初識OSPF（一）

• 前言
• 一、內部網關協議和外部網關協議
• • 1、AS
  • 2、分類
• 二、OSPF的工作過程
• • 1、三張表
  • 2、形成路由
• 三、OSPF區域
• • 1、概念
  • 2、區域ID
  • 3、區域分類
• 四、Router ID
• • 1、概念
  • 2、選舉
• 五、DR和BDR
• • 1、概念
  • 2、DR和BDR的選舉
  • 3、OSPF組播
• 六、OSPF度量值
• 七、OSPF的數據包類型
• • 1、概念
  • 2、OSPF的包類型
• 八、OSPF狀態
• 九、4種網絡劃分類型
• 十、OSPF的特點
• 十一、OSPF與RIP的對比
• 十二、簡單配置命令
• 十三、總結

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前言

OSPF(Open Shortest Path First開放式最短路徑優先）是一個內部網關協議(Interior Gateway Protocol，簡稱IGP），用于在單一自治系統（autonomous system,AS）內決策路由。是對鏈路狀態路由協議的一種實現，隸屬內部網關協議（IGP），故運作于自治系統內部。

一、內部網關協議和外部網關協議

1、AS

自治系統（Autonomous System），即AS，它是指一組通過統一的路由政策或路由協議互相交換路由信息的網絡。

2、分類

1、按協議類型分類：

• 距離矢量路由協議
  路由器對全網拓撲不安全了解，是“傳說的路由”，例如：A發路由信息給B，B加上自己的度量值又發給C，路由表里的信息都是“聽”來的。
  主要包含：RIP、IGRP、EIGRP等
• 鏈路狀態路由協議
  路由器對拓撲完全了解，，是“傳信的路由”，例如：A將消息放入信里發給B，B不做任何改變，拷貝下來，并將自己的信息放在另一封信里，兩封信一起發給C，這樣，信息五任何改變和丟失，最后所有的路由都收到相同的一堆信，這一堆信就是LSDB（鏈路狀態數據庫）。然后每個路由器運用相同的SPF算法，以自己為根，計算出SPF Tree（即到達目的地的各個方案），選出最佳路徑，放入路由表中。
  主要包含：OSPF、IS-IS等

2、按自制系統分類：

• 局域網內IGP（內部網關路由協 議）：
  內部網關路由協議是運行在AS內部的路由協議，主要解決AS內部的選錄問題，發現、計算路由。
  包含：RIP、OSPF、IS-IS等。

• 互聯網EGP（外部網關路由協議）：
  外部網關理由協議是運行在AS與AS之間的路由協議，解決AS之間的選路問題。
  包含：BGP。

二、OSPF的工作過程

1、三張表

OSPF有三張表，分別是

• 鄰居表
• 鏈路狀態數據庫（拓撲表）
• 路由表

2、形成路由

簡單說就是兩個相鄰的路由器通過發報文的形式成為鄰居關系，鄰居再相互發送鏈路狀態信息形成鄰接關系，之后各自根據最短路徑算法算出路由，放在OSPF路由表，OSPF路由與其他路由比較后優的加入全局路由表。

三、OSPF區域

1、概念

為了適應大型網絡，OSPF在AS內劃分了多個區域。每個OSPF路由器只維護所在區域的完整鏈路狀態信息。

2、區域ID

區域ID的表示可以表示成一個十進制數字，也可以用IP表示。

3、區域分類

• 1、骨干區域area 0：
  作為中央實體，其他區域與之相連，骨干區域編號為 0，在該區域中，各種類型的 LSA 均允許發布。
• 2、非骨干區域：
  • 標準區域：除骨干區域外的默認的區域類型，在該類型區域中，各種類型的 LSA 均允許發布。
  • 末梢區域 ：即 STUB 區域，該類型區域中不接受關于 AS外部的路由信息，即不接受類型 5 的 AS 外部LSA，需要路由到自治系統外部的網絡時，路由器使用缺省路由（0.0.0.0），末梢區域中不能包含有自治系統邊界路由器 ASBR。
  • 完全末梢區域 ：該類型區域中不接受關于 AS 外部的路由信息，同時也不接受來自 AS 中其他區域的匯總路由，即不接受類型 3、類型 4、類型 5 的 LSA，完全末梢區域也不能包換有自治系統邊界路由器 ASBR。

四、Router ID

1、概念

Routh ID是OSPF區域內唯一表示路由器的IP地址。

2、選舉

Routh ID的選舉規則：

• 選舉路由器Loopback接口上數值最高的IP地址
• 如果沒有Loopback接口，在物理端口中選取IP地址最高的
• 也可用routher-id任命指定的Routh ID

五、DR和BDR

1、概念

當多臺OSPF路由器連到同一個多路訪問網段時，如果每兩臺路由器之間都相互交換LSA，那么該網段將充滿著眾多LSA條目，為了能夠盡量減少LSA的傳播數量，通過在多路訪問網段中選擇出一個核心路由器，稱為DR（Designated Router），網段中所有的OSPF路由器都和DR互換LSA，這樣一來，DR就會擁有所有的LSA，并且將所有的LSA轉發給每一臺路由器。

DR就像是該網段的LSA中轉站，所有的路由器都與該中轉站互換LSA，如果DR失效后，那么就會造成LSA的丟失與不完整，所以在多路訪問網絡中除了選舉出DR之外，還會選舉出一臺路由器作為DR的備份，稱為BDR（Backup Designated Router），BDR在DR不可用時，代替DR的工作。

