理论:深度介绍OSPF路由协议

目录

  • 前言
  • 1 OSPF路由协议概述
    • 1.1 内部网关协议和外部网关协议
    • 1.2 OSPF协议
    • 1.3 链路状态协议工作原理简介
    • 1.4 OSPF的工作过程
  • 2 OSPF的基本概念
    • 2.1 OSPF区域
    • 2.2 区域ID
    • 2.3 骨干区域Area 0
    • 2.4 非骨干区域
    • 2.5 Router ID
    • 2.6 Router ID选取规则
    • 2.7 DR和BDR
  • 3 Router-id及DR选举原则
  • 4 OSPF的数据包类型
    • 4.1 OSPF数据包
    • 4.2 OSPF协议5种报文分析
  • 5 OSPF邻接关系的建立
  • 6 OSPF的网络类型
    • 6.1 OSPF将网络划分为四种类型
    • 6.2 从以下几个方面考虑OSPF的使用
    • 6.3 OSPF的特点
    • 6.4 OSPF与RIP的比较
  • 7 OSPF多区域的生成
    • 7.1 生成OSPF多区域的原因
    • 7.2 OSPF的三种通信量
    • 7.3 OSPF的路由器类型
    • 7.4 链路状态数据库的组成
    • 7.5 链路状态通告(LSA)类型
  • 8 末梢区域和完全末梢区域
    • 8.1 满足以下条件的区域
    • 8.2 末梢区域
    • 8.3 完全末梢区域
    • 8.4 每一种区域中允许泛洪的LSA

前言

OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先)是一个内部网关协议(Interior Gateway Protocol,简称IGP),用于在单一自治系统(Autonomous System,AS)内决策路由。是对链路状态路由协议的一种实现,隶属内部网关协议(IGP),故运作于自治系统内部。著名的迪克斯加算法(Dijkstra)算法被用来计算最短路径树。OSPF分为OSPFv2和OSPFv3两个版本,其中OSPFv2用在IPv4网络,OSPFv3用在IPv6网络。OSPFv2是由RFC 2328定义的,OSPFv3是由RFC 5340定义的。与RIP相比,OSPF是链路状态协议,而RIP是距离矢量协议。

1 OSPF路由协议概述

1.1 内部网关协议和外部网关协议

●自治系统(AS)-----收敛时间
●内部网关协议(IGP)----------RIP,OSPF,IS-IS
●外部网关协议(EGP)---------BGP

1.2 OSPF协议

OSPF协议是链路状态路由协议

1.3 链路状态协议工作原理简介

理论:深度介绍OSPF路由协议_第1张图片
架构介绍:花瓣形状,骨干区域为0区域,其他区域1,2,3,都围绕区域0相连,及个别的特殊情况,可以通过虚拟链路来连接
信息传递:向邻居发送自己知道的所有状态的链路状态信息
路由标识:Router-ID是网络上唯一用于标识的一台路由器,线网用路由器的环回口
来配置Router-ID,这边的地址是32位的公网IP地址,如果没有标,通过物理口
来确认
区域规划:划分多个区域是为了优化网络性能

1.4 OSPF的工作过程

●邻居列表
●链路状态数据库
●路由表
在这里插入图片描述

2 OSPF的基本概念

2.1 OSPF区域

●为了适应大型的网络,OSPF在AS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

2.2 区域ID

●区域ID可以表示成一个十进制的数字
●也可以表示成一个IP

2.3 骨干区域Area 0

●负责区域内路由信息传播

2.4 非骨干区域

2.5 Router ID

Router ID:OSPF区域内唯一标识路由器的IP地址

2.6 Router ID选取规则

●选取路由器loopback接口上数值最高的IP地址
●如果没有loopback接口,在物理端口中选取IP地址最高的
●也可以使用router-id命令指定Router ID

2.7 DR和BDR

理论:深度介绍OSPF路由协议_第2张图片
指定路由器(DR)
理论:深度介绍OSPF路由协议_第3张图片
其他路由器(DRothers)只和DR及BDR形成邻接关系
理论:深度介绍OSPF路由协议_第4张图片

3 Router-id及DR选举原则

理论:深度介绍OSPF路由协议_第5张图片
●选举DR、BDR是为在广播多路访问中减少连接关系的建立,优化性能
●默认Router-ID最大是DR,第二大是BDR,其他是Drother(如果路由器的优先级被设置为0,它将 不参与DR与DBR的选举)
●DR一旦被选定就不会被抢占,
●Drother会通过224.0.0.6向DR和BDR通告网络状态信息,DR会通过224.0.0.5向所有邻居通告信息

4 OSPF的数据包类型

4.1 OSPF数据包

OSPF数据包:承载在IP数据包内,使用协议号89

4.2 OSPF协议5种报文分析

●Hello------发现邻居并建立和维护邻居关系 (Hello报文)
●DataBase Description------检查所有路由器的LSDB是否同步(数据库描述报文DBD)
●Link-State Request--------向另外一台路由器请求特定的链路状态记录 (链路请求报文LSR)
●Link-State Update--------发送被请求的链路状态记录 (链路回应报文LSU)
●Link-State Acknowledgment------对其他类型的分组进行确认 (链路确认报文LSA)
理论:深度介绍OSPF路由协议_第6张图片

5 OSPF邻接关系的建立

OSPF启动的第一个阶段是使用Hello报文建立双向通信的过程
理论:深度介绍OSPF路由协议_第7张图片
OSPF启动的第二个阶段是建立完全邻接关系

理论:深度介绍OSPF路由协议_第8张图片

6 OSPF的网络类型

6.1 OSPF将网络划分为四种类型

●点到点网络
●广播多路访问网络
●非广播多路访问网络
●点到多点网络

6.2 从以下几个方面考虑OSPF的使用

●网络规模
●网络拓扑
●其他特殊要求
●路由器自身要求

6.3 OSPF的特点

●可适应大规模网络
●路由变化收敛速度快
●无路由环
●支持变长子网掩码VLSM
●支持区域划分
●支持以组播地址发送协议报

6.4 OSPF与RIP的比较

理论:深度介绍OSPF路由协议_第9张图片

7 OSPF多区域的生成

7.1 生成OSPF多区域的原因

●改善网络的可扩展性
●快速收敛

7.2 OSPF的三种通信量

●域内通信量(Intra-Area Traffic):单个区域内的路由器之间交换数据包构成的通信量
●域间通信量(Inter-Area Traffic):不同区域的路由器之间交换数据包构成的通信量
●外部通信量(External Traffic):OSPF域内的路由器与OSPF区域外或另一个自治系统内
的路由器之间交换数据包构成的通信量

7.3 OSPF的路由器类型

理论:深度介绍OSPF路由协议_第10张图片

7.4 链路状态数据库的组成

●每个路由器都创建了由每个接口,对应的相邻节点和接口速度组成的数据库
●链路状态数据库中每个条目称为LSA(链路状态通告),常见的有六种LSA类型

7.5 链路状态通告(LSA)类型

理论:深度介绍OSPF路由协议_第11张图片

8 末梢区域和完全末梢区域

8.1 满足以下条件的区域

●只有一个默认路由作为其区域的出口
●区域不能作为虚拟链路的穿越区域
●Stub区域里无自治系统边界路由器ASBR
●不是骨干区域Area 0

8.2 末梢区域

●没有LSA4,5,7通告

8.3 完全末梢区域

●除一条LSA3的默认路由通告外,没有LSA3,4,5,7通告

8.4 每一种区域中允许泛洪的LSA

理论:深度介绍OSPF路由协议_第12张图片

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