鏈路狀態(tài)路由算法（LS算法）

工作原理

• 每個路由器將自己的鏈路狀態(tài)信息洪泛到網(wǎng)絡(luò)上的所有路由器。tips:（每個路由器都洪泛會給網(wǎng)絡(luò)帶來負(fù)擔(dān)）
• 每個路由器最終會知道整個網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（LSDB）。
• 每個路由器使用Dijkstra最短路徑算法計算本路由器到其他路由器的最短路徑，更新路由表。
• 路由器的鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時會繼續(xù)洪泛自身的鏈路狀態(tài)信息到其他路由器。
  鏈路與鏈路狀態(tài)
  鏈路的本質(zhì)上是路由器上的一個接口
  鏈路狀態(tài)是有關(guān)各條鏈路的狀態(tài)信息
  
  鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)包洪泛
  路由器一旦接收到來自相鄰路由器的LSP，立即將該LSP從除接收該LSP的接口以外的所有接口發(fā)出

Dijkstra算法（直接見圖）

Dijkstra算法分析
算法復(fù)雜度：n個節(jié)點

• 每次迭代需要檢查不在N的節(jié)點
• 最差的復(fù)雜度：n*（n - 1）/2次比較：O(n^2)
• 平均的復(fù)雜度：O(nlogn)
  路由振蕩
• 假設(shè)，link cost = amount of carried traffic（鏈路代價與流量和有關(guān)），且鏈路代價的具有方向性，LS算法可能會讓分組一會逆時針轉(zhuǎn)發(fā)，一會順時針轉(zhuǎn)發(fā)，形成振蕩。
• 本質(zhì)：同時執(zhí)行最短路徑算法導(dǎo)致路由振蕩，可以采用隨機數(shù)解決同時問題

OSPF協(xié)議

概述

• Open Shortest Path First，開放式最短路徑優(yōu)先路由協(xié)議
• 鏈路狀態(tài)路由算法，無路由自環(huán)
• 用于AS內(nèi)部，屬于IGP
• 使用區(qū)域劃分，適用于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)
• 支持VLSM和CIDR
• 使用組播方式發(fā)送協(xié)議報文
• 支持驗證
• OSPF是基于IP的，協(xié)議號為89
• OSPF是典型的停止等待協(xié)議，自身實現(xiàn)了可靠傳輸

路由器標(biāo)識（Router ID）

• 用于唯一確定OSPF路由器
• 一個32位的無符號整數(shù)，整個自治系統(tǒng)內(nèi)唯一
• 若不手動配置，一般取該路由器的所有接口的IP地址的最大值（loopback地址優(yōu)先）

OSPF的鏈路代價
一條OSPF鏈路的代價定義為：10^8/BandWidth
一條OSPF路由的代價為其經(jīng)過的所有鏈路代價的總和

OSPF規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)類型

網(wǎng)絡(luò)類型舉例

廣播	以太網(wǎng)
非廣播多路訪問NBMA	幀中繼、X.25
點到點	PPP，HDLC
點到多點	多個點到點鏈路的集合

全連通網(wǎng)絡(luò)的處理
選取DR和BDR
DR：指定路由器 （村長）
BDR：備份指定路由器 （副村長）
DR負(fù)責(zé)通告路由
BDR備份

選取規(guī)則
選取優(yōu)先級最大的
選取router id 最大的

選取方式
投票制和終身制

OSPF的數(shù)據(jù)包格式

ODPF包類型描述

Hello （不需要確認(rèn)）	用戶鄰居路由器之間建立和維護(hù)鄰接關(guān)系
數(shù)據(jù)庫描述包DBD	描述每臺OSPF路由器的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容
鏈路狀態(tài)請求包LSR	請求鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的部分內(nèi)容
鏈路狀態(tài)更新包LSU	傳送鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)通告LSA給鄰居路由器
鏈路狀態(tài)確認(rèn)包LSAck（不需要確認(rèn)）	確認(rèn)鄰居發(fā)過來的LSA已經(jīng)收到

OSPF劃分區(qū)域
目的：減少洪泛的范圍

工作方式：

• 同一個區(qū)域內(nèi)部路由器之間使用鏈路狀態(tài)算法，洪泛的范圍限于一個區(qū)域內(nèi)部。
• 不同區(qū)域之間的路由通過ABR（區(qū)域邊界路由器）負(fù)責(zé)通告（距離矢量算法）
• 必須要有骨干區(qū)域（area 0)，且所有區(qū)域應(yīng)當(dāng)和骨干區(qū)域物理上直連，保證不會出現(xiàn)路由環(huán)路問題。
• 區(qū)域劃分可以和IP地址結(jié)合在ABR上通告匯總的路由。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的链路状态路由协议与OSPF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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