文章目錄

• OSPF動態(tài)路由協(xié)議
• • 常見的路由協(xié)議
  • RIP距離矢量型路由協(xié)議
  • RIP的度量值與更新時間
  • RIP v1和RIP v2的區(qū)別
• 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議和外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議
• OSPF的基本概念和工作過程
• • AS（autonomous system，自治系統(tǒng)）
  • IGP（Interior Gateway Protocol，內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議）
  • EGP：外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（Exterior Gateway Protocol）
• ospf的工作過程
• • 建立鄰居列表
  • 鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫
  • 形成路由表
  • OSPF區(qū)域
• OSPF中的router id
• • OSPF DR 和 BDR
  • DR和BDR的選舉就可以用以下的方式來決定
  • 選舉DR/BDR規(guī)則
  • OSPF的度量值為COST
  • OSPF的包類型
• OSPF鄰接關(guān)系
• • OSPF鄰接關(guān)系的建立（7個狀態(tài)）
  • OSPF建立鄰居的條件

OSPF動態(tài)路由協(xié)議

路由協(xié)議OSPF全稱為Open Shortest Path First，開放式最短路徑優(yōu)先（Open Shortest Path First，OSPF）是廣泛使用的一種動態(tài)路由協(xié)議，它屬于鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，具有路由變化收斂速度快、無路由環(huán)路、支持變長子網(wǎng)掩碼（VLSM）和匯總、層次區(qū)域劃分等優(yōu)點(diǎn)。在網(wǎng)絡(luò)中使用OSPF協(xié)議后，大部分路由將由OSPF協(xié)議自行計(jì)算和生成，無須網(wǎng)絡(luò)管理員人工配置，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時，協(xié)議可以自動計(jì)算、更正路由，極大地方便了網(wǎng)絡(luò)管理。但如果使用時不結(jié)合具體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境，不做好細(xì)致的規(guī)劃，OSPF協(xié)議的使用效果會大打折扣，甚至引發(fā)故障。

OSPF協(xié)議是一種鏈路狀態(tài)協(xié)議。每個路由器負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)、維護(hù)與鄰居的關(guān)系，并將已知的鄰居列表和鏈路費(fèi)用LSU(Link State Update)報文描述，通過可靠的泛洪與自治系統(tǒng)AS(Autonomous System)內(nèi)的其他路由器周期性交互，學(xué)習(xí)到整個自治系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);并通過自治系統(tǒng)邊界的路由器注入其他AS的路由信息，從而得到整個Internet的路由信息。每隔一個特定時間或當(dāng)鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時，重新生成LSA，路由器通過泛洪機(jī)制將新LSA通告出去，以便實(shí)現(xiàn)路由的實(shí)時更新。

OSPF的簡單說就是兩個相鄰的路由器通過發(fā)報文的形式成為鄰居關(guān)系，鄰居再相互發(fā)送鏈路狀態(tài)信息形成鄰接關(guān)系，之后各自根據(jù)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(yōu)的加入全局路由表

常見的路由協(xié)議

靜態(tài)路由協(xié)議—static–管理員手工配置，適用于小型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)
動態(tài)路由協(xié)議IGP(內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議):能夠自動地建立自己的路由表，并且能夠根據(jù)實(shí)際情況的變化適時地進(jìn)行調(diào)整

而動態(tài)路由中又有許多的路由協(xié)議

距離矢量型路由協(xié)議(依靠鄰居通告路由給我路由) RIP

OSPF(Open Shortest Path First)：開放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議

IS-IS（Intermediate System-to-Intermediate System）：中間系統(tǒng)到中間系統(tǒng)路由協(xié)議

BGP(Border Gateway Protocol)：邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議

RIP距離矢量型路由協(xié)議

• RIP的基本概念
• 定期更新
• 鄰居
• 廣播更新
• 全路由更新

全路由表更新

RIP的度量值與更新時間

• RIP度量值為跳數(shù)

  最大跳數(shù)為15跳，16跳不可達(dá)

• RIP跟新時間

  每隔30s發(fā)送路由更新新消息，UDP520端口

• RIP路由更新消息

  發(fā)送整個路由表信息

  RIP v1和RIP v2的區(qū)別

  RIP V1RIP v2

  有類路由協(xié)議	無類路由協(xié)議
  廣播更新(255.255.255.255)	組播更新(24.0.0.9)
  不支持VLSM	支持VLSM
  自動路由匯總，不可關(guān)閉	自動匯總可關(guān)閉，可手工匯總
  不支持不連續(xù)子網(wǎng)	支持不連續(xù)子網(wǎng)

