OSPF协议学习笔记(一)
一、OSPF
路由协议（Open Shortest Path First），开放最短路径优先协议。是一种典型的链路状态的路由协议，OSFP将链路状态广播数据包LSA（Link State Advertisement）传送给在某一区域内的所有路由器。
二、OSPF
路由协议特点：
1、支持层次化的网络结构，便于简化大型网络
2、划分区域（area）网络，方便扩展
3、快速响应网络变化、触发更新
4、网络带宽占用少、路由收敛速度快
5、属于无类路由协议，支持VLSM和CIDR
三、OSPF
的工作原理：
1、双方发送HELLO报文，
2、建立邻接关系
3、发送LSA（链路状态通告）
4、LSA泛洪
5、区域中的每台路由器形成相同的LSDB（链路状态数据库）
6、根据LSDB形成无环路的拓朴图
7、每台路由器利用SPF算法，以自己为根计算出到达目标网络的最短路径，并写入路由表
四、OSPF
报文类型：HELLO DBD LSR LSU LSACK
Hello报文：用于发现、验证、重新发现邻居的报文，采用周期性的组播（224.0.0.5）
在广播型的网络中，更新的周期为10S/40S
非广播多路访问的网络中，更新的周期30s/120s
DBD：数据库描述报文，在发送前要先协商主从关系（master/slave）,由主方发送自己建立的链路状态数据库的格式和序列号。
LSR:向邻居发送OSPF的链路状态的请求
LSU：向请求的邻居发送关于链路状态的更新
LSACK：确认收到的链路状态更新
五、建立邻接关系的接口状态：down init 2-way exchangestart exchange loading full
down:
接口处于OSPF协议的DOWN状态，没有接收邻居的验证和发现。
init：接口初始化状态，准备发送和接收hello报文。
two-way:邻居双方通过HELLO报方发现对方准备建立双向通信。
exchangestart:双方进入交换LS的准备阶段。
exchange:双方交换链路状态报文。
loading:装载由邻居泛洪的LSA，形成完整的链路状态数据库。
full:邻居双方进入稳定的邻接关系状态，即全邻接。
六、OSPF
网络类型：
根据路由器所连接的物理网络不同，OSPF将网络划分为四类型：
1、 广播多路访问型（Broadcast multiAccess），如：Ethernet、Token Ring、FDDI。采用组播的方式进行报文传输（224.0.0.5，224.0.0.6）
2、 非广播多路访问型（None Broadcast multiAccess，简称：NBMA）如：Frame Reley、X.25、SMDS。采用单播的更新。
3、 点到点型（Point to Point）如：专线连接PPP、HDLC。采用目标地址为224.0.0.5进行报文的传输
4、 点到多点型（Point to MultiPoint）
七、OSPF
相关概念及术语:
1、 路由器ID：路由器在OSPF网络中的标识，由路由器中的最高物理接口IP地址来表示，如果有回环接口，那么ROUTER ID由回环接口的最高IP来表示。一般OSPF网络都会设定Loopback接口，OSPF路由器ID就会很稳定。
2、 计时器： HELL0报文：是运行OSPF协议网络中，用来建立邻接关系，在广播型网络中，OSPF的HELL0报文计时器每隔10秒发送一次，保持时间40秒，即 如果在40秒内没收到hello，则认为居不存在.在非广播网络中（帧中继），每隔30秒发送一次，保持时间120秒
3、 OSPF度量：路由器开销或度量，决定了到达一个目的网络最佳路径。具由最低度量的路由被认为最佳路由。OSPF使用一个基于接口的带宽的无因次的度量，用以下公式计算：
开销（cost）=100000000/(接口的带宽)
不同接口的OSPF开销如下：
接口类型 接口的带宽 OSPF开销
以太网 10000000 10
快速以太网 100000000 1
吉比特以太网 100000000 1
T1 1544000 64
E1 2048000 48
Cost的计算公式是108/带宽(Bps)，然后取整，计算出通过的所有链路入口的cost之和。
其中环回接口的cost为1。
4、 链路状态：接口状态（接口的连接情况、接口参数、接口的第三层信息）
5、 链路状态协议：通过运行协议中的报文来从邻居获得整个网络的链路状态信息，建立全网的链路状态数据库
(Link-State Database)，生成拓朴图，再根据自己的链路状态算法算出路由表。
八、广播型的网络环境的问题：
多个路由器能过广播型的交换设备相连，形成了一个物理上的星形拓朴，而且协议所建立的逻辑结构上是个网状全互联的结构，每两个路由器之间都有处于全邻接关系，造成大量的重复的LSA，降低了链路的利用率，影响了网络的整体性能。
解决办法： 选举一个指定的全邻接关系的路由器，同时选举一个备份指定路由器用于备份邻接。
DR(Designated Router)：指定路由器
BDR(Backup Designated Router)：备份指定路由器
OSPF要求在区域中选举一个DR，每个路由器都与之建立完全相邻关系。DR负责收集所有的链路状态信息，并发布给其他路由器。同时选举一个BDR，当DR失效时，BDR担当DR职责。
DR/BDR的选举过程：
环境：广播/非广播多路访问的网络
选举标准：priority(优先级)+RID,最高值为DR，次高为BDR
优级级：0-255，默认都为1，0不参加选举
1、先比较网络中路由器接口的优先级，高的优先，如果优先级为0，则不参与选举
2、如果优先级相同，则比较路由器的router-id，选router-id高的.
DR 与BDR的选举过程：在所有路由器中通过发送的HELLO报文中选举，所有路由器开始都称自己为DR，然后先选举BDR，BDR选举产生后，再把刚选举出 的BDR推举为DR，再次选举BDR，选举完成。一旦选举成功，以后如果有路由器改了比DR/BDR还要大的优先级，仍然不会成为DR/BDR，除非重新 进行选举，即重启ospf进程
选举完成后所有路由只与DR/BDR建立全邻接FULL关系。
DR/BDR选举完成后，DRother只和DR/BDR形成邻接关系，DR将组播洪泛LSU到224.0.0.5，DRother只组播LSU到所有的DRother，地址为224.0.0.6，只有DR/BDR才监听这个地址。