ospf路由协议概述

一、OSPF 简介

OSPF（Open Shortest Path First，开放最短路径优先）是IETF 组织开发的一个
基于链路状态的内部网关协议。目前针对IPv4协议使用的是OSPF Version 2（RFC
2328）。

1、OSPF 具有如下特点：
适应范围广――支持各种规模的网络，最多可支持几百台路由器。
快速收敛――在网络的拓扑结构发生变化后立即发送更新报文，使这一变化
在自治系统中同步。
无自环――由于 OSPF 根据收集到的链路状态用最短路径树算法计算路由，
从算法本身保证了不会生成自环路由。
区域划分――允许自治系统的网络被划分成区域来管理，区域间传送的路由
信息被进一步抽象，从而减少了占用的网络带宽。
等价路由――支持到同一目的地址的多条等价路由。
路由分级――使用 4 类不同的路由，按优先顺序来说分别是：区域内路由、
区域间路由、第一类外部路由、第二类外部路由。
支持验证――支持基于接口的报文验证，以保证报文交互和路由计算的安全
性。

       组播发送――在某些类型的链路上以组播地址发送协议报文，减少对其他设
备的干扰。

2、OSPF 的基本概念

      1. 自治系统（Autonomous System）
一组使用相同路由协议交换路由信息的路由器，缩写为 AS。
      2. OSPF 路由的计算过程
OSPF 协议路由的计算过程可简单描述如下：
每台 OSPF 路由器根据自己周围的网络拓扑结构生成LSA（Link State
Advertisement，链路状态通告），并通过更新报文将LSA 发送给网络中的
其它OSPF 路由器。
每台 OSPF 路由器都会收集其它路由器通告的LSA，所有的LSA 放在一起
便组成了LSDB（Link State Database，链路状态数据库）。LSA 是对路由
器周围网络拓扑结构的描述，LSDB 则是对整个自治系统的网络拓扑结构的
描述。
OSPF 路由器将LSDB 转换成一张带权的有向图，这张图便是对整个网络拓
扑结构的真实反映。各个路由器得到的有向图是完全相同的。
每台路由器根据有向图，使用SPF 算法计算出一棵以自己为根的最短路径
树，这棵树给出了到自治系统中各节点的路由。

       3. 路由器ID 号
一台路由器如果要运行 OSPF 协议，则必须存在RID（Router ID，路由器ID）。
RID 是一个32 比特无符号整数，可以在一个自治系统中唯一的标识一台路由器。
RID 可以手工配置，也可以自动生成；如果没有通过命令指定RID，将按照如下顺
序自动生成一个RID：
如果当前设备配置了 Loopback 接口，将选取所有Loopback 接口上数值最大
的IP 地址作为RID；
如果当前设备没有配置 Loopback 接口，将选取它所有已经配置IP 地址且链
路有效的接口上数值最大的IP 地址作为RID。
      4. OSPF 的协议报文
OSPF 有五种类型的协议报文：

       Hello 报文：周期性发送，用来发现和维持OSPF 邻居关系。内容包括一些
定时器的数值、DR（Designated Router，指定路由器）、BDR（Backup
Designated Router，备份指定路由器）以及自己已知的邻居。
DD（Database Description，数据库描述）报文：描述了本地LSDB 中每一
条LSA 的摘要信息，用于两台路由器进行数据库同步。
LSR（Link State Request，链路状态请求）报文：向对方请求所需的LSA。
两台路由器互相交换DD 报文之后，得知对端的路由器有哪些LSA 是本地的
LSDB 所缺少的，这时需要发送LSR 报文向对方请求所需的LSA。内容包括
所需要的LSA 的摘要。
LSU（Link State Update，链路状态更新）报文：向对方发送其所需要的LSA。
LSAck（Link State Acknowledgment，链路状态确认）报文：用来对收到的
LSA 进行确认。内容是需要确认的LSA 的Header（一个报文可对多个LSA
进行确认）。