OSPF網絡入門級路由協議超詳細介紹（一）

目錄：

一．OSPF的定義

二．OSPF 的應用環境

三．OSPf的五大區域

四．OSPF的4種路由類型

五．OSPF的五大數據包類型

六．OSPF的七種狀態

七．OSPF的四種網絡類型

八．OSPF的六種LSA

一．OSPF的定義

1. OSPF路由協議是一種典型的鏈路狀態（Link-state）的路由協議，一般用于同一個路由域內。
   2.在這里，路由域是指一個自治系統（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。
   

   3. 在這個AS中，所有的OSPF路由器都維護一個相同的描述這個AS結構的數據庫，該數據庫中存放的是路由域中相應鏈路的狀態信息，OSPF路由器正是通過這個數據庫計算出其OSPF路由表的。
      

   4.作為一種鏈路狀態的路由協議，OSPF將鏈路狀態廣播數據包LSA（Link State Advertisement）傳送給在某一區域內的所有路由器，這一點與距離矢量路由協議不同。運行距離矢量路由協議的路由器是將部分或全部的路由表傳遞給與其相鄰的路由器。
   5.OSPF的工作過程：
   

二．OSPF的應用環境

1.從以下及方面考慮OSPF的使用

• 網絡規模
• 網絡拓撲
• 其他特殊要求
• 路由器自身要求

  2.OSPF的特點

• 可適應大規模網絡
• 路由變化收斂速度快
• 無路由環路
• 支持變長子網掩碼VLSM
• 支持區域劃分
• 支持一組播地址發送協議

3.OSPF與RIP的比較

三．OSPF的五大區域

1.OSPF區域的意義：

• 為了適應大型的網絡，OSPF在AS內劃分多個區域
• 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可以表示成一個十進制的數字
• 也可以表示成一個IP

3.區域的類型

• 骨干區域
  骨干區域的區域ID為Area 0，負責區域間路由信息傳播
• 標準區域
  當區域缺少自定時，它被認為是普通區域
• 末梢區域 （STUB）
  一個不允許AS外部LSA在器內部泛洪的區域
• 存末梢區域（Totally Stubby）
  即完全末梢區域，是區域內最受限制的形式
• 非存末梢區域 （NSSA）
  允許一些外部路由器通告到OSPF自主系統內部，而同時保留自主系統的區域部分的STUB的特征

四．OSPF的4種路由類型

1.Router ID：OSPF區域內唯一表示路由器的IP地址

2.Router ID選取規則：

• 選取路由器lookback接口上數值最高的IP地址
• 如果沒有lookback接口，在物理端口中選取IP地址最高的
• 也可以使用router-id命令指定Router ID

3.4種類型：

• DR（主內部路由器）

在一個廣播性的、多接入的網絡（例如Ethernet、TokenRing及FDDI環境）中，存在一個指定路由器（Designated Router）
指定路由器主要在OSPF協議中完成如下工作：指定路由器產生用于描述所處的網段的鏈路數據包—network link，該數據包里包含在該網段上所有的路由器，包括指定路由器本身的狀態信息。指定路由器與所有與其處于同一網段上的OSPF路由器建立相鄰關系。由于OSPF路由器之間通過建立相鄰關系及以后的flooding來進行鏈路狀態數據庫是同步的，因此，我們可以說指定路由器處于一個網段的中心地位。

• BDR （副內部路由器）

BDR在DR發生故障后能自動替代DR的所有工作

• ABR （區域邊界路由器）

當一個路由器與多個區域相連時，我們稱之為區域邊界路由器。區域邊界路由器運行與其相連的所有區域定義的OSPF運算法則，具有相連的每一個區域的網絡結構數據，并且了解如何將該區域的鏈路狀態信息廣播至骨干區域，再由骨干區域轉發至其余區域。

• ASBR （AS邊界路由器）

AS邊界路由器是與AS外部的路由器互相交換路由信息的OSPF路由器，該路由器在AS內部廣播其所得到的AS外部路由信息；這樣AS內部的所有路由器都知道至AS邊界路由器的路由信息。AS邊界路由器的定義是與前面幾種路由器的定義相獨立的，一個AS邊界路由器可以是一個區域內部路由器或是一個區域邊界路由器。

