什么是OSPF？OSPF的工作流程概述

什么是OSPF

OSPF（OPen Shortest Path First）開放最短路徑優(yōu)先，由IETF開發(fā)的基于鏈路狀態(tài)的自治系統(tǒng)內(nèi)部路由協(xié)議（IGP）采用Dijkstra的最短路徑優(yōu)先算法來計(jì)算和選擇路由。

該協(xié)議關(guān)注網(wǎng)絡(luò)中鏈路或者接口的狀態(tài)、帶寬、利用率、延時(shí)等。使用SPF算法計(jì)算和選擇路由，OSPF 將協(xié)議包直接封裝在 IP 包中，協(xié)議號(hào) 89。并且OSPF以組播形式發(fā)送協(xié)議報(bào)文，減少鏈路帶寬資源浪費(fèi)。

OSPF的工作流程概述

工作流程主要有四個(gè)階段：

尋找鄰居、建立鄰接關(guān)系、鏈路狀態(tài)信息傳遞、計(jì)算路由

尋找鄰居

在網(wǎng)絡(luò)中尋找可能與自己交換鏈路狀態(tài)信息的周邊路由器，可以交換鏈路狀態(tài)信息的路由器互為鄰居（Neighbor）

建立鄰接關(guān)系

鄰接關(guān)系（Adjacency）可以抽象的想象成一條虛擬的鏈路，用于鄰居路由器之間傳遞鏈路狀態(tài)信息，且只有建立了鄰接關(guān)系才能傳遞

鏈路狀態(tài)信息傳遞

OSPF路由器將建立描述網(wǎng)絡(luò)鏈路狀態(tài)的LSA（Link State Advertisement - 鏈路狀態(tài)公告），建立鄰接關(guān)系的OSPF路由器之間將交互LSA，最終形成包含整個(gè)網(wǎng)絡(luò)完整鏈路狀態(tài)信息的LSDB（Link State DataBase）鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫

計(jì)算路由

獲取完整的LSDB過后，OSPF區(qū)域內(nèi)的每個(gè)路由器將會(huì)對(duì)著區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有相同的認(rèn)識(shí)，如何根據(jù)LSDB的信息，運(yùn)用SPF算法計(jì)算出路由，且避環(huán)路的產(chǎn)生。

如何建立鄰居關(guān)系

OSPF進(jìn)程啟動(dòng)后，以224.0.0.5進(jìn)行組播發(fā)送Hello包，用以尋找鄰居， Hello包里面包含了：

始發(fā)路由器的Router-id
始發(fā)路由器接口的區(qū)域ID（Area ID）
始發(fā)路由器接口的子網(wǎng)掩碼
選定的DR路由器
路由器的優(yōu)先級(jí)
等信息

其中建立鄰居關(guān)系的前提是：雙方接口UP``雙方接口IP地址在同一網(wǎng)段``雙方接口在同一區(qū)域一臺(tái)路由器可以有很多鄰居，也可以同時(shí)成為幾臺(tái)或者其他的路由器鄰居，所有的信息都會(huì)存在鄰居表內(nèi)。 通過互收Hello包，將狀態(tài)轉(zhuǎn)換為Init狀態(tài)，之后兩邊Hello包內(nèi)協(xié)商某些參數(shù)后，才能確定為鄰居，狀態(tài)修改為2-Way當(dāng)雙方鏈路狀態(tài)信息交互成功后，鄰居狀態(tài)修改為Full，就表明鄰居之間鏈路狀態(tài)信息已經(jīng)同步

Init：
初始化[收到了對(duì)方的Hello報(bào)文，但Hello報(bào)文中的鄰居字段沒有本機(jī)的Router-ID]
2-Way：
鄰居關(guān)系[雙方互相發(fā)現(xiàn)，收到了對(duì)方的Hello報(bào)文，并且報(bào)文中包含了乙方路由的Router-ID，并且確認(rèn)了DR/BDR的角色關(guān)系]

BR與BDR選舉

在未選舉BR與BDR的狀態(tài)下，鏈路中的鄰接關(guān)系將變得非常巨大，消耗巨大的網(wǎng)絡(luò)資源，可以由上圖公式可算得網(wǎng)絡(luò)內(nèi)鄰接關(guān)系的數(shù)量，為了解決這個(gè)問題，在OSPF引入了DR與BDR的概念。

本意是在網(wǎng)絡(luò)中選舉一臺(tái)DR（Designated Router）指定路由器負(fù)責(zé)描述用LSA描述該網(wǎng)絡(luò)類型以及網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其他路由器，同時(shí)，他們也負(fù)責(zé)鏈路狀態(tài)信息交互過程。 同樣在選舉DR的同時(shí)也在選舉BDR（Backup Designated Riyter）指定備份路由器簡單的說就是DR的備份，DR掛了就由他頂上，提升了可靠性

