数据通信——网络层（OSPF基础特性）
引言
静态路由面对复杂的网络环境和庞大的配置量根本无法胜任。最重要的是无法适应网络拓扑变化。动态路由非常重要。而OSPF协议则是IGP协议中的火热协议。
OSPF协议是很重要的协议，它是链路状态协议的典型代表。在中到大性网络中随处可见OSPF协议。接下来就说一说OSPF协议的工作原理和特点。
OSPF（开放式最短路径优先协议）
OSPF属于IGP协议中的一员，用在中到大型的AS上。OSPF有两个版本。一个是IPV4（版本号version为2），一个是IPV6（版本号version为3）。
OSPF协议建立的流程
首先路由器们建立邻居，通过交互HELLO报文到邻居表中并放入OSPF邻居信息（比如路由器名字，我连入的接口，IP地址，邻接状态）协商主从随后会互相交换LSA到LSDB中，LSDB中有LSA的名字，产生区域和内容。最后通过SPF计算将最优路径放入路由表中。
R1路由器通过动态路由选择协议OSPF和手动配置的方式发现了R2这个路由，但是有多个路径可以到达R2。此时会进行这几条路的路由优先级比较。优先级小的路由会被选择。一般情况下OSPF优先级更优，通过OSPF学习到的路由会添加到路由表中。
但是如果路由的优先级一样的话，他们就会进行度量值的比较来选择谁的优先级最优。度量值小的优先。度量值一般参考的是这几个参数：下一跳的跳数，带宽，时延，代价，负载，可靠性等等。
OSPF术语
LSA泛洪：不同于距离矢量协议，链路状态协议通告的是链路状态而不是路由表。运行链路状态协议时候路由器之间首先会建立一个协议邻居关系，然后彼此间开始交互LSA（Link state Advertisement 链路状态通告）
LSDB：LSDB（Link state Adversitement 链路状态通告），每个路由器会互相共享LSA并存储在LSDB中。只要在LSDB中发现了该区域的所有路由器的LSA都记录在其中了，该协议就完成了。每个路由器的LSA全部都获取到了。
SPF计算：SPF（Shortest Path First 最短路径优先）所有路由器基于SPF计算最优的路径。每台路由器会以自身为出发点形成一个树形结构，这样可以将计算到的路径信息放入路由表。
OSPF度量值：因为度量值，所以OSPF协议一方面也会以Cost值来选择出哪条路径是最优路径。通过每一个激活的OSPF都会维护一个接口Cost值，缺省时默认接口的Cost值为100mbit/s除接口的带宽（其中100mbit/s为OSPF的指定缺省参考值，可以更改该配置）。
注：你一定要记得根据单位数量级进行更改缺省参考值，否则会出现百兆带宽与万兆带宽Cost值相等的情况！
一条运行了OSPF协议的路由的Cost的值可以理解为从目的网段到本路由器的沿途的所有接入接口 的Cost的值的累加。
OSPF报文的类型
Hello报文：每10s或30s发送一次，周期性发送，发现并维护邻居路由的关系。每10s发送会有40s等待回应的时间，如果没有回应就代表路由器不见了或者出现故障，那么会在路由表中删除该路由器信息。30s发送一次会有120s等待时间，如果没收到结果同上。
Hello报文有个重要的字段叫做Neighbour（邻居字段）默认为空值。它用来描述OSPF邻居的信息是否被接受到（通过Hello报文判断），如果我没收到Hello字段，就证明我不知道我的邻居路由信息。同时他也会标识自己没有收到邻居Hello信息。如果我收到了Hello报文，我就会记录路由器的ID并在转发Hello时会携带邻居路由的信息。
上述图清晰明了
DD报文（Database Description）：描述本地的LSDB信息，DD报文中含有LSA的头部。用于两台设备进行Database同步（防止大量的LSA重复发送）。DD报文有两种发送方式：显示发送（我发送DD报文你发送确认包），映射发送（我发送DD序列号，你接收DD序列号）。一般都用显示
