OSPF (Open Shortest Path First)

OSPF (Open Shortest Path First)

	Interior Gateway Protocol				Exterior Gateway Protocols
	Distance Vector		Link-State		Path Vector
IPv4	RIPv2	EIGRP	OSPFv2	IS-IS	BGP-4
IPv6	RIPng	EIGRP for IPv6	OSPFv3	IS-IS For IPv6	BGP-MP

 

Part 1: 链路状态路由协议简介

距离矢量路由协议就像使用路标指明目的地，仅为您提供关于距离和方向的信息。

链路状态路由协议则如同使用地图一样，有了地图，您就可以看到所有潜在的路径并确定自己的首选路径。

 

Dijkstra 算法通常称为SPF（最短路径优先）算法。SPF会累计每条路径从源到目的地的开销。

 

链路状态的路由过程：

1. 每台路由器了解其直连的网络。

1. 每台路由器负责"问候"直连网络中的相邻路由器。 Hello 数据包
2. 每台路由器创建一个链路状态数据包LSP， 其中包含与该路由器直连的每条链路的状态。
3. 每台路由器将LSP泛红到所有邻居，然后邻居将收到的所有LSP存储到数据库中。
4. 每台路由器使用数据库构建一个完整的拓扑图并计算通向每个目的网络的最佳路径。

 

链路：

对于链路状态路由协议来说，链路是路由器上的一个接口。

 

链路状态的信息包括：

• 接口的IP地址和子网掩码
• 网络类型
• 链路开销
• 该链路上的所有相邻路由器

 

链路状态路由协议的优点：

• 创建拓扑表
• 快速收敛
• 由事件驱动的更新
• 层次式设计

 

链路状态路由协议要求：

• 内存
• CPU
• 带宽

 

OSPF（RFC 1247, 2328, 2740）

OSPF, Anatomy of an Internet Routing Protocol John Moy

 

IS-IS (ISO 10589)

主要供电信和ISP使用

 

下面推荐一些资源：

Interconnections, Bridges, Routers, Switches, and Internetworking Protocols（互连、网桥、路由器、交换机和网间协议），Radia Perlman 著

Cisco IP Routing（Cisco IP 路由），Alex Zinin 著

Routing the Internet（Internet 路由），Christian Huitema 著

 

Part 2: OSPF简介

OSPF消息封装

 

Hello数据包类型：

• 发现OSPF邻居并建立相邻关系
• 通告两台路由器建立相邻关系所必须统一的参数
• 在NBMA网络中选举DR 和 BDR

 

OSPF 相邻关系前，必须统一三个值：

• Hello 间隔
• Dead 间隔
• 网络类型

 

LSU 链路状态更新

LSU用于OSPF路由更新。 一个LSU数据可能包含十种类型的LSA。

LSA Type	Description
1	Router LSA
2	Network LSA
3 or 4	Summary LSA
5	Autonomous System External LSA
6	Multicast OSPF LSA
7	Defined for Not-So-Stubby Areas
8	External Attributes LSA for BGP
9, 10, 11	Opaque LSA

 

 

Part 3: OSPF度量

OSPF度量称为Cost。 RFC 2328 中有下列描述: 开销与每个路由器接口的输出端关联。系统管理员可配置此开销。开销越低，该接口越可能被用于转发数据流量。

 

 

Part 4：多路访问网络中的OSPF

OSPF定义了五种网络类型：

• 点对点
• 广播多路访问
• 非广播多路访问NBMA
• 点对多点
• 虚拟链路

 

多路访问网络对OSPF的LSA泛红过程提出了两项挑战：

1. 创建多边相邻关系，其中每对路由器都存在一项相邻关系。
2. LSA的大量泛红。

 

解决方案：选举DR 与 BDR

多路访问网络中的路由器会选举出一个 DR 和一个 BDR。DROther 仅与网络中的 DR 和 BDR 建立完全的相邻关系。这意味着 DROther 无需向网络中的所有路由器泛洪 LSA，只需使用组播地址 224.0.0.6（ALLDRouters — 所有 DR 路由器）将其 LSA 发送给 DR 和 BDR 即可。DR 使用组播地址 224.0.0.5（AllSPFRouters — 所有 OSPF 路由器）。最终结果是，多路访问网络中仅有一台路由器负责泛洪所有 LSA。

 

DR/BDR 选举

DR 和 BDR 是如何选出的呢？选举过程遵循以下条件：

1. DR：具有最高 OSPF 接口优先级的路由器

2. BDR：具有第二高 OSPF 接口优先级的路由器

3. 如果 OSPF 接口优先级相等，则取路由器 ID 最高者。

 

DR 一旦选出，将保持 DR 地位，直到出现下列条件之一为止：

• DR 发生故障。
• DR 上的 OSPF 进程发生故障。
• DR 上的多路访问接口发生故障。

 

Part 5： OSPF 路由重分发默认路由

Ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 null0

Route ospf 1

Default-information originate

 

OSPF 外部路由分为以下两类：第 1 类外部 (E1) 和第 2 类外部 (E2)。两种类型的差异在于路由的 OSPF 开销在每台路由器上的计算方式不同。当 E1 路由在整个 OSPF 区域内传播时，OSPF 会累计路由的开销。此过程与普通 OSPF 内部路由的计算过程相同。然而，E2 路由的开销却始终是外部开销，而与通向该路由的内部开销无关。