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一、OSPF的基本概念和工作过程

1.1 OSPF路由协议概述

1.1.1内部网关协议和外部网关协议

●自治系统（AS）

多个路由跑相同路由进程协议的区域 成为AS区域系统。

●内部网关协议（IGP）

在区域内部跑的进程协议，如：RIP，OSPF，ISIS等

●外部网关协议（EGP）

在区域外跑的进程协议，如：BGP等

1.1.2 OSPF是链路状态路由协议

1.2 OSPF的工作过程

●邻居列表

如图，A通过建立邻接关系，学习到所有的链路状态信息，即所有的网段信息。

●链路状态数据库

A将学习到的链路状态信息存储在自己的链路状态数据库中。

●路由表

A的链路状态数据库通过 Dijkstra算法 算出A到达每一个地点的最短路径，形成最短路径树。最终生成路由表。

1.3 OSPF的基本概念

1.3.1 OSPF区域

●为了适应大型的网络，OSPF在AS内划分多个区域

●每个OSPF路由器只维护所在区域的完整链路状态信息



●区域ID

•区域ID可以表示成一个十进制的数字

•也可以表示成一个IP

●骨干区域Area 0

•负责区域间路由信息传播

●非骨干区域

1.3.2 Router ID

•OSPF区域内唯一标识路由器的IP地址

●Router ID选取规则

•选取路由器looback接口上数值最高的IP地址

•如果没有looback接口，在物理端口中选取IP地址最高的

•也可以使用router-id命令指定Router ID

●Router-ID是网络上唯一用于标识的一台路由器，线网用路由器的环回口来配置Router-ID,这边的地址是32位的公网IP地址，如果没有标，通过物理口

来确认。

1.3.3 DR和BDR及选举方法

DR和BDR简介

●DR 、BDR 和其他路由中

• DR： 区域当中的主路由，有且仅有一个

• BDR:区域当中的备份路由，有且仅有一个

• 除了DR 和 BDR 都是其他路由

●其他路由器只和 DR 和 BDR 形成邻接关系。主路由负责通告信息，备份路由负责准备顶替 DR

●其他路由器发送信息只能到达DR 和BDR（一个组播） ，DR再发送通告信息（第二个组播）。其中存在两个组播信息。

●DR 和 BDR 负责监控其他路由发来的信息。

DR 和 BDR 的选举方法

●自动选举DR和BDR

•网段上Router ID最大的路由器被选举为DR，第二大将被选举为BDR

●手工选择DR和BDR

•优先级范围是0~255，数值越大，优先级越高，默认是1

•如果优先级相同，则需要比较Router ID

•如果路由器的优先级设置为0，它将不参与DR和BDR的选举

DR 和 BDR 的选举原则

●选举DR、BDR是为在广播多路访问中减少连接关系的建立，优化性能

●默认Router-ID最大是DR，第二大是BDR，其他是Drother

●DR一旦被选定就不会被抢占，

●Drother会通过224.0.0.6向DR和BDR通告网络状态信息，DR会通过224.0.0.5向所有邻居通告信息

DR和BDR的选举过程

●路由器的优先级可以影响一个选举过程，但是它不能强制更换已经存在的DR或BDR路由器。

1.3.4 OSPF组播地址

●224.0.0.5（DR和BDR发出的）

●224.0.0.6 （其他路由发出的）

1.3.5 OSPF的度量值为COST

●COST=10^8/BW BW(带宽)

COST 数制越小越好，说明带宽越高

COST越低，带宽越高，路径越短。

●最短路径是基于接口指定的代价（cost）计算的

二、OSPF数据包类型

2.1 OSPF数据包

承载在IP数据包内，使用协议号89

2.2 OSPF的包类型

2.3 名词解释

1、传送的LSA（link status advertisement），链路状态通告，包括拓扑信息。

具体包括：网段的前缀、掩码、连接的路由器的哪些接口、直连哪些路由器。

2、LSDB，他是LSA的的集合，链路状态数据库，对此进行spf算法，得到spf 树（基于cost代价）再得出最优的路由，并将其加入到路由表中。

3、既支持vlsm 可变掩码、又支持 cidr（无类别域间选路）

4、封装

layer2| ip |ospf| fcs

直接封装到IP报头内 上层协议号为89 eigrp为88

2.4 详解

1、hello发送周期分为10s和30s两种，hello hold的时间为发送时间*4即40s或120s

2、dbd数据库描述报文，包含lsa的报头，即告诉邻居路由器，本地的lsdb中包含哪些LSA信息，同步lsdb过程中如果没有此描述可能会发送重复的LSA ，造成资源的浪费导致低效LSA中除了拓扑。或路由信息的载荷外还有LSA的报头也叫LSA的摘要，报头中包含此LSA的标识，从而避免发送重复的LSA信息

3、路由器请求邻居有但是本地没有的LSA，以保证lsdb一致，根据交互的dbd，将没有的LSA的报头放在LSAR中，表明需要的LSA

4、根据上面的一条，将邻居请求的LSA信息，放在LSU中由本地路由器发送给邻居，LSU包含完整的LSA信息

5、LSACK为确认机制，由OSPF定义的确认机制

，ospf定义了两类的确认，一种为显式的确认，另一类为隐式的确认（基于序列号的确认机制），

前者收到一个报文，针对此报文，生成一个单独的确认报文（只有ospf支持确认），后者收到一个报文，使用相同的报文再发送回来，序列号设置为一致，既传输了信息，又做了确认

三、OSPF协议7种状态分析

3.1 OSPF邻接关系的建立（7个状态）

1、Down状态：只知道自己的ID，不知道其他任何路由器。

2、Init状态（初始化状态）：Down状态的端口接收到Hello信息后，自动激活init状态，此时，只能接收Hello包，不能发送Hello包。

3、2-Way状态：route系统加载完成后从Init状态进入2-Way状态。2-Way状态中既可以接收Hello包也可以发送Hello包（选举出两个最大的Router ID，但是并不会确定主从路由身份）。

4、ExStart状态(准启动状态)：确定主从路由身份。即确定DR和BDR身份。

5、Exchange状态：交换DBD信息库，同时接收到后也会有LSACK包。

6、Loading状态：最繁忙状态，包的种类最多，有LSR,LSU（包含多个LSA），LSACK，形成的路由表。

7、Full 状态：稳定状态开始转发数据包。

3.2 OSPF的网络类型

●OSPF将网络划分为四种类型：

1、点到点网络

2、广播多路访问网络

3、非广播多路访问网络

4、点到多点网络

区别：有点选DR、有的不选DR

3.3 OSPF的应用环境

1、网络规模

2、网络拓扑

3、其他特殊要求

4、路由器自身要求

3.4 OSPF的特点

1、可适应大网络规模

2、路由变化收敛速度快（RIP协议收敛需要30S）

3、无路由环路

4、支持变长子网划分

5、支持区域划分

6、支持以组播地址发送协议报

四、OSPF协议6种LSA分析