OSPF原理—详细！！_ospf工作原理

OSPF（open shortest path first）：开放式最短路径优先

定义：是基于链路状态算法的路由协议

为什么要用OSPF？

• 网络发生变化，静态路由需要手动配置，太麻烦
• 无法响应网络变化，需要手动更改，工程量大

补充：距离矢量路由协议

• 距离：距离目的网络多远
• 矢量：通过哪个方向到达目的网络
• 基于：工作在路由表上
• 原理：路由器周期性的共享自己的路由表信息，通过矢量叠加路由表项，周期性的通过邻居扩散至整个网络
• 缺点：容易环路；路由信息不一致；跳数无穷大

一、ospf原理

1. 链路状态路由协议（LSA Link State Advertisement）

• 基于：工作在链路上
• 原理：路由器之间建立邻居关系，交互链路状态通告/信息
• 链路状态通告：每台路由器描述自己所直连接口的开销、与邻居路由器之间的关系等

2. LSDB（Link State Datebase）组建（链路状态数据库）

• 原理：路由器将交互过的LSA放入到LSDB中，LSDB汇总了网络中每个路由器对自己接口的描述。

3. SPF（short path first）最短路径优先计算

• 原理：每台路由器以自己为根，计算出与其他路由器之间的一条无环路、最短、最优的路径

4. 路由表生成

• 原理：把得到的最优路径放入到本路由器的路由表中

二、ospf流程（步骤）

1. 相邻路由器建立邻居关系
2. 邻居之间交互链路状态信息并同步至LSDB
3. 计算最优路径
4. 将最优路径添加到路由表

三、ospf基础术语

1. 域（domain）

• 自译：使用统一area的ospf设备所构成的网络

• 缺点：“单个区域”设备规模大了之后路由表条目增多，路由器消耗资源多，spf重计负担重，于是衍生出“多域”

• 区域（area）
  作用：标识ospf的作用区域；逻辑上将设备分组，每组用区域号（area id）标识
  区分：一般分为骨干区域和非骨干区域，骨干区域为area0，除area0其他都是非骨干区域
  注意：为了防环，非骨干区域之间不能互连，非骨干区域要跟骨干区域相连

• 多区域
  优点：使ospf支持更大规模的组网，减小lsa泛洪范围，减小路由表规模
  

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• 单/多区域组网示例

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2. 路由器标识（router-id）

• 作用：在一个area中唯一的标识一台路由器
• 配置方式：手动/自动
• 实用：一般手动配置，为了避免配成一致，通常将router-id与该设备的某个接口的IP配成一致

3.度量值（cost）

• 又叫开销
• 背景：因为ospf计算最优路径是比较cost、优先级，所以每个激活ospf的路由器都会有cost值，该值可配置。
• 缺省时cost值=100Mbit/s÷接口带宽
• 宏观：一条ospf路由的cost值是从目的网段到本路由器 ”沿途“所有接口的cost值累加

四、ospf协议报文类型（5种）

五、ospf三张表

1. 邻居表

• 查看命令：display ospf peer
• 主要参数：
  

2. 链路状态数据库表

• 记录所有链路状态信息
• 查看命令：display ospf lsdb

3. 路由表

• 记录最佳路由
• 查看命令：display ospf routing

六、ospf路由器之间的关系

• 邻居关系（2-way）： 两台路由器交互hello报文，发现对方，称为邻居关系

• 邻接关系（full）： 称为邻居关系之后再交互LSR、LSA、DD、LS ACK。当LSDB同步完成，则成邻接关系（最终的关系）

建立流程

1. 交互hello报文建立邻居
   接口状态：收到之前 down-->收到之后 init-->对方收到之后 2-way
2. 协商主从路由器（router-id大的为主，反则为从）
   接口状态：主从路由器比较完，从路由器接口exstart-->exchange，从路由器发送lsdb到主，主路由器接口exstart-->exchange-->loading
3. 交互各自LSDB
   接口状态：loading
4. 更新LSA，同步LSDB
   接口状态：full

七、ospf网络类型（4种）

1. BMA（broadcast multiple access）广播式多路访问
   指一个允许多台设备接入，支持广播的“环境”
2. NBMA（Non broadcast multiple access）非广播式多路访问
   指允许多台设备接入，但不支持广播
3. P2MP（point to multi point）点到多点
   等于多条p2p链路的一端捆绑到一起
4. P2P==（点对点）==
   指一条链路只能连接两台设备的“环境”

注：一般情况下，链路两端的ospf接口网络类型必须一致，否则无法建立邻居关系

八、ospf路由器身份

为什么会分出路由器角色？

• 背景：在广播式多路访问中，如果每一条路由器都与其他路由器建立邻接关系，会增加设备负担
• 自译：路由器之间进行选举，选举出主路由器，当主路由器出故障，备用路由器顶上
• 选举规则：比较优先级，优先级默认=1，高的优先，优先级相同则比较router-id，大的优先

3种身份

• DR（Designated router）指定路由器
• BDR（Backup Designated router）备用指定路由器
• Drouter 路由器

九、ospf命令：

• 创建进程，进入ospf视图
  命令：ospf+进程号+router-id
• 创建区域 进入区域
  命令：area+区域数值
• 宣告网络：
  命令network 接口 反掩码