一、OSPF介紹

?OSPF（Open Shortest Path First，開放最短路徑優先）協議作為一種基于鏈路狀態的路由協議，它為網絡中的路由器提供了一種高效、可靠的方式來共享路由信息，并計算出最短路徑。

特點：

• 收斂速度快，能快速適應網絡變化。
• 支持區域劃分，適合大規模網絡。
• 提供更準確和詳細的路由信息。
• 對網絡拓撲變化的適應性強。

二、OSPF概念

1.Router ID

Router ID（路由器標識符）是一個 32 位的標識符，用于唯一標識一臺 OSPF 路由器。

• 唯一性：在一個 OSPF 域內必須是唯一的，不能與其他路由器的 Router ID 重復。

• 選舉規則：通常，管理員可以手動配置 Router ID。如果沒有手動配置，OSPF 會自動選取路由器上活動的最大 IP 地址作為 Router ID。
• 穩定性要求：一旦確定，應盡量保持不變，因為 Router ID 的改變可能會導致一些路由信息的重新計算和傳播，對網絡穩定性有一定影響。
• 路由計算：在進行路由計算和構建拓撲結構時，Router ID 是關鍵的標識。
• 鄰居建立：在 OSPF 鄰居建立過程中，Router ID 用于識別不同的路由器。

2.鏈路狀態

鏈路狀態指的是路由器接口的狀態信息，包括接口的 IP 地址、子網掩碼、網絡類型、Cost（成本）值等。

鏈路狀態信息通過 LSA（Link State Advertisement，鏈路狀態通告）報文在路由器之間進行交換。

主要作用包括：

• 構建拓撲圖：通過收集各個路由器的鏈路狀態信息，OSPF 可以構建出整個網絡的拓撲結構，包括路由器的連接關系、鏈路的帶寬等信息。
• 計算最優路徑：基于鏈路狀態信息和最短路徑算法，OSPF 可以計算出到達每個目的地的最優路徑，并將其存儲在路由表中。
• 快速收斂：當網絡拓撲發生變化時，路由器可以迅速感知并更新鏈路狀態信息，從而快速計算出新的最優路徑，實現快速收斂。
• 避免路由環路：OSPF 通過使用鏈路狀態信息和最短路徑算法，可以避免出現路由環路，保證網絡的穩定性和可靠性。

3.Cost

Cost（花銷）用于表示到達目的地的路徑代價。

Cost 值通常由以下因素決定：

• 鏈路帶寬：鏈路的帶寬會影響 Cost 的值。一般來說，帶寬越高，Cost 值越小，表示通過該鏈路到達目的地的代價越低。
• 接口類型：不同類型的接口可能具有不同的默認 Cost 值。例如，以太網接口的默認 Cost 值通常為 1，而廣域網接口的默認 Cost 值可能較高。
• 手動配置：管理員可以手動配置接口的 Cost 值，以影響 OSPF?路由的選擇。

Cost 的計算公式

• 通常是參考帶寬除以接口帶寬。例如，如果參考帶寬為 100Mbps，而接口帶寬為 10Mbps，則 Cost 值為 10。

Cost 值的作用

• 幫助 OSPF 協議選擇最優路徑，OSPF?路由器會根據鏈路狀態信息和 Cost 值計算到達每個目的地的最短路徑，并將其存儲在路由表中。當需要轉發數據包時，路由器會根據路由表選擇成本最低的路徑。

4.報文類型

• Hello 報文：用于發現、建立和維護鄰居關系。
  • Hello 報文會被周期性地發送到鄰居路由器，以確保鏈路的可用性和鄰居的存在。Hello 報文還用于選舉 DR和 BDR。
    • （Designated Router，指定路由器）
    • （Backup Designated Router，備份指定路由器）
• DD報文：數據庫描述報文，用于描述本地鏈路狀態數據庫（LSDB）的情況。
  • DD 報文包含了 LSA的頭部信息，用于與鄰居路由器進行數據庫同步。
    • （Database Description）
    • （Link State Advertisement，鏈路狀態通告）
• LSR報文：鏈路狀態請求報文，用于向鄰居路由器請求自身缺少的鏈路狀態信息。
  • 當路由器發現自己的鏈路狀態數據庫中缺少某些 LSA 時，會發送 LSR 報文請求鄰居路由器發送相應的 LSA。
    • （Link State Request）
• LSU報文：鏈路狀態更新報文，用于向鄰居路由器發送詳細的鏈路狀態信息。
  • 當路由器接收到 LSR 報文后，會使用 LSU 報文回復請求的 LSA。LSU 報文包含了真正的 LSA 內容，用于更新鄰居路由器的鏈路狀態數據庫。
    • （Link State Update）
• LSAck報文：鏈路狀態確認報文，用于確認收到的 LSU 報文。
  • 當鄰居路由器收到 LSU 報文后，會發送 LSAck 報文進行確認。LSAck 報文可以確保鏈路狀態信息的傳輸可靠性。
    • （Link State Acknowledgment）

5.LSA類型

• 路由器 LSA：每臺運行 OSPF 的路由器都會產生這種類型的 LSA。
  • 它描述了路由器的接口和接口的Cost值以及描述路由器的特殊角色，如虛擬鏈路、ABR和 ASBR等。
    • （Router LSA，Type 1）
    • （Area?Border Router，區域邊界路由器）
    • （ Autonomous System Border Router，自治系統邊界路由器）

• 網絡 LSA：在多路訪問型網絡（如以太網或幀中繼網絡）中，會選舉出 DR（和 BDR。DR 會發送這種類型的 LSA，用來描述網絡中的所有路由器。
  • （Network LSA，Type 2）

• 網絡匯總 LSA：由 ABR產生，用于通告其他區域的網絡信息。
  • 匯總了與 ABR 相連的其他區域的網絡信息，并將其發送到其他區域。
    • （Network Summary LSA，Type 3）
    • （Area Border Router，區域邊界路由器）

• ASBR 匯總 LSA：由 ABR 產生，用于通告 ASBR的位置。
  • 告訴其他區域 ASBR 的位置，以便其他區域的路由器能夠通過 ABR 到達 ASBR。
    • （ASBR Summary LSA，Type 4）
    • （ Autonomous System Border Router，自治系統邊界路由器）

• 外部 LSA：由 ASBR 產生，用于通告外部路由信息。
  • 描述了 ASBR 從其他路由協議（如 BGP）學習到的路由信息，并將其通告給 OSPF 網絡。
    • （External LSA，Type 5）

• 組播 LSA：用于支持組播路由。
  • （Multicast LSA，Type 6）

• NSSA 外部 LSA：在 NSSA使用，類似于 Type 5 LSA，但它的通告范圍僅限于 NSSA 區域。
  • （NSSA External LSA，Type 7）
  • （Not-So-Stubby Area，非完全末梢區域）