13、OSPF協(xié)議工作過程

概述與工作過程OSPF前言

RIP是一種基于距離矢量算法的路由協(xié)議，存在著收斂慢、易產(chǎn)生路由環(huán)路、可擴(kuò)展性差等問題，目前已逐漸被OSPF取代。開放式最短路徑優(yōu)先OSPF（OpenShortestPathFirst）協(xié)議是IETF定義的一種基于鏈路狀態(tài)的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議。OSPF(OpenShortestPathFirst)開放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議OSPF屬于鏈路狀態(tài)協(xié)議,基于鏈路狀態(tài)算法。是一個內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議。OSPF直接運行于IP協(xié)議之上，使用IP協(xié)議號89FrameChecksumOSPFProtocolPacketIPPacketHeaderLinkLayerHeaderIP協(xié)議號為89OSPF概述1快速收斂：快速擴(kuò)散鏈路狀態(tài)更新并同步計算路由表；無路由環(huán)路：最短路徑優(yōu)先（SPF）算法；完全無類別：支持可變長子網(wǎng)掩碼（VLSM）和無類域間路由（CIDR）；減少所需的網(wǎng)絡(luò)帶寬：采用觸發(fā)更新機(jī)制；支持接口的包認(rèn)證：確保路由計算的安全性；使用組播方式發(fā)送更新：減小了對非相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的干擾。OSPF概述1路由器ID即RouterID，它是唯一標(biāo)識運行OSPF協(xié)議的一臺路由器，經(jīng)常設(shè)置為掩碼為32bits的IP主機(jī)地址。產(chǎn)生方法：

手工指定：通過命令router-idip-address設(shè)置，一般指定邏輯的環(huán)回口地址（環(huán)回口地址的穩(wěn)定性）

自動產(chǎn)生：環(huán)回口地址——如果沒有手工指定，則選擇環(huán)回口IP地址；如果有多個環(huán)回口，則比較IP地址大的作為RouterID；

物理接口IP地址——如果沒有創(chuàng)建環(huán)回口，則選用物理接口IP地址，如果有多個IP地址，則同樣選擇IP地址最大的作為RouterID。OSPF的關(guān)鍵概念2鄰居表（NeighborDatabase）：包括所有建立聯(lián)系的鄰居路由器。鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫（鏈路狀態(tài)表、拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫）（LinkStateDataBase）：包含了網(wǎng)絡(luò)中所有路由器的鏈接狀態(tài)。它表示著整個網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。同區(qū)域內(nèi)的所有路由器的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫都是相同的。路由表(RoutingTable)：也稱轉(zhuǎn)發(fā)表，在鏈路狀態(tài)表的基礎(chǔ)之上，利用SPF算法計算而來。OSPF的關(guān)鍵概念21、鄰居發(fā)現(xiàn)階段2、建立鄰接關(guān)系3、鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫同步4、路由計算OSPF的工作過程3泛洪LSALSDBRTA生成的LSARTB生成的LSARTC生成的LSARTD生成的LSARTARTBRTCRTDSPF算法計算路由最短路徑樹目的網(wǎng)段下一跳開銷.................................................................IP路由表我有三個鄰居RTARTBRTDRTC(RouterID=1.1.1.1)(RouterID=2.2.2.2)(RouterID=4.4.4.4)(RouterID=3.3.3.3)OSPF的工作過程：鄰居發(fā)現(xiàn)階段3小王小一小二小三小王小一你好啊(1)你好，我叫小王小王小一你好啊(2)你好，小王，我叫小一嘻嘻嘻，我有3鄰居(3)鄰居關(guān)系建立完成OSPF的工作過程：鄰居發(fā)現(xiàn)階段3Helloafadjfjorqpoeru39547439070713HelloADECBOSPF的工作過程：鄰居發(fā)現(xiàn)階段3HelloRouterPriorityDesignatedRouterBackupDesignatedRouterHelloIntervalRouterDeadIntervalOptionsNetwork

MaskNeighborEthernet10.1.1.110.1.1.210.1.1.310.1.1.4RTA我有三個鄰居鄰接關(guān)系指通過交互之后，彼此都有對方路由信息。形成鄰居關(guān)系的路由器但不一定會有鄰接關(guān)系。