2、DR和BDR的選舉

• 自動選舉
  網段上Routh ID最大的路由為DR，第二大的為BDR。
• 手工選舉
  • 優先級范圍0~255，數值越大，優先級越高，默認為1
  • 若優先級相同，則比較Routh ID
  • 如果路由器的優先級被設置為0，它將不參與DR與BDR的選舉

注：路由器優先級可以影響一個選舉過程，但是不能強制更換已經形成的DR和BDR。

3、OSPF組播

OSPF有兩個組播地址：

• 224.0.0.5
  是選舉時，發送第一個Hello包和DRothers監控時所用地址。
• 224.0.06
  是DR和BDR監控時所用地址。

六、OSPF度量值

OSPF的度量值為Cost。
Cost值有計算方式，為Cost=10^8/BW

接口類型cost代價

Fast Ethernet	1
Ethernet	10
56K	1785

七、OSPF的數據包類型

1、概念

OSPF數據包是承載在IP數據包內，使用協議號是89.

2、OSPF的包類型

OSPF的包類型描述

Hello包	用于發現和維持鄰居關系，選舉DR和BDR
數據庫描述包（DBD）	用于向鄰居發送摘要信息以同步鏈路狀態數據庫
數據鏈路狀態包（LSR）	在路由器收到包含新信息的DBD后發送，用于請求更詳細的信息
數據鏈路更新包（LSU）	收到LSR后發送鏈路狀態通告（LSA），一個LSU數據包可能包含多個LSA
鏈路狀態確認包（LSAck）	確認已經收到DBD/LSU，每個LSA需要被分別確認

八、OSPF狀態

路由器從啟動OSPF進程，到根據鏈路狀態數據庫計算出路由表，同樣需要經歷一系列的啟動過程，總共有7種可能的啟動過程，但并不是一定會經歷這7個過程，具體過程如下：
Down → Init → Two-way → Exstart → Exchange → Loading → Full

• Down
  鄰居狀態機的初始狀態，是指在過去的Dead-Interval時間內沒有收到對方的Hello報文或OSPF沒有成功啟動時。
• Init
  本狀態表示已經收到了鄰居的Hello報文，但是該報文中列出的鄰居中沒有包含我的Router ID（對方沒有收到我的Hello報文）。
• 2-way
  本狀態表示雙方互相收到了對端發送的Hello報文，建立了鄰居關系，在廣播和NBMA類型的網絡中，兩個接口狀態是DRother的路由器之間將停留在此狀態。
• EXStart
  在此狀態下，路由器和他的鄰居間通過互相交換DD報文（該報文并不包含實際內容，只包含一些標志位）來決定發送時的主/從關系，建立主/從關系主要是為了保證在后續的DD報文交換中能夠有序的發送。
• EXchange
  路由器將本地的LSDB用DD報文來描述，并發送給鄰居。
• Louding
  路由器發送LSR報文向鄰居請求對法的DD報文。
• Full
  在此狀態下，鄰居路由器的LSDB中所有的LSA本路由器全都有了，即本路由器和鄰居建立了鄰接adjacency狀態。

簡單解釋過程：
初始化 →收到第一個Hello包 →雙向建立會話 →建立主從關系 →交換重要信息 →加載詳細信息 →完全連接

九、4種網絡劃分類型

• 點到點網絡
  自動發現鄰居，不需要DR/BDR，組播224.0.0.5
• 廣播多路訪問網絡
  自動發現鄰居，選舉DR/BDR，組播224.0.0.5、224.0.0.6
• 非廣播多路訪問網絡
  手工指定鄰居，選舉DR/BDR，單播
• 點到多點網絡
  自動發現鄰居，不需要DR/BDR，組播224.0.0.5

十、OSPF的特點

• 可適應大規模網絡
• 路由變化收斂速度快
• 無路由環
• 支持變長子掩網碼VLSM
• 支持區域劃分
• 支持以組播地址發送協議報文

十一、OSPF與RIP的對比

十二、簡單配置命令

[Huawei]int g0/0/0 [Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ip add 11.0.0.2 24 [Huawei-GigabitEthernet0/0/0]undo shutdown Info: Interface GigabitEthernet0/0/0 is not shutdown. [Huawei-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1 [Huawei-GigabitEthernet0/0/1]ip add 12.0.0.1 24 [Huawei-GigabitEthernet0/0/1]undo shutdown Info: Interface GigabitEthernet0/0/1 is not shutdown. [Huawei-GigabitEthernet0/0/1]int loopback 0 [Huawei-LoopBack0]ip add 1.1.1.1 32 [Huawei-LoopBack0]q [Huawei]ospf 1 router-id 1.1.1.1 #創建OSPF進程，配置路由ID [Huawei-ospf-1]area 0 #進入區域0，區域ID可以用數字表示，也可以用IP表示，若區域0則是骨干區域 [Huawei-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.1.1.1 0.0.0.0 #宣告OSPF區域內的直連網段，使用反掩碼 [Huawei-ospf-1-area-0.0.0.0]network 12.0.0.0 0.0.0.255

十三、總結

OSPF的簡單說就是兩個相鄰的路由器通過發報文的形式成為鄰居關系，鄰居再相互發送鏈路狀態信息形成鄰接關系，之后各自根據最短路徑算法算出路由，放在OSPF路由表，OSPF路由與其他路由比較后優的加入全局路由表。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的初识OSPF（一）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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