OSPF(Open Shortest Path First)

一、概述

     路由协议OSPF全称为Open Shortest Path First，也就开放的最短路径优先协议，由于OSPF是由IETF开发的，因此全部厂商均可以用。

     OSPF的流量使用IP协议号89。

     OSPF对网络没有跳数限制，支持 Classless Interdomain Routing (CIDR)和Variable-Length Subnet Masks (VLSMs)，没有自动汇总功能，能够手动汇总。

     OSPF并不会周期性更新路由表，而采用增量更新，即只在路由有变化时，才会发送更新，而且只发送有变化的路由信息；事实上，OSPF是间接设置了周期性更新路由的规则，由于全部路由都是有刷新时间的，当达到刷新时间阀值时，该路由就会产生一次更新，默认时间为1800秒，即30分钟，因此OSPF路由的按期更新周期默认为30分钟。

     OSPF全部路由的管理距离(Ddministrative Distance)为110，OSPF只支持等价负载均衡。

     OSPF是典型的链路状态路由协议，路由器之间交换的并非路由表，而是链路状态，OSPF经过得到网络中全部的链路状态信息，从而计算出到达每一个目标精确的网络路径。

二、OSPF术语

      Router-ID

           RID是路由器在ospf中的惟一标识，选举原则，思科会自动在全部环回口中选择最大的IP，作RID，若是没有环回口，则选择活动的物理口IP最大的一个。同时也能够手动指定。

           RID绝对不能够重名，不然路由器收到的链路状态，就没法确认发起者的身份。

           注：若是一台路由器收到一条链路状态，没法到达该Router-ID的位置，就没法到达链路状态中的目标网络，Router-ID只在OSPF启动时计算，或者重置OSPF进程后计算。

      COST

           OSPF会自动计算接口上的Cost值，但也能够经过手工指定该接口的Cost值，手工指定的优先于自动计算的值。

           OSPF计算的Cost，一样是和接口带宽成反比，带宽越高，Cost值越小。到达目标相同Cost值的路径，能够执行负载均衡，最多6条链路同时执行负载均衡。

      链路状态LSA

           链路状态（LSA）就是OSPF接口上的描述信息,例如接口上的IP地址，子网掩码，网络类型，Cost值等等，由于ospf路由器之间交换的并非路由表，而是链路状态信息。

      OSPF区域

           由于OSPF路由器之间会将全部的链路状态（LSA）相互交换，绝不保留，当网络规模达到必定程度时，LSA将造成一个庞大的数据库，势必会给OSPF计算带来巨大的压力；为了可以下降OSPF计算的复杂程度，缓存计算压力，OSPF采用分区域计算，将网络中所

有OSPF路由器划分红不一样的区域，每一个区域负责各自区域精确的LSA传递与路由计算，而后再将一个区域的LSA简化和汇总以后转发到另一个区域，这样一来，在区域内部，拥有网络精确的LSA，而在不一样区域，则传递简化的LSA。

           OSPF的区域0就是全部区域的核心，称为BackBone 区域（骨干区域），而其它区域称为Normal 区域（常规区域），在理论上，全部的常规区域应该直接和骨干区域相连，常规区域只能和骨干区域交换LSA，常规区域与常规区域之间即便直连也没法互换LSA。

       Internal Router（IR）

           路由器全部接口都属于同一个区域。

       Area Border Router （ABR）

           一台OSPF路由器属于多个区域，即该路由器的接口不都属于一个区域。

      Autonomous System Boundary Router （ASBR）

           一台OSPF路由器将外部路由协议重分布进OSPF

            注：

              ★一台路由器能够运行多个OSPF进程，不一样进程的OSPF，可视为没有任何关系，如须要得到相互的路由信息，须要重分布。

              ★每一个OSPF进程能够有多个区域，而路由器的链路状态数据库是分进程和分区域存放的。

       DR/BDR  

            当多台OSPF路由器连到同一个多路访问网段时， 经过在多路访问网段中选择出一个核心路由器，称为DR（Designated Router），网段中全部的OSPF路由器都和DR互换LSA，这样一来，DR就会拥有全部的LSA，而且将全部的LSA转发给每一台路由器；DR就像

是该网段的LSA中转站，全部的路由器都与该中转站互换LSA，若是DR失效后，那么就会形成LSA的丢失与不完整，因此在多路访问网络中除了选举出DR以外，还会选举出一台路由器做为DR的备份，称为BDR（Backup Designated Router），BDR在DR不可用时，代替

DR的工做，而既不是DR，也不是BDR的路由器称为Drother，事实上，Dother除了和DR互换LSA以外，同时还会和BDR互换LSA。

            选举原则:

               首先比较优先，选举优先级最高的成为DR，优先级数字越大，表示优先级越高，被选为DR的概率就越大，次优先级的为BDR，优先级范围是0-255，默认为1，优先级为0表示没有资格选举DR和BDR。

               其次比较RID，若是在优先级都相同的状况下，Route-Id 最大的成为DR，其次是BDR，数字越大，被选为DR的概率就越大。

             注：★ Drother路由器将数据包发向目标地址224.0.0.6，只能被DR和BDR接收，其它Drother不能接收；而DR和BDR将数据包发向目标地址224.0.0.5，能够被全部路由器接收。

三、OSPF数据报

         Hello

              创建和维护OSPF邻居。

         DBD

             交换LSDB的摘要信息 

         LSR

              请求某条特定的LSA信息

         LSU

              发送给邻居，邻居所请求的LSA

         LSACK

               用于肯定LSA的接受

四、OSPF启动状态

        Down →   路由器刚刚启用OSPF进程，Hello包还没收到，在此进程，能够向外发送Hello包，以试图发现邻居。

        Attempt →非广播多路访问中，有这个状态，须要手动指定邻居

        Init →只是OSPF路由器一方收到了另外一方的Hello，但并无双方都交换Hello，也就是对方的Hello中尚未将本身列为邻居。

        Two-way →双方都已经交换了Hello信息，而且从Hello中看到对方已经将本身列为邻居，而且若是是须要选举DR和BDR的话,也已经选举出来，但OSPF邻居之间并不必定就会交换LSA，若是不须要交换LSA，则永远停留在此状态，若是须要造成邻接并互相交换LSA，则状态继续往下进行，（好比Drother与Drother之间将永远停留在Two-way状态，由于Drother与Drother之间不须要交换LSA。）

        Exstart →在邻居之间交换完整的LSA以前，会先发送DBD，LSR，谁先发，谁后发，须要肯定顺序，在此阶段，就是肯定邻居的主从关系（Master---slave），由主路由器向从路由器发送信息。

           注：在任何网络环境下，OSPF在交换LSA以前，都须要肯定主从关系。

        Exchange → 交换DBD的过程，发送LSR。

        Loading →邻居收到LSR，回复LSU。

        Full→表示数据库已经同步，数据库状态变成了收敛，但路由表却还在计算当中。

          注：除了Two-way和Full这两个状态，邻居停留在任何状态，都是不正常。

五、OSPF网络类型

       OSPF在运行时，必须考虑链路层的类型，称为OSPF网络类型，网络类型可分为以下几种：

              点到点

              点到多点

              广播

              非广播多路访问

        因为不一样的网络类型，将会影响到OSPF的Hello时间与Dead时间，关系到DR与BDR的选举与否，影响到OSPF邻居是自动创建仍是手工创建，总结以下表：

        

网络类型	Hello时间	选举DR/BDR	邻居创建方式
点到点 （Point-To-Point）	10秒	否	自动
点到多点 （Point-To-Multipoint）	30秒	否	自动
广播 （Broadcast ）	10秒	是	自动
非广播 （Non-Broadcast ）	30秒	是	手工
点到多点非广播 （Point-To-Multipoint Non-Broadcast）	30秒	否	手工

 

         注★OSPF邻居的成功创建，并不要求双方网络类型一致，但双方网络类型不一致，将可能致使链路状态数据库中的条目没法进入路由表。

 六、OSPF LSA类型

        类型 1  （Router Link）

             任何一台路由器都会产生，每台路由器的每一个接口，都由本身的链路状态，即便有多个OSPF接口，也只有一条1类LSA，由于全部接口的链路状态会打包成一条1类LSA。

        类型 2  （Network Link）

              只有在选举DR/BDR的网络类型中才会产生，并却只有DR产生。

        类型 3  （Summary Link）

              类型3的LSA就是将一个区域的LSA发向另外一个区域时的汇总和简化，ABR其实就是将LSA 1汇总和简化，变成LSA 3后再发到另外一个区域的。

        类型 4  （ASBR Summary Link）

              ABR产生，主要告诉其它区域如何前往ASBR，泛洪范围ABR链接的其余区域

        类型 5  （External Link）

              ASBR产生，用于通告前往自治域系统外部的路由，并传遍整个ospf自主系统，泛洪范围整个自治域

        类型 7  （NSSA Link）

               NSSA将外部路由重分布进OSPF时，路由信息使用类型7来表示，LSA 7由NSSA区域的ASBR产生，LSA 7也只能在NSSA区域内传递，若是要传递到NSSA以外的其它区域，须要同时链接NSSA与其它区域的ABR将LSA 7 转变成LSA 5后再转发。