动态路由——OSPF理论

动态路由的分类：

• 局域网内：IGP（内部网关路由协议）：
  RIPV1、RIPV2、EIGRP(DR)思科。——距离矢量路由协议
  OSPF(企业)）、ISIS(LS)运营商用。——链路状态路由协议
• 互联网： EGP（外部网关路由协议）：BGPV4

OSPF(开放式最短路径优先)：有三张表

• 邻居表
• 链路状态数据库表
• 路由表

最短路径树算法：
生成路由表的过程：

OSPF区域：

为了适应大型的网络，OSPF在AS自制系统内划分多个区域，每个OSPF路由器只维护所在区域的完整链路状态信息（LSA）。非骨干区域组要围绕area 0作数据中转，与area 0直接相连。

• area 0 负责区域间的路由信息传播
• 区域ID：表示成-个十进制的数字，也可以表示成一个IP
• router-id：是OSPF区域内唯一标识路由器的IP地址

router-id选举规则：

• 使用eouter-id命令指定（最优先）
• 选取路由器loopback接口上数值最高的IP地址（其次）
• 如没有loopback则选取物理接口上数值最高的IP地址。

DR、BDR、DROther

DR：指定路由器；
BDR：备用路由器，时刻检测DR状态，当DR故障替代其成为DR,和DR形成邻接关系；
DROther：其他路由器，和DR以及BDR都形成邻接关系。

选举方法：

• 接口上的优先级范围0-255，数值越大越优先，默认为1
• 如优先级相同，则比较router-id，最大的选举为DR，第二大的为BDR
• 如果路由器的优先级被设置为0，不参与选举，成为DROther
  路由器的优先级可以影响一个选举过程，但不能强制更换以及存在的DR或BDR路由器，通过HELLO包选举，2S发送一次。

OSPF数据包承载在IP数据包内，使用协议号89，数据包类型：

包类型	描述
Hello包	用于发现和维持邻居关系
数据库描述包（DBD）	用于向邻居发生摘要信息以同步链路状态数据库，FirDBD选举DR和BDR
链路状态请求包（LSR）	在路由器收到包含新信息的DBD后发送，用于请求更详细的信息
链路状态更新包（LSU）	收到LSR后发送链路状态通告（LSA），一个LSU数据包可包含多个LSA
链路状态确认包（LSAck）	确认已经收到的LSU，每个LSA需要分别确认

OSPF邻接关系的建立：（七个状态）

(1) Down: 邻居状态机的初始状态，是指在过去的Dead- Interval时间内没有收到对方的Hello报文
(1-2)_ Attempt: 只适用于NBMA类型的接口，处于本状态时，定期向那些手工配置的邻居发送HELLO报文。
(2) Init: 本状态表示已经收到了邻居的HELL0报文，但是该报文中.列出的邻居中没有包含我的RouterID(对方并没有收到我发的HELLO报文)。
(3) 2-Way:本状态表示双方互相收到了对端发送的HELLO报文，建立了邻居关系。在广播和NBMA类型的网络中，两个接口状态是DROther的路由器之间将停留在此状态。其他情况状态机将继续转入高级状态。
(4)ExStart:在此状态下，路由器和它的邻居之间通过互相交换DD报文(该报文并不包含实际的内容，只包含一-些标志位)来决定发送时的主/从关系。建立主/从关系主要是为了保证在后续的DD报文交换中能够有序的发送。
(5) Exchange: 路由器将本地的LSDB用DD报文来描述，并发给邻居。
(6)Loading:路由器发送LSR报文向邻居请求对方的DD报文。
(7) Full: 在此状态下，邻居路由器的LSDB中所有的LSA本路由器全都有了。即，本路由器和邻居建立了邻接(adjacency) 状态。

OSPF网络的四种类型：

• 点到点网络
• 广播多路访问网络
• 非广播多路访问网络（NBMA）
• 点对多点网络

OSPF的特点

• 可适应大规模网络
• 路由变化收敛速度快（收敛：所有运行同一种协议的路由器使所有路由表达到一致状态的过程）
• 无路由环
• 支持可变长子网掩码（VLSM）
• 支持区域划分
• 支持以组播地址传送协议报文（组播地址：DROther：224.0.0.5、DR和BDR:224.0.0.6）

OSPF 与RIP比较：

OSPF建立邻居的条件

1、Router ID 不能相同
2、Hello时间必须一致
3、Dead时间必须一致
4、区域ID必须相同
5、认证必须相同
6、STUB标志位必须相同(直接路由器特殊区域一致)
7、三层MTU不匹配无法形成邻接关系(一边是ExStart，一边时Exchange)
8、OSPF版本不同(目前版本为2)
9、当OSPF网络类型是MA时，要求掩码一定一致(两个邻居)。目前会出现DR和LSA-2，无法描述网段

OSPF路由器种类

1、区域内路由器( Internal Router) :
该类路由器的所有接口都属于同一个0SPF区域。
2、区域边界路由器ABR (Area Border Routers) :
该类路由器可以同时属于两个以上的区域，但其中-一个必须是骨干区域。
ABR用来连接骨干区域和非骨干区域，可以是实际连接，也可以是虚连接。
3、骨干路由器(Backbong Routers )
该类路由器至少-一个接口属于骨干区域。
因此，所有的ABR和位于Area0的内部路由器都是骨干路由器。
4、自治系统边界路由器ASBR (AS Boundary Routers)
与其他AS交换路由信息的路由器称为ASBR。

OSPF配置：

LSA报文类型及其特点：

• 第一类LSA：router-LSA：由每个路由器生成，描述了路由器的链路状态和开销，传递到整个区域。
• 第二类LSA：network-LSA：由指定路由器生成，描述了本网段的链路状态，传递到整个区域。
• 第三类LSA：net-summary-LSA：有ABR生成，描述了区域内某一网段的路由，传递到相关区域。
• 第四类LSA：ASBR summary-LSA：由ABR生成，但它是一条主机路由，指向ASBR路由器地址。
• 第五类LSA：自治系统外部LSA：由ASBR产生，告诉相同自治区的路由器通往外部自治区的路径。自制系统外部LSA是唯一不和具体的区域相关联的LSA通告，将在整个自治系统中进行泛洪。
• 第六类LSA：组成员LSA：目前不支持组播OSPF
• 第七类LSA：NSSA外部LSA：由ASBR产生，几乎和第五类LSA通告是相同的，但NSSA外部LSA通告仅仅在始发这个NSSA外部LSA通告的非纯末梢区域内部进行泛洪。