网络通信——OSPF协议（基础篇）

这里基础是因为没有讲解OSPF中的具体算法过程，以及其中很多小细节。后续会更新。

一.OSPF的基础信息

二.认识OSPF中的Router ID

三.OSPF中的三张表

四.OSPF中的度量方法（计算开销值）

五. OSPF选举DR和BDR（就是这个区域的老大和老二)

（1）首先我们需要知道在OSPF中为什么需要这个DR和BDR。

（2）如何选举DR和BDR

（3）区分选举Router ID和选举DR/BDR

六. OSPF邻接建立过程（五种数据包，七中状态过程）

（1）五种数据包

（2）OSPF的Hello包（这个hello包的作用）

（3）OSPF的建立过程

一.OSPF的基础信息

OSPF的链路类型：链路状态路由协议

注意：距离矢量协议（如RIP）不同，OSPF使用链路状态算法，所有路由器都有相同的网络拓扑视图，从而计算出最短路径。可以说是RIP的超级升级版本。

OSPF是由IETF开发链路（邻居路由器的线路）状态（ip地址，子网掩码）路由协议

采用SPF算法（Dijkstra算法）计算到达目的地最短路径

链路（link）——路由器接口

状态（state）——描述接口及邻居路由器之间的关系

二.认识OSPF中的Router ID

首先R1开始只知道直连的网段（10，20，30），相互交换，通过路由学习，放在链路状态数据库。当链路收敛时，每个路由器都对网络有个完整的认识。每个路由器都有一个编号，表示路由器本身，叫Router ID

Router ID（RID）：是OSPF区域内唯一标识一台路由器的IP地址

重点：Router ID 选取规制

1.手动自己用命令选定的Router ID，最优先

2.路由器上的回环地址（就是虚拟接口的ip eg:-int l0）

3.活动的物理接口最大的IP地址为Router ID

三.OSPF中的三张表

1.邻居表

列出本地路由器全部的已经建立邻接关系的邻居路由器信息

2.链路状态数据库（LSDB）LSA：链路状态信息

列出网络中所有的路由器的信息，有一个完整的网络拓扑认识

3.路由表

通过SPF算法，计算出到达每个网络的最佳路径。

四.OSPF中的度量方法（计算开销值）

之前的RIP的开销值是通过条数决定，这其实是有局限性的，由于是根据条数，如果说这条链路的宽带一条是100M(条数为2)，另外一条是200M（条数为3)。由于RIP根据条数决定优先路线，导致流量会走100M这条路线，但其实最优的应该是200M。这就是RIP其中的局限性。

为了解决这个问题，OSPF的度量值计算要更加科学合理。

Metric Cost= 参考带宽（10^8b/s=100mb）/ 接口带宽（<1的Cost=1）;

OSPF协议的最短路径就是基于路由器的每一个接口指定的开销（cost）置计算出来的;

一条路由的开销：是指沿着到达目的网络的路由路径上的所有出站接口的开销之和

五. OSPF选举DR和BDR（就是这个区域的老大和老二)

DR（Designated Router）指定路由器

BDR（Backup DR）备用指定路由器（当老大DR挂掉的时候，BDR就会接任DR的位置）

DRother（除了DR和BDR的其他路由器）

（1）首先我们需要知道在OSPF中为什么需要这个DR和BDR。

DR的作用：多路访问中减少邻接关系；

BDR其到备份的作用（备胎）

上面是一个简单的网络拓扑，我前面也讲了由于OSPF协议最优路径是通过STP算法进行的计算，既然是计算，肯定是需要参数的，这里参数就是通过数据包进行传递，如果说没有DR和BDR，想要让这个区域的路由器知道整个的网络拓扑，意味着，一个路由器，会将自己的路由信息发送给除它外其他的路由器，这样意味着整个网络中会充斥这个数据包，影响网络效率。

为了解决这个问题，就在这个区域选举DR和BDR这两个话事人，DRother们只需要于DR和BDR说就行，再通过DR和BDR汇众之后，同一发给DRother们，这样大大减少了网络中的数据包。

（2）如何选举DR和BDR

通过组播发送Hello包

1.具有最高OSPF优先级（路由器的接口优先级（越大越优先）（默认情况下是1（范围0~255）））的路由器会选为DR

2.若最高OSPF优先级相同，那具有最高Router ID的路由器选为 DR

组播地址

224.0.0.5 DRother和DR，BDR之间通信（员工与管理员一起的群）

224.0.0.6 DR和BDR通信（管理员们的群）

（3）区分选举Router ID和选举DR/BDR

Router ID：这个区域中，路由器的标识号ID，也就是你的身份证号。

DR和BDR：这个区域中，管理者，类似你工作的工位号。

所以说是两个不同的概念。

六. OSPF邻接建立过程（五种数据包，七中状态过程）

（1）五种数据包

Hello数据包：用于邻居或邻接之间建立和维护邻居关系，10秒周期 40（4倍关系）秒死亡这里10秒可以更改

DBD-数据库描述包：（相当于书本目录）每台OSPF路由器的LSDB的信息，写了每个网段。

LSR-数据链路请求：请求OSPF邻居的链路状态信息。比方说路由器A收到路由器B发送的DBD包，拆开发现没有10.0.0.0这个网段，路由器A就会发送LSR包给路由器B。

LSU-链路状态更新包：传SA（包含一条或多条给邻居）比方说路由器B收到LSR请求包，路由器B就会发送这个LSU包给路由器A，这个包就具体的网段内容。

LSAck-链路状态确认包：回应并确认收到对方的LSU包中的LSA。

（2）OSPF的Hello包（这个hello包的作用）

1.OSPF的邻接关系的建立和维护依赖于Hello包

2.Hello包的发送周期与OSPF类型有关

3.管理Hello包交换的规则是Hello协议

4.Hello用来确定DR，BDR路由器的选择

（3）OSPF的建立过程

首先路由器A，和B启动，此时是第一个状态down state状态。

接着路由器A发送Hello包给路由器B，告诉它路由器A的Router ID。此时是init state状态。

然后路由器B发送Hello包给路由器A，告诉它路由器B的Router ID。此时由init状态变成了Twoway state 状态。此时邻居关系建立（不是邻接关系）

接下来进入exstart state状态（涉及到DBD包，商量哪一个是老大，谁先发）

这里路由器A先发送一个没有具体信息的DBD包给路由器B，路由器B收到之后，返回一个DBD给路由器A，意思就是说我的优先级比你大，我先发，所以后面发送具体的DBD包由路由器B先发送。

紧接着来到exchange state 状态

这里有时交换详细的DBD包，只不过由优先级高的先发，比如这里路由器B先发，都收集到对方的链路数据状态后。

进入到loading state状态

比如说路由A发现这段链路信息没有，于是就发送LSR包给路由器B，请求此路由信息，路由器B接收到这条信息之后，发送LSU返还给路由器A，最后路由器A接收到后，返还Lsack包过去表示说我接收了。

最后进入Full state 状态

邻接建立成功，链路收敛，进行SPF算法，计算最优的路由。