  內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議和外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議

  • 自治系統(tǒng)（AS）
  • 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（IGP）
  • 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（EGP）

OSPF的基本概念和工作過程

OSPF(Open Shortest Path First開放式最短路徑優(yōu)先）是一個內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議(Interior Gateway Protocol，簡稱IGP），用于在單一自治系統(tǒng)（autonomous system,AS）內(nèi)決策路由。是對鏈路狀態(tài)路由協(xié)議的一種實(shí)現(xiàn)，隸屬內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（IGP），故運(yùn)作于自治系統(tǒng)內(nèi)部。著名的迪克斯加算法被用來計(jì)算最短路徑樹。OSPF支持負(fù)載均衡和基于服務(wù)類型的選路，也支持多種路由形式，如特定主機(jī)路由和子網(wǎng)路由等

AS（autonomous system，自治系統(tǒng)）

在互聯(lián)網(wǎng)中，一個自治系統(tǒng)(AS)是一個有權(quán)自主地決定在本系統(tǒng)中應(yīng)采用何種路由協(xié)議的小型單位。這個網(wǎng)絡(luò)單位可以是一個簡單的網(wǎng)絡(luò)也可以是一個由一或多個普通的網(wǎng)絡(luò)管理員來控制的網(wǎng)絡(luò)群體，它是一個單獨(dú)的可管理的網(wǎng)絡(luò)單元（例如一所大學(xué)，一個企業(yè)或者一個公司個體）。

一個自治系統(tǒng)將會分配一個全局的唯一的16位號碼，有時我們把這個號碼叫做自治系統(tǒng)號（ASN）

IGP（Interior Gateway Protocol，內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議）

在一個自治系統(tǒng)內(nèi)部使用的路由選擇協(xié)議，包括RIP,OSPF等。

EGP：外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（Exterior Gateway Protocol）

外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（EGP）是一種在自治系統(tǒng)的相鄰兩個網(wǎng)關(guān)主機(jī)間交換路由信息的協(xié)議。 EGP 通常用于在因特網(wǎng)主機(jī)間交換路由表信息。它是一個輪詢協(xié)議，利用 Hello 和 I-Heard-You 消息的轉(zhuǎn)換，能讓每個網(wǎng)關(guān)控制和接收網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性信息的速率，允許每個系統(tǒng)控制它自己的開銷，同時發(fā)出命令請求更新響應(yīng)。路由表包含一組已知路由器及這些路由器的可達(dá)地址以及路徑開銷，從而可以選擇最佳路由。每個路由器每間隔 120 秒或 480 秒會訪問其鄰居一次，鄰居通過發(fā)送完整的路由表以示響應(yīng)，代表協(xié)議是邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（BGP）。

ospf的工作過程

建立鄰居列表

如圖，A通過建立鄰接關(guān)系，學(xué)習(xí)到所有的鏈路狀態(tài)信息，即所有的網(wǎng)段信息。

鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫

A將學(xué)習(xí)到的鏈路狀態(tài)信息存儲在自己的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中。

形成路由表

A的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫通過 Dijkstra算法 算出A到達(dá)每一個地點(diǎn)的最短路徑，形成最短路徑樹。最終生成路由表。

OSPF區(qū)域

OSPF的區(qū)域分為以下5種，不同類型的區(qū)域?qū)τ勺灾蜗到y(tǒng)外部傳入的路由信息的處理方式。

標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域：標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域可以接受任何鏈路更新信息和路由匯總信息。

主干區(qū)域：主干區(qū)域是連接各個區(qū)域的傳輸網(wǎng)絡(luò)，其他區(qū)域都通過主干區(qū)域交換路由信息。主干區(qū)域擁有標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域的所有性質(zhì)。

存根區(qū)域：不接受本地自治系統(tǒng)以外的路由信息，對自治系統(tǒng)以外的目標(biāo)采用默認(rèn)路由0.0.0.0。

完全存根區(qū)域：不接受自治系統(tǒng)以外的路由信息，也不接受自制系統(tǒng)內(nèi)其他區(qū)域的路由匯總信息，發(fā)送到本地區(qū)域外的報文使用默認(rèn)路由0.0.0.0。完全存根區(qū)域是Cisco定義的，是非標(biāo)準(zhǔn)的。