OSPF的工作過程：建立鄰接關(guān)系3Ethernet10.1.1.110.1.1.210.1.1.310.1.1.4RTABDRDR我有三個鄰居，但是只有兩個鄰接指定路由器（DesignatedRouter，DR）備用指定路由器（BackupDesignatedRouter，BDR）DRother一個既不是DR也不是BDR的路由器則被稱之為DRother，在鄰接關(guān)系建立過程當(dāng)中，DRother只與DR和BDR形成鄰接關(guān)系并交換鏈路狀態(tài)信息以及路由信息DR和BDROSPF的工作過程：建立鄰接關(guān)系3DRandBDR每個網(wǎng)段都會選出DR和BDR然后，每個Router都會和DR，BDR建立鄰接關(guān)系DRBDROSPF的工作過程：建立鄰接關(guān)系3DR&BDRBDRDRRTARTBRTCRTD可以減少廣播型網(wǎng)絡(luò)中的鄰接關(guān)系的數(shù)量。鄰居OSPF的工作過程：建立鄰接關(guān)系3RTARTBRTCRTDRTERTCRTDRTARTBRTERTCRTDRTARTBRTE圖2：沒有選舉DR時的鄰接關(guān)系圖3：選舉DR后的鄰接關(guān)系DR圖1：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)BDROSPF的工作過程：建立鄰接關(guān)系3DR&BDR選舉DR是基于端口的路由器優(yōu)先級的值進(jìn)行選舉的。DR(Priority=255)RTARTBRTC(Priority=1)(Priority=1)BDROSPF的工作過程：建立鄰接關(guān)系3DR選舉原則：第一條：比較路由器的優(yōu)先級，具有最高優(yōu)先級的路由器將成為DR，次高的成為BDR。

優(yōu)先級值范圍0—255，默認(rèn)為1，0表示不參加選舉第二條：如果路由器的優(yōu)先級相同，則比較RouterID，RouterID最大的作為DR。OSPF的工作過程：建立鄰接關(guān)系3DR（村長）的選舉過程（1）登記選民本村的18歲以上公民；本網(wǎng)段的OSPF路由器；（2）登記候選人本村內(nèi)的30歲以上公民；本網(wǎng)段的priority>0的OSPF路由器；（3）競選演說所有的候選人都認(rèn)為自己應(yīng)該當(dāng)村長；所有的priority>0的OSPF路由器都認(rèn)為自己是DR（4）投票選競選演講最好的；選priority值最大的，若priority值相等，選RouterID最大的；OSPF的工作過程：建立鄰接關(guān)系3選舉制{民主！}DR是各路由器選出來的，而非人工指定的；終身制{穩(wěn)定壓倒一切！}DR一旦當(dāng)選，除非路由器故障，否則不會更換；即便新加入一臺優(yōu)先級比DR高的路由器，也不更換！世襲制{快速響應(yīng)！}DR選出的同時，也選出BDR（BackupDesignatedRouter）來。DR故障后，由BDR自動代替DR成為新的DR；因為重新選舉會造成新的一輪的同步；OSPF的工作過程：建立鄰接關(guān)系3鄰居狀態(tài)機(jī)：DownInitExStartLoadingFull鄰居鄰接2-WayExchangeAttemptOSPF的工作過程：建立鄰接關(guān)系3在建立鄰接關(guān)系以后，發(fā)布LSA（LinkStateAdvertisement鏈路狀態(tài)廣告）來交互鏈路狀態(tài)信息，通過獲得對方LSA同步OSPF區(qū)域內(nèi)的LSDB。LSALSDBRTA生成的LSARTB生成的LSARTC生成的LSARTD生成的LSARTARTBRTCRTDOSPF的工作過程：鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫同步階段31、計算路由器之間每段鏈路開銷，即cost值，計算公式是10^8/帶寬。2、利用SPF算法以自身為根節(jié)點計算出一顆最短路徑樹。3、計算完成之后，將開銷最低的路徑寫入路由表當(dāng)中。OSPF的工作過程：路由計算階段3LSDBLSAofRTALSAofRTBLSAofRTCLSAofRTD(2)每臺路由器的LSDB(3)由鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫生成帶權(quán)有向圖C