4.DR和BDR的選舉方法：

1.自動選舉DR和BDR
網段上Router ID最大的路由器將被選舉為DR，第二大的將被選舉為BDR
2.手工選舉DR和BDR
優先級范圍是0-255，數值越大，優先級越高，默認為1
如果優先級相同，則需要比較Router ID
如果路由器的優先級被設置為0，他將不參與DR和DBR的選舉

5.注意：

路由器的優先級可以影響一個選舉過程，但是它不能強制跟換已經存在的DR或BDR路由器

6.OSPF的組播地址：

• 224.0.0.5
• 224.0.0.6

7.OSPF的度量值

• OSPF的度量值為COST
• COST=10的8次方/BW（帶寬）
• 最短路徑是基于接口指定的代價（cost）計算的

五．OSPF的五大數據包類型

1.OSPF數據包：

• 承載在IP數據包內，使用協議號89

  OSPF的包類型

• Hello包：用于發現和維持鄰居關系，選舉DR和BDR
• DBD數據庫描述包：用于向鄰居發送摘要信息以同步鏈路狀態數據庫
• LSR 鏈路狀態請求包：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
• LSU 鏈路狀態更新包：收到LSR后發送鏈路狀態通告（LSA），一個LSU數據包可能包含幾個LSA
• LSAck 鏈路狀態確認包 ：確認已經收到LSU，每個LSA需要被分別確認

六．OSPF的七種狀態

1.DOWN狀態

沒有啟用OSPF的狀態：
鄰居失效后變為該狀態

2.INIT狀態

初始化狀態：
第一次收到對端發來的hello包（包含對端route-id）時，將對端的狀態設置為init

3.2-WAY狀態 （選舉DR BDR，但不確認）

鄰居狀態：
相互間周期發送hello的狀態（雙方建立會話）

4.EXSTART狀態 （確認DR BDR）

交換信息的初始化狀態：
發送DBD（包含本地的LSA的摘要信息）報文，選舉主從路由器（利用HELLO報文中的ID和優先權來進行選舉，不允許搶占，DR沒了，DBDR才能上）

5.EXCHANGE狀態

交換信息的狀態：
該狀態下，相互間發送DBD，告知對端本地所有的LSA的目錄；同時，可以發送 LSR,LSU,LSACK來學習對端的LSA

6.LOADING狀態

加載狀態（沒有學習完的狀態）：
發送LSR,LSU,LSACK，專門學習對端的LSA的詳細信息

7.FULL狀態

鄰接狀態（學習完的狀態）：
彼此的LSDB同步，即所有的LSA相同

七．OSPF的四種網絡類型

1.點到點網絡（Point-to-Point）

2.廣播多路訪問網絡（Broadcast MultiAccess ，BMA）

3.非廣播多路訪問網絡（None Broadcast MultiAcess,NBMA ）

4.點到多點網絡 （Point-to-Multipoint）

八.OSPF的6種LSA

1.TYPE1：
路由器LSA：由區域內的路由器發出的

2.TYPE2：
網絡LSA：由區域內的DR發出的

3.TYPE3：
網絡匯總LSA：SBR發出的，其他區域的總匯總鏈路通告

4.TYPE4：
ASBR匯總LSA：ABR發出的，用于通告ASBR信息

5.TYPE5：
AS外部LSA：ASBR發出的，用于通告外部路由

6.TYPE7：
NSSA外部LSA：NSSA區域內的ASBR發出的，用于通告本區域的外部路由
類型1的外部路徑（Type 1 external path，E1）
類型2的外部路徑（Type 2 external path，E2）

7.每一種區域中允許泛洪的LSA

九.路由重分發

1.一個單一IP路由協議是管理網絡中IP路由的首選方案
2.Cisco IOS 能執行多個路由協議，每一個路由協議和該路由協議所服務的網絡屬于同一個自治系統
3.Cisco IOS 使用路由重分發特性以交換不同協議創建的路由信息
4.路由重分發的考慮：
度量值
管理距離

5.重分發到OSPF域中路由的路徑類型

十.虛鏈路

1.定義：

• 指一條通過一個非骨干區域連接到骨干區域的鏈路

2.目的：

• 通過一個非骨干區域連接一個區域到骨干區域
• 通過一個非骨干區域連接一個分段的骨干區域

3.配置虛鏈路的規則及特點

• 虛鏈路必須配置在兩臺ABR路由器之間
• 傳送區域不能是一個末梢區域
• 虛鏈路的穩定性取決于其經過的區域的穩定性
• 虛鏈路有助于提供邏輯冗余

十一.相關配置代碼