什么是OSPF鏈路狀態(tài)路由協(xié)議？OSPF可適應(yīng)于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，為了適應(yīng)大型網(wǎng)絡(luò)，OSPF在AS類劃分多個(gè)區(qū)域。每個(gè)區(qū)域內(nèi)部的OSPF路由器只維護(hù)所在區(qū)域的完整鏈路信息。

Area0是骨干區(qū)域，Area1和Area2是子區(qū)域

OSPF的路由器類型可分為：

區(qū)域邊界路由器(ABR)：用來(lái)連接骨干區(qū)域和其他子區(qū)域的路由器。

自治邊界路由器(ASBR)：用來(lái)連接所在AS與外部自治區(qū)域的路由器，可以連接采用非OSPF協(xié)議(比如RIP或EIGRP)管理的自治區(qū)域。

內(nèi)部路由器：保存自己區(qū)域的鏈路狀態(tài)信息。內(nèi)部路由器又可分為指定路由器(DR)、非指定路由器(BDR)和其他路由器(DRother)。

其他路由器只與DR形成鄰接關(guān)系(adjacency)，如果DR失效，那么BDR就頂上去工作。

Router ID及DR的選舉

在OSPF區(qū)域內(nèi)，用Router ID(RID)作為唯一標(biāo)識(shí)區(qū)分每一個(gè)路由器。RID可以手工配置，也可以自動(dòng)生成。如果沒(méi)有指定RID，將按照如下邏輯自動(dòng)生成一個(gè)RID：

首先選取所有Loopback接口上數(shù)值較大的IP地址作為RID;

如果沒(méi)有配置Loopback接口，那么選取所有物理接口中數(shù)值較大的IP地址作為RID。

有了RID以后才能判斷DR和BDR。DR和BDR可以手動(dòng)選擇，也可以自動(dòng)選舉。自動(dòng)選舉的邏輯是：

網(wǎng)段上RID較大的路由器被選為DR;

網(wǎng)段上RID第二大的路由器被選為BDR。

OSPF協(xié)議包

OSPF協(xié)議共有5種包類型：

OSPF包類型

Hello：用于建立和維護(hù)OSPF鄰居關(guān)系;

DBD：用于向鄰居發(fā)送鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)(LSDB)中LSA的摘要;

LSR：鏈路狀態(tài)請(qǐng)求，用于向OSPF鄰居請(qǐng)求鏈路狀態(tài)信息;

LSU：鏈路狀態(tài)更新，收到LSR后發(fā)送鏈路狀態(tài)通告(LSA)，一個(gè)LSU可能包含一條或多條LSA;

LSAck：鏈路狀態(tài)確認(rèn)，確認(rèn)收到LSU，LSU中的每個(gè)LSA需要分別確認(rèn)。

鄰接關(guān)系的建立

鄰居關(guān)系的建立和維持都是靠Hello包完成的，一般Hello包以周期性的規(guī)律發(fā)送。鄰接關(guān)系的建立可分為4個(gè)階段：

鄰居發(fā)現(xiàn)：發(fā)現(xiàn)直連鏈路上的OSPF路由器，建立雙向關(guān)系。

協(xié)商主從關(guān)系：交換LSA摘要信息。

數(shù)據(jù)庫(kù)同步：請(qǐng)求和發(fā)送完整的LSA信息。

進(jìn)入完全鄰接(full adjacency)階段。

OSPF路由器狀態(tài)

OSPF路由器在進(jìn)入完全鄰接階段之前，通常要經(jīng)歷幾個(gè)狀態(tài):Down: 初始化狀態(tài)Init: 收到了Hello包，但是雙向通信還沒(méi)有建立起來(lái)Two-way: 雙向會(huì)話建立ExStart: 信息交換初始態(tài)，本地路由器和鄰居間建立主從關(guān)系，向鄰居發(fā)送數(shù)據(jù)庫(kù)描述包(DBD)Exchange: 信息交換狀態(tài)，向鄰居發(fā)送LSR用于請(qǐng)求新的LSALoading: 信息加載狀態(tài)，本地路由器向鄰居發(fā)送LSR用于請(qǐng)求新的LSAFull: 完全鄰接狀態(tài),這種鄰接出現(xiàn)在Router LSA和Network LSA中

總結(jié)

以O(shè)SPF為代表的鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，我們將工作原理總結(jié)如下：

每臺(tái)路由器通過(guò)使用Hello報(bào)文與它的鄰居之間建立鄰接關(guān)系;

每臺(tái)路由器向每個(gè)鄰居發(fā)送鏈路狀態(tài)通告(LSA)，也叫鏈路狀態(tài)報(bào)文(LSP)。每個(gè)鄰居在收到LSP之后，還要向它的鄰居轉(zhuǎn)發(fā)這些LSP(OSPF泛洪);

每臺(tái)路由器要在數(shù)據(jù)庫(kù)中保存一份它所收到的LSA的備份，所有路由器的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)該相同;

依照拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫(kù)每臺(tái)路由器使用Dijkstra算法(SPF算法)計(jì)算出到每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的最短路徑，并將結(jié)果輸出到路由選擇表中。