在DD报文中，一台设备为master，一台为slave。从master路由器向其他路由表发送路由表内容时候，会规定起始序列号，每发送一个DD报文序列号加1，Slave根据序列号做出应答。DD报文的交换是OSPF路由器初始化进行的，在DD报文描述LSDB前会先协商主从，ID大的为主，但是第一次发送的DD报文是空的，后续才有LSA携带其中。
LSR（Linked state Request）链路状态请求：该报文是向对方请求LSA，只有在双方成功交换DD报文后才可以交换LSA。
LSU（Linked state update）链路状态提供：向对方发送LSU报文，其中包含着所需的LSA（LSU中可以包含多个LSA）。
LSAck（Linked state ack）链路状态回复：回复收到获取LSA请求的确认信息
OSPF三大表项
OSPF邻居表：OSPF在传递链路状态信息前建立OSPF的邻居关系。OSPF通过HELLO报文来建立邻居之间的交流并显示了邻居状态。
OSPF路由表:记录着路由器的接口等信息（就是路由表）
LSDB表：LSDB表保存了LSA信息。
如果路由器之间仅仅进行了hello报文的交互，我们称之为邻居状态（Two-Way）这个状态无法交互LSA。如果五个报文都完成了交互，我们称之为邻接状态（full）。必须所有路由器进入了邻接状态才能代表OSPF协议真正的完成建立了。
OSPF的选举
产生背景：MA（多路访问网络）分为广播型和非广播型。在MA中，如果每个OSPF协议的路由器与其他所有路由器建立联系的时候，会导致过多的OSPF连接。这就让网络的泛洪导致设备负载过大。尤其是当拓扑变化时候更为严重。为了优先MA中的邻接关系。
DR,BDR.DRother
OSPF制定了三种身份：DR，BDR，DRother。仅允许DR与BDR建立与其他OSPF路由器的邻接关系。DRother不会建立OSPF邻接关系，只会停留在2-way状态。BDR用来监视DR的状态并备份DR的数据，只有当DR故障的时候会代替DR的位置。选举DR会根据该区域内最大的ID标识来选举出DR。选完主从以后的状态为EX-Start。
有时，虽然通过路由器ID选举但实际操作时，先运行OSPF协议的路由器可能会自动成为DR，即使有比它大的ID标识。
注：DR和BDR为接口状态，你可以在网络中设置或不进行设置，不过通过DR建立连接在统一下发信息更好。
OSPF协议的区域划分
OSPF通过Area标识一个组，每个不同的组用区域号（Area ID）来表示。区域号ID无限制，可以用0，1，2等数字的形式，也可以用0.0.0.0，0.0.0.1，0.0.0.2等地址的形式
区域可以划分为两个大区域：骨干区域（也就是区域为0的区域，他为核心区域，有且只有一个），非骨干区域（它与骨干区域挂靠）。一个区域内标识的一台路由器在这个区域内的ID是唯一的，而且每个运行OSPF协议的路由器都具备。这个ID不是IP地址，可以说是路由器的名字。因此，有时候我们见到一些252.252.252.252这类诡异的地址时，它其实是ID名而不是IP地址。
不过我们可以用路由器的接口的IP地址作为ID标识，但是一定要保障接口的健壮性（也就是不能总出现问题），如果接口总是出现问题而导致更改ID，就会让路由器出现很多问题（每个路由器之间就像朋友，但是总换名字肯定不好吧）
这时我们引入一个划分概念：
区域内路由器：在一个区域内的路由器
区域边界路由器（ABR）：与每个区域都有连接的路由器
骨干区路由器（BackBone）：骨干区的路由器
自治系统边界路由器（ASBR）：它既可以录取OSPF协议，也可以录用其他协议。（它可把学到的其它协议的路由器重新分发给OSPF）
每个区域要和Area 0挂靠，保证心形网络结构避免路由环路问题。
链路在一个网络中的确无环路，但在多个网络中可能会出现。计算方式也不是链路状态协议。
划分多个区域是为了汇总，减少LSA和路由条目的数量。一条路由改变，汇总路由不影响，（除非路由消失了）这样在频繁链路翻动（一个接口不停的UP和Down）的时候对其他区域无影响。（因为汇总了路由，因此影响少）
