OSPF学习笔记（一）

OSPF 学习笔记整理（一）

   第一部分 OSPF 的一些基本概念
在链路状态路由协议中，路由器和路由器之间交换的是链路状态。而距离矢量路由协议中，路由器与路由器之间交换的是路由表。链路状态路由协议能够识别更多的网络信息，所以选出的路由比距离矢量路由协议选出的路由更优。在 OSPF 中，一共维护着三个数据库：所有的邻居，区域内所有的路由器（链路状态），到达目的地最佳路径。 OSPF 是通过链路状态表中整个区域的链路状态来计算出路由表的。
OSPF 中的三张表：邻居表（ adjacency database ），拓扑表，路由表。
OSPF 的网络在设计时应该设计为层次性的网络，这是一个强制要求。有两个级别的层次一个为主干区 Transit area （ backbone or area 0 ），另一个为非主干区域 Regular areas （ nonbackbone areas ）。可以认为，在区域内部交换的是链路状态，而在区域和区域之间交换的则是路由信息。
OSPF 区域的特点：
1. 减小路由表的条目；
2. 本地化拓扑结构，只在本区域传播，将拓扑变化影响减到最小；
3. 详细的 LSA 的洪泛将终结在区域的边界上；
4. 需要层次化的网络设计；
5. 一般情况下，所有的非主干区域都应该与主干区域相连，非主干区域之间是不会交换信息的；
ABR 称为区域边界路由器，作用就是将非主干区域和主干区域连接起来。
链路状态数据结构（邻居表）：
1. OSPF 通过交换 Hello 包来发现邻居；
2. 通过检查 Hello 包中的一些选项或者变量后建立邻居关系的；
3. 在点到点的广域网环境中，邻居之间是全互联的；
4. 在局域网环境中，所有路由器只与 DR 和 BDR 形成邻接关系（ adjacency ），而其他的路由器（ DROTHERs ）之间则只是 two-way 的关系；
5. 路由更新和拓扑信息之在邻接关系的路由器之间进行传播；
所有的路由更新，以及链路状态信息都是通过网络中的 DR 和 BDR 传输的。也就是说，所有的 DROTHER 都会与 DR 还有 BDR 建立邻接关系（ adjacency ）。
SPF 算法：在每个路由器的链路状态表中都应用 Dijkstra’s SPF 算法。
1. 每个路由器上都会有一个链路状态数据库；
2. 每个路由器都会先将自己作为一个根，然后建立起一个 SPF 树；
3. 最优路径的计算是到达目的地的所有路径开销的总和；
4. 最优路径将被放到路由表中；
LSA 的操作：
1. 首先，与自己的链路状态表对比一下，看看是否在其中；
2. 如果没有的话，把它加到自己的链路状态数据库中，同时发出一个确认包；
3. 如果有的话，比较顺序号，如果顺序号相同，则忽略。如果小于自己的，则给源发送一个 LSU ；
4. 然后洪泛传输自己的 LSA 给其他路由器；
5. 运行 SPF 算法，重新计算路由表；
PS ： LSA 传输的时候，每次只能传输一跳。

第二部分 OSPF 包的类型
OPSF 中几种包的类型：
1. Hello 包，建立邻居关系；
2. 数据库的描述包；
3. 链路状态请求；
4. 链路状态的更新；
5. 链路状态的确认；
OSPF 是通过发送 Hello 包来建立邻居关系的， OSPF 的 Hello 包是通过多播向外发送的，所有运行 OSPF 的路由器都会接收这个多播包。 Hello 包中的内容： Router ID 、 Hello 和死亡时间间隔、邻居、区域 ID 、 Router 的优先级、 DR 的 IP 地址、 BDR 的 IP 地址、验证密码、 stub 区域标记。在 OSPF 中，为红色字体的那些内容必需要相同才能形成邻居关系。
DROTHER 之间的稳定状态是 two-way 状态， DR 或 BDR 与 DROTHER 之间的稳定状态是 full state 状态。
所有路由器给 DRs 发送 LSU 的多播地址时 224.0.0.6 ， DR 给其他路由器发送 LSU 的多播地址是 224.0.0.5 。
LSA 的顺序号：
1. 每一个记录在链路状态数据库中的 LSA 都包含一个顺序号；
2. 顺序号是一个 4byte 的数字从 0X80000001 到 0X7fffffff ；（如果到达最大号，网络可能会出现短暂的波动。也是攻击 OSPF 网络的一个方法）
3. OSPF 的 LSA 在每隔 30 分钟回洪泛一次，来同步数据库信息。每次都将顺序号增加一；
4. 当同时收到两个 LSA 时，通过顺序号的高低来判断版信息的新旧；

第三部分 OSPF 的基本配置（单区域）
Router(config)#router ospf process-id
Router(config-router)#network address inverse-mask area [area-id]
Router#show ip route ospf （显示所有通过 ospf 学习到的路由）
Router#show ip ospf interface （显示 ospf 的 router ID ， area ID ，邻接关系等信息）
Router#show ospf ( 显示 ospf 的 router ID ，计时器等信息 )
Router#show ospf neighbors [detail] （显示 ospf 邻居信息，包括 DR 和 BDR 的信息）
OSPF 的 Router ID ：
1. 路由器了解 OSPF 网络是通过 Router ID 的；
2. 链路状态数据库是使用 Router ID 来区分的；
3. 默认的情况下， Router ID 是使用在启用 OSPF 进程时路由器上活跃端口中 IP 地址最大的 IP 地址作为 Router ID 的；
4. 如果在路由器上设置了 loopback 端口，则由启用 OSPF 进程时路由器上活跃 loopback 端口中 IP 地址最大的 IP 地址作为 Router ID 的；
5. 可以使用 router-id 这个命令来更改 OSPF 的 Router ID ；