6-0动态路由协议&OSPF

OSPF描述

PIR：路由信息协议

OSPF：开放式最短路径优先协议，链路状态路由协议，更新的链路状态信息（LSA），而不是路由条目（RIP直接更新路由条目）

链路（link）→路由器接口

状态（state）→描述接口及其与邻居路由器间的关系

管理距离：110

SPF算法：通过链路状态信息计算生成达到目的的网段“绝对无环”的“最短”路径的路由条目

OSPF适用于大型网络环境：

• 路由器变化收敛速度快，不需要通过定期更新来实现路由收敛
• 无路由环路：SPF、区域划分
• 支持VLSM
• 支持等价路由：可利用多条路由分流
• 划分区域，方便管理
• 以组播方式发送协议报文：224.0.0.5、224.0.0.6
• 触发更新：一旦链路信息变化，马上更新（增量更新）
• 定期更新：1800s，防止触发更新未收到信息 、老化时间：3600s

router-ID:用来唯一标识一台ospf路由器（IP地址格式）

生成规则：

• 手动配置，用命令手动指定的RouterID，最优先
• 回环接口（R口：活跃的回环接口）中IP地址最大的
• 物理接口（R口：活跃的回环接口）中IP地址最大的

大--是说IP数值的大，比如：10.1.1.1 、 1.10.10.10，10.1.1.1大

OSPF的三张表：

• 邻居表--邻居关系、邻接关系：列出本地路由器全部已经建立邻接关系的邻居路由器信息
• 拓扑表（链路状态数据库LSDB）：列出网络中其他路由器的信息，由此显示了全网的网络拓扑图
• 路由表：列出通过SPF算法计算出的到达每个相连网络的最佳路径

建立邻接关系（更新链路状态信息）→链路状态数据库（LSDB）（经过SPF计算，生成最优的路由信息）→生成最短路径树→放入路由表

DR/BDR（是一个接口角色）：DR指定路由器、BDR备份指定路由器、DRother为非DR和BDR路由器

选举规则：

• 接口优先级（范围0-255）最大的为DR、其次为BDR，其他为DRother，默认为：1，如果接口优先级为0，那么不参与DR、BDR选举
• 如果接口优先级相同，比较接口所在路由器的router-ID,大的DR，其次BDR，其他DRother

作用：（只有DR或BDR会跟其他接口角色（DRother）形成邻接关系）减少邻接关系数量，达到减少链路状态信息泛洪数量，提高网络的稳定性。

• 只有邻接关系之间会互相更新链路状态信息（只有DR、BDR会跟DRother之间更新，DRother之间不能互相发送链路状态信息）
• 所有的接口角色会加入：224.0.0.5，DR、BDR接口会加入224.0.0.6
• 不抢占原则：初始环境下，选举出来的DR、BDR，不会因为后加入的接口角色更优秀而发生改变。 除非所有角色重启建立邻居或邻接关系时，所有人参与选举。
• 在点到点链路下不选举DR、BDR。也就是gns3中的S口

OSPF的hello包：

• OSPF的邻接关系的建立和维持是依赖于hello包的（周期10S）、死亡时间40S
• hello包的发送周期与OSPF类型有关
• 管理hello包交换的规定则是hello协议
• hello用来确定DR、BDR路由器的选项

OSPF的报文类型：

• hello包：建立和维护邻居（邻接）关系，hello时间10s，death时间40s
• DBD包：链路状态描述包，用来描述数据库中的链路信息，用来同步双方的LSDB是否一样。
• LSR：链路状态请求包，用来请求缺少的LSA信息。
• LSU：链路状态更新包（报文里面包含多个LSA信息），用来回应LSR的请求的，更新LSA。
• LSAck：链路状态确认包，用来确认LSU。

OSPF网络类型：

• 广播型网络
• 非广播多路访问
• 点到点型
• 点到多点型

OSPF的邻居（邻接）关系建立过程

• DOWN ：开始交互hello信息
• Init：收到对方hello信息
• Two-way：当收到的hello信息里面neighbors字段发现自己的router-id信息。

开始选举DR、BDR：只有跟DR、BDR接口的关系会继续向下建立邻接关系，DRother之间的接口会保持在这个状态，也就是所谓的邻居关系。

• exstart：开始交互空的DBD：选出主/从（master/slaver)（选举规则：接口所在路由器router-id大的为主）

“从”会向“主”去同步DBD报文序列号

• exchange：交互有内容的DBD，对比双方数据库（LSBD）内容是否同步，如果不同步接下来进行请求。
• Loading：
  • 发送LSR请求缺失链路信息
  • 收到对方的LSR将对方请求的链路信息（LSA）放入LSU报文中更新给对方
  • 对方收到的LSU会回应一个LSAck确认报文进行确认。
• Full ：建立完成，这时就是邻接状态。

OSPF邻居（邻接）起不来的原因：（OSPF建立邻接关系需要满足的条件）

• area-ID：两个路由器必须在共同的网段上，它们的端口必须属于该网段上的同一个区，且属于同一个子网
• 验证（authentication OSPF）：同一区域路由器必须交换相同的验证密码，才能成为邻居
• hello interval和dead interval：OSPF协议需要两个邻居路由器的这些时间间隔相同，否则就不能成为邻居路由器
• stub区域标记：两个路由器可以在hello报文中通过协商stub区域的标记来成为邻居
• route-ID在区域内需唯一
• 掩码要一致
• MTU要一致：DBD协商，exstart/exchange

总结OSPF步骤：

• 建立路由器的邻接关系
• 选择DR/BDR
• 发现路由器
• 选举适当的路由
• 维护路由信息

OSPF度量值的衡量方法：开销（cost）--ospf中每个接口都有开销值

• ospf路由条目度量值：到达目的网段所经过的所有出接口开销之和
• 接口开销算法（算最短路径）：10^8/接口带宽值（b/s)。比如：100M（b/s)=10^8，那么开销是：1。如果开销算出来有小数，那么注意：开销小于等于1，取值为：1，比如0.1,取1。大于1且不为整，取整。比如5.9取5
• e口：10M f口：100M g口：1000M s口：T1（1.544M）
• 一条路由的开销=沿路所有出站接口的开销之和

OSPF层次结构：

• 骨干区域（area 0）
• 常规区域