不完全存根區(qū)域（NSAA）：類似于存根區(qū)域，但是允許接收以類型7的鏈路狀態(tài)公告發(fā)送的外部路由信息。

OSPF中的router id

OSPF 路由器 ID 用于唯一標(biāo)識 OSPF 路由域內(nèi)的每臺路由器。一個路由器 ID 其實(shí)就是一個 IP 地址。Cisco 路由器按下列順序根據(jù)下列三個條件確定路由器 ID：

使用通過 OSPF router-id 命令配置的 IP 地址。

如果未配置 router-id，則路由器會選擇其所有環(huán)回接口的最高 IP 地址。

如果未配置環(huán)回接口，則路由器會選擇其所有物理接口的最高活動 IP 地址。

OSPF DR 和 BDR

DR：designated router 指定路由器。
BDR：backup designated router 備份指定路由器。

在一個LAN連接中，OSPF將選舉出一個路由器做為DR，再選舉一個做為BDR，所有其他的和DR以及BDR相連的路由器形成完全鄰接狀態(tài)而且只傳輸LSA(鏈路狀態(tài)通告)給DR和BDR。*

換句話說，在一個OSPF的網(wǎng)絡(luò)中，所有的路由器將被分為兩類：指定路由器(DR/BDR)和非指定路由器(DROTHER)。所有的非指定路由器都要和指定路由器建立鄰居關(guān)系，并且把自己的LAS發(fā)送給DR，而其他的OSPF路由器將不會相互之間建立鄰居關(guān)系。也就是說，OSPF網(wǎng)絡(luò)中，DR和BDR的LSDB(鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫)將會包含有整個網(wǎng)絡(luò)的完整拓?fù)洹

DR從鄰居處轉(zhuǎn)發(fā)更新到另外一個鄰居那里。DR的主要功能就是在一個LAN內(nèi)的所有路由器擁有相同的數(shù)據(jù)庫,而且把完整的數(shù)據(jù)庫信息發(fā)送給新加入的路由器。路由器之間還會和LAN內(nèi)的其他路由器(非DR/BDR,即DROTHERs)維持一種部分鄰居關(guān)系(two-way adjacency)。OSPF的鄰接一旦形成以后,會交換LSA來同步LSDB,LSA將進(jìn)行可靠的洪泛。

當(dāng)選舉DR/BDR的時候要比較hello包中的優(yōu)先級priority(設(shè)置命令route(config-if)#ip ospf cost {priority} 0~255),優(yōu)先級最高的為DR，次高的為BDR。不作修改默認(rèn)端口上的優(yōu)先級都為1，在優(yōu)先級相同的情況下比較Router ID，RID最高者為DR，次高者為BDR，當(dāng)你把相應(yīng)端口優(yōu)先級設(shè)為0時，OSPF路由器將不能再成為DR/BDR，只能為DROTHER。

在使用默認(rèn)優(yōu)先級的OSPF的DR選舉中，所有的路由器之間會交換自己的ROUTER-ID來確定DR。ROUTER-ID可以手工指定。如果沒有手工指定ROUTER-ID的話，那么路由器會先看自己有沒有環(huán)回接口(Loopback)，如果有環(huán)回接口，則使用環(huán)回接口上的IP地址作為自己的ROUTER-ID。如果沒有環(huán)回接口的話，則會去比較自己所有物理接口上的IP地址，并從中選擇最大的一個IP地址作為自己的ROUTER-ID來參與DR的選舉。*

DR和BDR的選舉就可以用以下的方式來決定

1如果有手工指定的ROUTER-ID，則使用該ROUTER-ID參與選舉；

2如果沒有手工指定的ROUTER-ID，則看自己有沒有Loopback接口，有則使用Loopback接口上的IP作為ROUTER-ID參與選舉；

3如果沒有Loopback接口，則比較所有的物理接口，并使用其中最大的IP作為ROUTER-ID參與選舉；

4所有的OSPF路由器交換自己的ROUTER-ID，具有所有ROUTER-ID中最大一個的路由器將作為DR，具有次大ROUTER-ID的路由器則成為BDR。*

選舉DR/BDR規(guī)則

當(dāng)選舉DR/BDR的時候要比較hello包中的優(yōu)先級（priority：設(shè)置命令 route（config-if）#ip ospf cost {priority} 0~255），優(yōu)先級最高的為DR，次高的為BDR.不作修改默認(rèn)端口上的優(yōu)先級都為1，在優(yōu)先級相同的情況下比較Router ID，RID最高者為DR，次高者為BDR，當(dāng)你把相應(yīng)端口優(yōu)先級設(shè)為0時，OSPF路由器將不能再成為DR/BDR，只能為DROTHER.

