OSPF——链路状态路由（开发的最短路径优先协议）

一.OSPF概述
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。著名的迪克斯彻（Dijkstra）算法被用来计算最短路径树。OSPF支持负载均衡和基于服务类型的选路，也支持多种路由形式，如特定主机路由和子网路由等。

AS：同一个技术管理机构管理、使用统一选路策略的一些路由器的集合

二.协议的分类
1.按自治系统分为

• IGP：内部网关路由协议，运行在AS内部的路由协议，主要解决AS内部的选路问题，发现、计算路由。
  主要的协议：RIP1/RIP2、OSPF、ISIS、EIGRP（思科私有协议）
• EGP：外部网关路由协议，运行在AS与AS之间的路由协议，他解决AS之间选路问题
  通常：BGP

2.按协议类型分类

• 距离矢量路由协议：RIP1/2、BGP（路径矢量协议）、EIGRP(高级距离矢量协议
  路由器对全网拓扑不完全了解。是“传说的路由”，A发路由信息给B，B加上自己的度量值又发给C，路由表里的条目是听来的。

3.链路状态路由协议：OSPF,ISIS

• 路由器对全网拓扑完全了解。是“传信的路由”，A将信息放在一封信里发给B，B对其不做任何改变，拷贝下来，并将自己的信息放在另一封信里，两封信一起给C，这样，信息没有任何改变和丢失，最后所有路由器都收到相同的一堆信，这一堆信就是LSDB。然后，每个路由器运用相同的SPF算法，以自己为根，计算出SPF Tree（即将到达目的地的各个方案），选出最佳路径，放入路由表中。

三.OSPF的工作过程

• 邻居列表
• 链路状态数据库
• 路由表

1. 建立邻接关系
2. 学习链路状态信息
3. 链路状态数据库
4. Dijkstra算法
5. 最短路径树
6. 路由表

四.OSPF基本概念

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.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

3.骨干区域Area 0

• 负责区域间路由信息传播

4.非骨干区域

5.Router ID

• OSPF区域内唯一标识路由器的IP地址

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

五.OSPF原理

• OSPF的简单说就是两个相邻的路由器通过发报文的形式成为邻居关系，邻居再相互发送链路状态信息形成邻接关系，之后各自根据最短路径算法算出路由，放在OSPF路由表，OSPF路由与其他路由比较后优的加入全局路由表。

（一）五个包

• Hello包：
  发现和维持邻居关系、选举DR和BDR
• 数据库描述包（DBD)
  向邻居发送摘要信息以同步链路状态数据库
• 链路状态请求包（LSR）
  路由器收到新信息的DBD发送，请求更详细的信息
• 链路状态更新包（LSU）
  将LSR请求的头部信息对应的完整信息发给邻居。
• 链路状态确认包（LSAck）
  收到LSU报文后确认DBD/LSU

（二）七种状态

• down：初始化
• init：收到第一个Hello包
• 2-way：双向建立会话
• Exstart：建立主从关系
• Exchange：交换摘要信息
• Loading：加载详细信息
• full：完全连接

六.OSPF的区域类型

• 骨干区域Area 0

• 非骨干区域—根据能够学习的路由种类来区分

  -标准区域
  -末梢区域（stub）
  -完全末梢（Totally stubby）区域
  -非纯末梢区域（NSSA）

七.链路状态通告（LSA）类型

类型代码	描述	用途
Type 1	路由器LSA	由区域内的路由器发出，描述了路由器的链路状态和花费，传递到整个区域内
Type 2	网络LSA	由区域内的DR发出，描述了区域内变更信息，传递到整个区域内
Type 3	网络汇总LSA	ABR发出，其他区域的汇总链路通告，描述了其他区域内某一网段的路由，区域间传递
Type 4	ASBR汇总LSA	ABR发出，用于通告ASBR信息，确定ASBR的位置，不会出现在ASBR所属区域之内
Type 5	AS外部LSA	ASBR发出，用于通告外部路由，告诉相同AS的路由器通往外部AS的路径，在整个AS中进行泛洪
Type 7	NSSA外部LAS	NSSA区域内的ASBR发出的，用于通告本区域连接的外部路由，与Type 5 类似，仅在非纯末梢区域内进行泛洪，传递时会被ABR转换为LSA5

八.末梢区域和完全末梢区域

（一）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

（二）末梢区域

• 没有LSA4、5、7通告

（三）.完全末梢区域

• 除一条LSA3的默认路由通告外，没有LSA3、4、5、7的通告

（四）末梢与完全末梢的作用

1. 减少区域内的LSA条目以及路由条目
2. 减少对设备CPU和内存的占用