OSPF 开放式最短路径优先协议

技术产生原因：因为RIP存在不足

OSPF优点：

RIPV2和OSPFV2比较：

相同点：

不同点：

OSPF的结构化部署 --- 区域划分

区域划分的主要目的：

区域边界路由器 --- ABR ：

区域划分的要求：

OSPF的数据包（共5个）

RID：

RID的生成方式：

OSPF的状态机：

OSPF的工作过程

邻居表：

数据库表：

关系选举：

条件匹配

结构突变情况：

OSPF的基本配置

1，启动OSPF进程

2，创建区域

3，宣告

路由相关信息：

拓展配置

技术产生原因：因为RIP存在不足

OSPF存在3个版本：

OSPFV1（实验室阶段就夭折了）

OSPFV2 --- 适用IPV4

OSPFV3 --- 适用IPV6

OSPF优点：

1，OSPF本身是链路状态型协议，所以，计算出的路径不会存在环路；并且使用带宽作为选

路依据，所以，在选路的角度上优于RIP；

2，OSPF的计时器时间也短于RIP，所以，收敛速度会快于RIP；

3，因为OSPF协议传递的是LSA信息，所以，单个数据包的资源占用远大于RIP；但是，因为

RIP存在30S一次的周期更新，而OSPF并没有如此高频率的周期更新，并且，OSPF协议存在

许多针对资源占用的优化措施，所以，从整体的角度看，OSPF资源占用上应该小优于RIP。

RIPV2和OSPFV2比较：

相同点：

1，OSPFV2和RIPV2一样，都是无类别的路由协议，都支持VLSM和CIDR；

2，OSPFV2和RIPV2一样，都是使用组播发送数据；

组播地址：

RIPV2 --- 224.0.0.9

OSPFV2 --- 224.0.0.5和224.0.0.6

3，OSPFV2和RIPV2都支持等开销负载均衡；

不同点：

RIP协议只能适用于小型网络环境中，而OSPF协议可以应用在中大型网络环境中，即

OSPF协议可以实现结构化部署（划分区域）。

OSPF的结构化部署 --- 区域划分

区域划分的主要目的：

区域内部传递拓扑信息---LSA，区域之间传递路由信息。（ --- 链路状态型协议的距离矢量特征）

如果一个OSPF网络只存在一个区域，这个网络称为单区域OSPF网络；

如果一个OSPF网络存在多个区域，这样的网络称为多区域OSPF网络。

区域边界路由器 --- ABR ：

同时属于多个区域，一个接口对应一个区域，必须有一个接口在区域0中，将区域内的拓扑信息收集计算成路由信息，之后进行传递。

（总结：区域之间可以存在多个ABR设备，一个ABR设备可以处于多个区域。）

区域划分的要求：

1，区域之间必须存在ABR设备；

2，区域划分必须按照星型拓扑结构进行划分。（星型拓扑的中间区域就是骨干区域。）

为了方便区分和标识不同的区域，我们给每一个区域都定义一个区域ID---area id

area id 由 32位二进制构成，有两种表示方法：

1，直接使用十进制进行表示；

2，使用点分十进制进行表示。（骨干区域的区域ID定义为区域0。）

OSPF的数据包（共5个）

（OSPF协议具有周期更新机制，每个30MIN发送一次。）

1.hello包 ：包携带自己的router id（RID），周期性的发送，建立和保活邻居关系。

发送hello的周期时间 = 10S（以太网）/ 30S

死亡时间（dead time） = 4倍的hello时间

（当周期时间不同时无法建立联系）

2.DBD包 ：数据库（链路状态数据库（LSDB））描述报文，包携带LSA摘要 ---- “菜单”

LSA：装载和传输链路状态信息。（有多种类型）

3.LSR包 ：链路状态请求报文，基于DBD包，请求未知的LSA信息。 --- “点菜”

LSA三元组：链路状态类型、链路状态ID、通告路由器。

（通过三个参数能够标识出一条唯一的LSA）

4.LSU包 ：链路状态更新报文 --- 真正携带LSA的数据包 --- “上菜”

5.LSACK包 ：链路状态确认报文 --- 确认包

RID：

区分和标识不同的路由器，本质由32位二进制构成

特点：1，格式统一；2，全网唯一

RID的生成方式：

1，手工配置

2，自动生成：

首先，设备将优先选择环回接口的IP地址作为RID，如果存在多个环回接口，则将选择所有环回接口中IP地址最大的作为RID；如果没有配置环回接口，则将使用设备的物理接口的IP地址作为RID，如果物理接口存在多个，则选择IP地址最大的作为RID；

LSA

（有十一种之多，这里只介绍6种）

OSPF的状态机：

FULL 状态：标志着邻接关系的建立。 ---- 主要目的是为了和之前的邻居关系进行区分，邻居只能通过hello包进行保活，而邻接之间，可以交换LSA信息。

down状态：启动ospf之后，发出hello包进入下一个状态

init（初始化）状态：收到对方的hello包中包含自己本地的RID，则进入到下一个状态

Two-way（双向通信）：标志着邻居关系的建立

条件匹配：匹配成功，则进入到下一个状态；失败则停留在邻居状态，仅使用hello包进行周

期保活

exstart（预启动）状态：通过发送没有携带数据的DBD包来进行主从关系选举，比较RID来进行选举，RID大的为主，为主可以优先进入后面的状态

exchange（准交换）状态：交换携带数据（摘要信息）的DBD包进行LSDB数据库目录共享

loading（加载）状态：基于对端发送的DBD包，使用LSR/LSU/LSACK交换未知的LSA信息

OSPF的工作过程

邻居表：

启动配置完成，ospf协议向本地所有运行协议的接口以组播的形式（224.0.0.5）发送hello包；hello包中携带自己本地RID，以及本地已知的邻居的RID。之后，将收集到的邻居关系记录在一张表中。

数据库表：

邻居关系建立完成后，进行条件匹配。失败则停留在邻居关系，仅hello包进行保活。匹配成功，则开始建立邻接关系。

首先，使用未携带数据的DBD包进行主从关系选举。之后，使用携带数据的DBD包共享目录信息，然后，基本DBD包，通过LSR/LSU/LSACK获取未知的LSA信息，将所有的LSA信息保存本地的LSDB数据库。最后，基于LSDB，使用SPF算法进行计算，得到未知网段的路由信息，将其加载到路由表。收敛完成后，周期性的发送hello包进行保活，每30min一次周期更新。