選舉規(guī)則

首先優(yōu)先級(jí)數(shù)字大的優(yōu)先選擇，默認(rèn)優(yōu)先級(jí)都是1

再接著是Router-id大的優(yōu)先

Router-id

用來表述路由器的身份，產(chǎn)生的方法，有兩種手動(dòng)配置一個(gè)可存在/不可存在的IPv4的地址格式作為Router-ID，自動(dòng)選舉在所有環(huán)回口中選舉IP地址最大的作為Route-ID，在所有物理接口中選舉IP地址最大的作為Router-ID，建議是用手動(dòng)方式配置一個(gè)環(huán)回口的IP地址作為Router-ID

鏈路狀態(tài)信息傳遞

通過在路由器之間發(fā)送LSA（Link State Advertisement）鏈路狀態(tài)公告來交換鏈路狀態(tài)信息，通過獲取對(duì)方LSA，來同步乙方OSPF區(qū)域內(nèi)的鏈路狀態(tài)信息。

為避免網(wǎng)絡(luò)資源浪費(fèi)，OSPF 路由器采取路由增量更新的機(jī)制發(fā)布 LSA，即只發(fā)布鄰居缺失的鏈路狀態(tài)給鄰居

路由計(jì)算

路由計(jì)算

• 首先評(píng)估一臺(tái)路由器到另一臺(tái)路由器所需的開銷（Cost）
• 同步區(qū)域內(nèi)的所有路由器的LSDB
• 使用SPF算法計(jì)算出路由

數(shù)據(jù)庫同步的工作流程

• 向鄰接路由器發(fā)送DD報(bào)文，通告本地LSDB中所有LSA的摘要信息
• 收到DD后，與本地LSDB對(duì)比，向?qū)Ψ桨l(fā)送LSR報(bào)文，請(qǐng)求發(fā)送本機(jī)所需的LSA的完整信息
• 收到LSR后，把對(duì)方所需的LSA的完整信息打包為一條LSU報(bào)文，發(fā)送至對(duì)方
• 收到LSU后，向?qū)Ψ交貜?fù)LSAck報(bào)文，進(jìn)行確認(rèn)

OSPF三張表

路由表

記錄了由SPF算法計(jì)算過后的路由

鄰居表

記錄鄰居關(guān)系和狀態(tài)

拓?fù)浔?/strong>

[系統(tǒng)]ospf [ID] router-id [Router-ID]  #設(shè)置Router-id 
router-id [Router-ID] #在系統(tǒng)視圖下設(shè)置Router-ID 會(huì)被應(yīng)用到所有的協(xié)議[全局]，其中在協(xié)議內(nèi)配置的Router-ID高
[進(jìn)程]area [ID] #進(jìn)入?yún)^(qū)域ID，區(qū)域的編號(hào)格式也是IPv4地址格式
[區(qū)域]network [network] [反網(wǎng)掩碼]#宣告網(wǎng)絡(luò)，反網(wǎng)掩碼也叫掩碼通配符
[進(jìn)程]silent-interface [interface] #靜默接口
ospf network-type [broadcast | nbma | p2mp unicast | p2p | peer-address-check ] #手動(dòng)修改網(wǎng)絡(luò)類型
[進(jìn)程]ospf-router-advertise [always | permit-calculate-other | cost [Cost] | route-policy [name] | type [Type] | summary cost [cost]] #配置OSPF引入缺省路由，always，如果本機(jī)沒有配置默認(rèn)路由，使用此參數(shù)可以參數(shù)一個(gè)描述默認(rèn)路由的一個(gè)LSA發(fā)布出去，Cost為改默認(rèn)路由的度量值，type為LSA的類型。
[接口]ospf timer hello [seconds] #修改Hello Time 計(jì)時(shí)器時(shí)間
[接口]ospf time dead [seconds] #修改鄰居失效時(shí)間
[接口]ospf dr-priority [priority] #修改啟用OSPF的接口的路由器優(yōu)先級(jí)
[接口]ospf cost [cost] #修改開銷值
bandwitdth-reference [value] #修改OSPF的參考帶寬
display ospf interface #顯示ospf接口信息
display ospf peer #顯示鄰居關(guān)系FULL為鄰接關(guān)系，2-Way為鄰居關(guān)系
display ospf lsdb #查看LSDB數(shù)據(jù)庫
display ospf routing #查看OSPF路由
display ospf lsdb #插件本地LSDB匯總情況
display ospf verbose #查看OSPF進(jìn)程詳細(xì)信息
display ospf statistics #顯示OSPF統(tǒng)計(jì)信息
display ospf interface #查看OSPF接口信息
display ospf routing #查看OSPF路由信息
dispaly ospf statistics error #顯示ospf錯(cuò)誤信息[排錯(cuò)常用]