什么是OSPF鏈路狀態(tài)路由協(xié)議

什么是OSPF鏈路狀態(tài)路由協(xié)議？OSPF可適應于大規(guī)模網(wǎng)絡組網(wǎng)，為了適應大型網(wǎng)絡，OSPF在AS類劃分多個區(qū)域。每個區(qū)域內(nèi)部的OSPF路由器只維護所在區(qū)域的完整鏈路信息。

Area0是骨干區(qū)域，Area1和Area2是子區(qū)域

OSPF的路由器類型可分為：

區(qū)域邊界路由器(ABR)：用來連接骨干區(qū)域和其他子區(qū)域的路由器。

自治邊界路由器(ASBR)：用來連接所在AS與外部自治區(qū)域的路由器，可以連接采用非OSPF協(xié)議(比如RIP或EIGRP)管理的自治區(qū)域。

內(nèi)部路由器：保存自己區(qū)域的鏈路狀態(tài)信息。內(nèi)部路由器又可分為指定路由器(DR)、非指定路由器(BDR)和其他路由器(DRother)。

其他路由器只與DR形成鄰接關系(adjacency)，如果DR失效，那么BDR就頂上去工作。

Router ID及DR的選舉

在OSPF區(qū)域內(nèi)，用Router ID(RID)作為唯一標識區(qū)分每一個路由器。RID可以手工配置，也可以自動生成。如果沒有指定RID，將按照如下邏輯自動生成一個RID：

首先選取所有Loopback接口上數(shù)值較大的IP地址作為RID;

如果沒有配置Loopback接口，那么選取所有物理接口中數(shù)值較大的IP地址作為RID。

有了RID以后才能判斷DR和BDR。DR和BDR可以手動選擇，也可以自動選舉。自動選舉的邏輯是：

網(wǎng)段上RID較大的路由器被選為DR;

網(wǎng)段上RID第二大的路由器被選為BDR。

OSPF協(xié)議包

OSPF協(xié)議共有5種包類型：

OSPF包類型

Hello：用于建立和維護OSPF鄰居關系;

DBD：用于向鄰居發(fā)送鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(LSDB)中LSA的摘要;

LSR：鏈路狀態(tài)請求，用于向OSPF鄰居請求鏈路狀態(tài)信息;

LSU：鏈路狀態(tài)更新，收到LSR后發(fā)送鏈路狀態(tài)通告(LSA)，一個LSU可能包含一條或多條LSA;

LSAck：鏈路狀態(tài)確認，確認收到LSU，LSU中的每個LSA需要分別確認。

鄰接關系的建立

鄰居關系的建立和維持都是靠Hello包完成的，一般Hello包以周期性的規(guī)律發(fā)送。鄰接關系的建立可分為4個階段：

鄰居發(fā)現(xiàn)：發(fā)現(xiàn)直連鏈路上的OSPF路由器，建立雙向關系。

協(xié)商主從關系：交換LSA摘要信息。

數(shù)據(jù)庫同步：請求和發(fā)送完整的LSA信息。

進入完全鄰接(full adjacency)階段。

OSPF路由器狀態(tài)

OSPF路由器在進入完全鄰接階段之前，通常要經(jīng)歷幾個狀態(tài):Down: 初始化狀態(tài)Init: 收到了Hello包，但是雙向通信還沒有建立起來Two-way: 雙向會話建立ExStart: 信息交換初始態(tài)，本地路由器和鄰居間建立主從關系，向鄰居發(fā)送數(shù)據(jù)庫描述包(DBD)Exchange: 信息交換狀態(tài)，向鄰居發(fā)送LSR用于請求新的LSALoading: 信息加載狀態(tài)，本地路由器向鄰居發(fā)送LSR用于請求新的LSAFull: 完全鄰接狀態(tài),這種鄰接出現(xiàn)在Router LSA和Network LSA中

總結

以OSPF為代表的鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，我們將工作原理總結如下：

每臺路由器通過使用Hello報文與它的鄰居之間建立鄰接關系;

每臺路由器向每個鄰居發(fā)送鏈路狀態(tài)通告(LSA)，也叫鏈路狀態(tài)報文(LSP)。每個鄰居在收到LSP之后，還要向它的鄰居轉發(fā)這些LSP(OSPF泛洪);

每臺路由器要在數(shù)據(jù)庫中保存一份它所收到的LSA的備份，所有路由器的數(shù)據(jù)庫應該相同;

依照拓撲數(shù)據(jù)庫每臺路由器使用Dijkstra算法(SPF算法)計算出到每個網(wǎng)絡的最短路徑，并將結果輸出到路由選擇表中。