樣可以減少大量開銷，節(jié)省帶寬，降低路由器壓力

在廣播網(wǎng)絡上，DR和BDR都使用組播地址224.0.0.6來接收鏈路狀態(tài)更新報文。

在下面這個圖中，RTA，RTB只需要與DR，BDR建立鄰接關系，而他倆之間只是鄰居關系即可。（鄰居，鄰接在下面有詳細介紹）
在這里插入圖片描述

然后注意幾點：

1.只要是多路訪問型網(wǎng)絡（廣播和NBMA），就會選舉DR，BDR
2.不同網(wǎng)段間選DR，BDR，而不是每個OSPF區(qū)域為單位選舉
3.DR，BDR，DRothers 說的都是接口，不是設備
4.設備優(yōu)先級設置為0不參與選舉；DR，BDR不可以搶占；DR down掉后，BDR直升DR，重新選舉BDR
5.OSPF系統(tǒng)啟動后，若40s內(nèi)沒有新設備接入就會開始選舉，所以為保證DR與BDR的選舉不發(fā)生意外，建議優(yōu)先配置想成為DR與BDR的設備。

選舉規(guī)則，過程：
鄰居發(fā)現(xiàn)完成后，開始選舉
1）先比較路由器優(yōu)先級（默認都是1），高的做DR，次高BDR；
2）優(yōu)先級相同，比較RID（router-id），高的是DR。
RID可以是人為指定（最好，不會受地址變動的影響）；或設備最大的環(huán)回口ip；或物理接口ip地址最大的。

為了進一步理解DR，BDR，下面看一個例題：
在這里插入圖片描述

ospf工作過程：

使用組播地址在所有開啟ospf的接口發(fā)送Hello包，建立鄰居關系，形成鄰居表；之后互相發(fā)送LSA（鏈路狀態(tài)信息）相互通告路由，
形成LSDB（鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫），再通過SPF算法（無環(huán)），計算最佳路徑后放入路由表。
（與EIGRP很像，先要形成鄰居關系，產(chǎn)生鄰居表；只不過然后相互發(fā)送的不是路由表，而是LSA）

更具體的看這個過程：

一.OSPF鄰居的建立：

鄰居有兩個狀態(tài)：鄰居和鄰接
只交換了Hello包是鄰居；鄰居交互了LSA互相同步LSDB才能稱為鄰接（所以鄰接一定是鄰居，鄰居不一定鄰接）

下面把鄰居到鄰接的詳細步驟放在下面，有興趣可以仔細看一下，其中涉及ospf路由器的幾個狀態(tài)：
1.Down：這是鄰居的初始狀態(tài)，表示沒有在鄰居失效時間間隔內(nèi)收到來自鄰居路由器的Hello數(shù)據(jù)包。
2.Attempt：此狀態(tài)只在NBMA網(wǎng)絡上存在，表示沒有收到鄰居的任何信息，但是已經(jīng)周期性的向鄰居發(fā)送報文，發(fā)送間隔為HelloInterval。如果RouterDeadInterval間隔內(nèi)未收到鄰居的Hello報文，則轉為Down狀態(tài)。
3.Init：在此狀態(tài)下，路由器已經(jīng)從鄰居收到了Hello報文，但是自己不在所收到的Hello報文的鄰居列表中，尚未與鄰居建立雙向通信關系。
4. 2-Way：在此狀態(tài)下，雙向通信已經(jīng)建立，但是沒有與鄰居建立鄰接關系。這是建立鄰接關系以前的最高級狀態(tài)。
*

到 2-way這個狀態(tài)已經(jīng)建立了鄰居關系，下面開始建立鄰接

5.ExStart：這是形成鄰接關系的第一個步驟，鄰居狀態(tài)變成此狀態(tài)以后，路由器開始向鄰居發(fā)送DD報文。主從關系是在此狀態(tài)下形成的，初始DD序列號也是在此狀態(tài)下決定的。在此狀態(tài)下發(fā)送的DD報文不包含鏈路狀態(tài)描述。
6.Exchange：此狀態(tài)下路由器相互發(fā)送包含鏈路狀態(tài)信息摘要的DD報文，描述本地LSDB的內(nèi)容。
7.Loading：相互發(fā)送LSR報文請求LSA，發(fā)送LSU報文通告LSA。
8.Full：路由器的LSDB已經(jīng)同步。到此也代表著鄰接關系建立
在這里插入圖片描述

這些狀態(tài)其實當我們show ospf neighbor時可以看得到在這里插入圖片描述
2.OSPF的更新：
1.支持觸發(fā)更新，一旦拓撲發(fā)生變化便會更新
2.也會周期性更新（30分鐘一次）
3.當收到一條LSA之后，首先查看是否在LSDB中，若沒有則加入LSDB，回復LSACK。繼續(xù)泛洪出去，并且通過SPF算法計算最佳路徑并加入路由表。
若存在，則比較誰的更“新”（看序號），序號大者新，若本地不如收到的新，更新本地LSDB并泛洪，且通過SPF算法計算最佳路徑并加入路由表，若本地的比收到的新，則將本地的泛洪出去。
（泛洪的理解：路由器或交換機將某個接口收到的數(shù)據(jù)流從除該接口之外的所有接口發(fā)送出去。）

5種報文類型：

（OSPF報文封裝在ip報文種協(xié)議號89。）

1.Hello：最常用的一種報文，用于發(fā)現(xiàn)，維護鄰居關系；并在廣播和NBMA網(wǎng)絡中用于選舉DR，BDR
2.DD（Database Description）：兩臺路由器進行LSDB同步時，用DD報文描述自己的LSDB。DD報文內(nèi)容相當于一個目錄，只包含LSDB中每一條LSA的頭部。
3.LSR（Link State Request）：兩個路由器交換了DD之后，知道對端路由器哪些LSA是自己沒有的，這時發(fā)送LSR請求自己缺少的LSA
4.LSU（Link State Update）：回應LSR，向對端路由器發(fā)送他所需的LSA
5.LSAck：接收到LSU后返還的確認