13、OSPF协议工作过程

概述与工作过程OSPF前言

RIP是一种基于距离矢量算法的路由协议，存在着收敛慢、易产生路由环路、可扩展性差等问题，目前已逐渐被OSPF取代。开放式最短路径优先OSPF（OpenShortestPathFirst）协议是IETF定义的一种基于链路状态的内部网关路由协议。OSPF(OpenShortestPathFirst)开放式最短路径优先协议OSPF属于链路状态协议,基于链路状态算法。是一个内部网关协议。OSPF直接运行于IP协议之上，使用IP协议号89FrameChecksumOSPFProtocolPacketIPPacketHeaderLinkLayerHeaderIP协议号为89OSPF概述1快速收敛：快速扩散链路状态更新并同步计算路由表；无路由环路：最短路径优先（SPF）算法；完全无类别：支持可变长子网掩码（VLSM）和无类域间路由（CIDR）；减少所需的网络带宽：采用触发更新机制；支持接口的包认证：确保路由计算的安全性；使用组播方式发送更新：减小了对非相关网络设备的干扰。OSPF概述1路由器ID即RouterID，它是唯一标识运行OSPF协议的一台路由器，经常设置为掩码为32bits的IP主机地址。产生方法：

手工指定：通过命令router-idip-address设置，一般指定逻辑的环回口地址（环回口地址的稳定性）

自动产生：环回口地址——如果没有手工指定，则选择环回口IP地址；如果有多个环回口，则比较IP地址大的作为RouterID；

物理接口IP地址——如果没有创建环回口，则选用物理接口IP地址，如果有多个IP地址，则同样选择IP地址最大的作为RouterID。OSPF的关键概念2邻居表（NeighborDatabase）：包括所有建立联系的邻居路由器。链路状态数据库（链路状态表、拓扑数据库）（LinkStateDataBase）：包含了网络中所有路由器的链接状态。它表示着整个网络的拓扑结构。同区域内的所有路由器的链路状态数据库都是相同的。路由表(RoutingTable)：也称转发表，在链路状态表的基础之上，利用SPF算法计算而来。OSPF的关键概念21、邻居发现阶段2、建立邻接关系3、链路状态数据库同步4、路由计算OSPF的工作过程3泛洪LSALSDBRTA生成的LSARTB生成的LSARTC生成的LSARTD生成的LSARTARTBRTCRTDSPF算法计算路由最短路径树目的网段下一跳开销.................................................................IP路由表我有三个邻居RTARTBRTDRTC(RouterID=1.1.1.1)(RouterID=2.2.2.2)(RouterID=4.4.4.4)(RouterID=3.3.3.3)OSPF的工作过程：邻居发现阶段3小王小一小二小三小王小一你好啊(1)你好，我叫小王小王小一你好啊(2)你好，小王，我叫小一嘻嘻嘻，我有3邻居(3)邻居关系建立完成OSPF的工作过程：邻居发现阶段3Helloafadjfjorqpoeru39547439070713HelloADECBOSPF的工作过程：邻居发现阶段3HelloRouterPriorityDesignatedRouterBackupDesignatedRouterHelloIntervalRouterDeadIntervalOptionsNetwork

MaskNeighborEthernet10.1.1.110.1.1.210.1.1.310.1.1.4RTA我有三个邻居邻接关系指通过交互之后，彼此都有对方路由信息。形成邻居关系的路由器但不一定会有邻接关系。

OSPF的工作过程：建立邻接关系3Ethernet10.1.1.110.1.1.210.1.1.310.1.1.4RTABDRDR我有三个邻居，但是只有两个邻接指定路由器（DesignatedRouter，DR）备用指定路由器（BackupDesignatedRouter，BDR）DRother一个既不是DR也不是BDR的路由器则被称之为DRother，在邻接关系建立过程当中，DRother只与DR和BDR形成邻接关系并交换链路状态信息以及路由信息DR和BDROSPF的工作过程：建立邻接关系3DRandBDR每个网段都会选出DR和BDR然后，每个Router都会和DR，BDR建立邻接关系DRBDROSPF的工作过程：建立邻接关系3DR&BDRBDRDRRTARTBRTCRTD可以减少广播型网络中的邻接关系的数量。邻居OSPF的工作过程：建立邻接关系3RTARTBRTCRTDRTERTCRTDRTARTBRTERTCRTDRTARTBRTE图2：没有选举DR时的邻接关系图3：选举DR后的邻接关系DR图1：网络拓扑结构BDROSPF的工作过程：建立邻接关系3DR&BDR选举DR是基于端口的路由器优先级的值进行选举的。DR(Priority=255)RTARTBRTC(Priority=1)(Priority=1)BDROSPF的工作过程：建立邻接关系3DR选举原则：第一条：比较路由器的优先级，具有最高优先级的路由器将成为DR，次高的成为BDR。

优先级值范围0—255，默认为1，0表示不参加选举第二条：如果路由器的优先级相同，则比较RouterID，RouterID最大的作为DR。OSPF的工作过程：建立邻接关系3DR（村长）的选举过程（1）登记选民本村的18岁以上公民；本网段的OSPF路由器；（2）登记候选人本村内的30岁以上公民；本网段的priority>0的OSPF路由器；（3）竞选演说所有的候选人都认为自己应该当村长；所有的priority>0的OSPF路由器都认为自己是DR（4）投票选竞选演讲最好的；选priority值最大的，若priority值相等，选RouterID最大的；OSPF的工作过程：建立邻接关系3选举制{民主！}DR是各路由器选出来的，而非人工指定的；终身制{稳定压倒一切！}DR一旦当选，除非路由器故障，否则不会更换；即便新加入一台优先级比DR高的路由器，也不更换！世袭制{快速响应！}DR选出的同时，也选出BDR（BackupDesignatedRouter）来。DR故障后，由BDR自动代替DR成为新的DR；因为重新选举会造成新的一轮的同步；OSPF的工作过程：建立邻接关系3邻居状态机：DownInitExStartLoadingFull邻居邻接2-WayExchangeAttemptOSPF的工作过程：建立邻接关系3在建立邻接关系以后，发布LSA（LinkStateAdvertisement链路状态广告）来交互链路状态信息，通过获得对方LSA同步OSPF区域内的LSDB。LSALSDBRTA生成的LSARTB生成的LSARTC生成的LSARTD生成的LSARTARTBRTCRTDOSPF的工作过程：链路状态数据库同步阶段31、计算路由器之间每段链路开销，即cost值，计算公式是10^8/带宽。2、利用SPF算法以自身为根节点计算出一颗最短路径树。3、计算完成之后，将开销最低的路径写入路由表当中。OSPF的工作过程：路由计算阶段3LSDBLSAofRTALSAofRTBLSAofRTCLSAofRTD(2)每台路由器的LSDB(3)由链路状态数据库生成带权有向图C