鏈路狀態(tài)信息的傳播 （在本區(qū)域內(nèi)，骨干區(qū)域0，區(qū)域有2的32次方個，所有常規(guī)區(qū)域必須和骨干區(qū)域直接相連，除非開隧道OSPF虛電路）

DR/BDR選舉完成后，DROTHER就只和DR/BDR邏輯上形成鄰居關(guān)系， DROTHER組播鏈路狀態(tài)信息LSU到ALLDOTHER地址224.0.0.6，而只有DR/BDR監(jiān)聽該地址。而DR組播泛洪LSU的hello包到224.0.0.5，DROTHER監(jiān)聽該地址，以使所有非DR/BDR的OSPF路由器跟蹤其它鄰居的信息。

這樣做的好處，減少OSPF網(wǎng)絡(luò)中的鏈路狀態(tài)更新包，減少泛洪，降低路由協(xié)議本身占用鏈路帶寬，并有效的避免了距離矢量路由協(xié)議如RIP中的環(huán)路等問題。

OSPF的度量值為COST

cost=10^8/BW

最短路徑是基于接口指定代價（COST）計(jì)算

BW：帶寬

cost值越低，說明帶寬越高，代價越小，路徑越短

OSPF的包類型

OSPF的包類型描述

Hello包	用于發(fā)現(xiàn)和維持鄰居關(guān)系，選舉DR 和BDR
數(shù)據(jù)庫描述包（DBD）	用于向鄰居發(fā)送摘要信息以同步鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫
鏈路狀態(tài)請求包（LSR）	在路由器收到包含新信息的DBD后發(fā)送，用于請求更詳細(xì)的信息
鏈路了狀態(tài)更新包（LSU）	收到LSR后發(fā)送鏈路狀態(tài)通告（LSA），一個LSU數(shù)據(jù)包可能包含幾個LSA
鏈路狀態(tài)確認(rèn)包（LSAck）	確認(rèn)已經(jīng)收到LSU，每個LSA需要被分別確認(rèn)

OSPF鄰接關(guān)系

OSPF鄰接關(guān)系的建立（7個狀態(tài)）

狀態(tài)描述

Down狀態(tài)	鄰居狀態(tài)的初始狀態(tài)，是指過去的的Dead-Intterval時間內(nèi)沒有收斂的對方Hello，
Init狀態(tài)（初始化狀態(tài)）	Down狀態(tài)的端口接收到Hello信息后，自動激活init狀態(tài)，此時，只能接收Hello包，不能發(fā)送Hello包
2-Way狀態(tài)	route系統(tǒng)加載完成后從Init狀態(tài)進(jìn)入2-Way狀態(tài)。2-Way狀態(tài)中既可以接收Hello包也可以發(fā)送Hello包（選舉出兩個最大的Router ID，但是并不會確定主從路由身份）
ExStart狀態(tài)(準(zhǔn)啟動狀態(tài))	確定主從路由身份。即確定DR和BDR身份。
Exchange狀態(tài)	交換DBD信息庫，同時接收到后也會有LSACK包。
Loading狀態(tài)	最繁忙狀態(tài)，包的種類最多，有LSR,LSU（包含多個LSA），LSACK，形成的路由表
Full 狀態(tài)	穩(wěn)定狀態(tài)開始轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包

OSPF建立鄰居的條件

1、ROUTER ID不能相同; 2、HELLO時間必須一致; 3、DEAD時間必須一致; 4、區(qū)域ID必須相同; 5、認(rèn)證必須相同; 6、STUB標(biāo)志位必須相同(直連路由器特殊區(qū)域要求-致) ; 7、三層MTU不匹配無法形成鄰接關(guān)系(一 邊是EXSTART,- 邊是EXCHANGE)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的OSPF动态路由协议（了解ospf，RIP协议，外部网关协议内部网关协议，ospf工作过程，选举过程，ospf邻居关系7个状态）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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