OSPF协议：优点、初始化流程和管理

首先可以看下思维导图，以便更好的理解接下来的内容。

一、RIP的缺陷

OSPF (Open Shortest Path First) 是一种开放式最短路径优先的路由协议，它克服了RIP协议的一些缺陷：

最大跳数限制了网络规模： RIP协议限制了网络的规模，因为它仅支持最多15跳的路由，这限制了网络的扩展性。OSPF没有这个限制，可以应对更大规模的网络。

以跳数为度量值无法准确判断最优路径： RIP协议使用跳数（Hop Count）作为度量值，这可能导致选择不是最优路径的情况。OSPF使用链路状态信息来计算最短路径，更准确地选择最优路径。

路由更新发送完整路由表消耗网络带宽： RIP协议在路由更新时发送完整的路由表，这会消耗大量的网络带宽。OSPF采用增量更新方式，只发送有变化的部分，减少了带宽的消耗。

收敛速度慢： RIP协议的收敛速度较慢，因为它使用固定的时间间隔发送路由更新。OSPF通过链路状态信息的快速更新来提高收敛速度。

协议会产生路由自环： RIP协议有时会出现路由自环的情况，即数据包在网络中无限循环。OSPF通过更复杂的路由计算算法来避免这种问题。

二、定义

OSPF是一种基于链路状态特征的路由协议，工作在IP层，使用协议号89。

三、OSPF初始化流程

1. 建立邻居和邻接关系

在OSPF中，邻居关系的建立是协议运行的关键步骤：

发送Hello报文以发现和建立邻居关系，使用组播地址224.0.0.5。建立邻居关系的条件包括接口UP、双方接口IP地址在同一网段、双方接口在同一区域等。


选举DR（Designated Router）和BDR（Backup Designated Router），建立邻接关系。DR/BDR的选举是为了在广播网络中使路由信息交换更有序。选举规则包括优先级大的优先和Router-ID大的优先。Router-ID可以手动配置，也可以根据规则自动选举。

2. 邻接路由器之间交换链路状态信息，实现区域内链路状态数据库同步

OSPF使用链路状态通告（LSA）来描述路由器的接口和路由条目的相关信息。初始化流程包括以下步骤：

发送DD（Database Description）报文，通告本地链路状态数据库中所有LSA的摘要信息。

收到DD后，与本地链路状态数据库对比，向对方发送LSR（Link State Request）报文，请求发送本地所需的LSA的完整信息。

收到LSR后，把对方所需的LSA的完整信息打包为一条LSU（Link State Update）报文，发送至对方。

收到LSU后，向对方回复LSAck（Link State Acknowledgment）报文，进行确认。

3. 每台路由器根据本机链路状态数据库，计算到达每个目的网段的最优路由，写入路由表

在初始化完成后，每台路由器根据本机的链路状态数据库计算出到达每个目的网段的最优路由，并将这些路由信息写入路由表。

四、OSPF分区域管理

分区域的原因

OSPF支持分区域管理的主要原因包括：

加快收敛速度：将网络划分为多个区域可以减小链路状态数据库的规模，从而加快收敛速度。
把网络故障隔离在区域内部：当网络出现故障时，只有受影响的区域受到影响，不会影响整个自治系统。

路由器角色

在OSPF中，路由器可以扮演不同的角色：

IR（Internal Router）：普通路由器，所有接口都处于普通区域。

BR（Backbone Router）：骨干路由器，所有接口都处于骨干区域。

ABR（Area Border Router）：区域边界路由器，连接不同区域的路由器。

ASBR（Autonomous System Border Router）：自治系统边界路由器，连接外部自治系统的路由器。

区域类型

OSPF定义了不同类型的区域：

骨干区域（Backbone Area）：每个OSPF自治系统必须有一个骨干区域（Area 0）。骨干区域是连续的。

非骨干区域（Non-Backbone Area）：非骨干区域必须连接到骨干区域。

特殊区域（Special Area）：OSPF还定义了一些特殊类型的区域，如Stub Area和NSSA（Not So Stubby Area），用于控制路由信息的汇总和过滤。

五、常用命令

[h3c]ospf 'process id' router-id 'rid'                      # 开启OSPF进程，指定Router-id，进入OSPF协议视图
[h3c-ospf-1]area 'area id'                                  # 进入区域视图
[h3c-ospf-1-area 0.0.0.0]network 'ip address' 'wild-mask'   # 宣告网段  wild-mask 掩码通配符 0对应的部分需要匹配一致，1对应的部分不检查
[h3c-ospf-1]slient-interface 'interface id'                 # 配置静默接口
[h3c-GigabitEthernet 0/0]ospf dr-pririty 'priority'         # 修改OSPF接口优先级
[h3c-GigabitEthernet 0/0]ospf cost 'cost'                   # 修改接口OSPF开销
<h3c>reset ospf 'process id' process                        # 重置OSPF进程
[h3c]display ospf peer                                      # 查看OSPF 邻居关系 FULL：邻接关系 2-Way：邻居关系
[h3c]display ospf lsdb                                      # 查看OSPF链路状态数据库
[h3c]display ospf routing                                   # 查看OSPF路由

如有不详或错误，敬请指出。