「路由技术2」OSPF卷1——基础内容
关键字：路由技术基础
摘要：路由技术中，OSPF的 Part I。
OSPF详解卷1-概念入门
前言
路由路径选择有RIP协议和OSPF协议两种，其中基于矢量跳数的RIP由于自身存在的诸多缺陷，现如今被基于链路状态的OSPF所取代。
基于链路状态的协议有两个：OSPF和IS-IS，今天我们先学习OSPF协议。
缺陷：
1 路径非最优
RIP基于跳数判定路径，不是最优路径。有时跳数虽短，但是端口带宽较低。
2 规模有限
RIP协议的最大跳数为15，限制了网络规模。
3 资源浪费
更新时发送自身的完整路由表信息给邻居，而完整路由表数量庞大。
比对：
- RIP
- 基于跳数选择最优路径
- 每隔30s向邻居广播整个RIP路由表
- OSPF
- 基于链路开销（cost和）选择最优路径
- 触发更新或每隔30分钟向邻居发送链路状态信息摘要，增量更新机制
一 功能及定义
OSPF开放最短路径优先（Open Shortest Path First），为克服RIP缺陷而生，为公有的路由最优路径选择协议。
:point_right: OSPF协议号为89，采用cost作为度量标准，包含端口带宽，路径消耗等。
:point_right: 每隔30分钟定时发送或根据触发进行更新
:point_right: 支持区域划分，构建层次化的网络
二 OSPF工作步骤
1 形成邻居关系
运行OSPF的交换机会发送Hello报文，用来发现和维持直连链路上的邻居关系。
2 建立邻接关系、交换信息
只有建立邻接关系的邻居路由器才会交换链路状态信息，而非所有路由都建立。（DR、BDR）
路由器通过泛洪发送LSA给其他相邻路由器，每台路由器根据LSA建立自己的链路状态数据库LSDB，就好似完整的路由地图一样。在网络稳定情况下，每台路由器的LSDB应该是相同的。（地图相同）
每台交换机都有一个LSDB（链路状态数据库），里面存储LSA1、LSA2……LSN等。LSA即链路状态公告，包含某路由器的编号多少，其直连的网段多少，开销多少等信息。
3 路径生成和路由计算
运行OSPF协议的所有路由器会在统一的LSDB基础上，以自己为根节点计算最短路径树（SPF算法）。
而通过最短路径树得出到达目的地的最优路径，加入IP路由表中。
三 OSPF术语详解
1 Router-ID
用于在一个OSPF域唯一的标识一台路由器，可手工或自动配置。以IP的格式，但仅仅是个名字！
:exclamation: 想要手动制定的Router-ID生效，必须清除进程：clear ip ospf process
2 OSPF Area
OSPF 通过划分主干区域和分支区域，实现更大范围的网络管理。
3 Cost开销
不同的端口带宽不同，GE、Serial、FE等，故cost值也不相同单一链路的cost值由如下公式进行计算：
OSPF以累计cost为开销值，即从源路由器到目标的累计cost之和。
4 OSPF 的 DR/BDR
DR：指定路由器 DR（designated router)
BDR：备用指定路由器 BDR（backup designated router）
为了减少发送报文的数量，OSPF 通过选举 DR和 BDR，使其他路由器仅与两者相连形成邻居关系，而并非所有都两两相连。
选举方式和 STP 生成树选举根交换机类似。
非 DR/BDR 之间通过 DR/BDR 交换信息。
四 OSPF区域管理
OSPF 通过划分区域（Area）进行管理，每个区域都有各自的区域 ID ，其中主干区域默认为（0.0.0.0），分支为（1.1.1.1）、（2.2.2.2）等。
区域分为主干区域和分支区域，共有以下 4 种路由器角色：
主干路由器BBR：主干区域内的称为主干路由器
自治区域边界路由器ASBR：主干中一个专门和其他自治系统交换路由信息的路由器
区域内路由器IR：分支区域内的称为区域内路由器
区域边界路由器ABR：与主干相邻的路由器
五 OFPF五种报文
| 报文 | 功能 |
|---|---|
| Hello 报文 | 周期性发送，用于发现和维护 OSPF 邻居关系 |
| DD 报文（Datebase Description） | 描述 LSDB 的摘要信息，用于两台交换机进行数据库同步（ LSA太大，避免重复学习） |
| LSR报文（Link State Request） | 用于向对方发送所需要的 LSA 。在双方成功交换DD后才会发 |
| LSU 报文（Link State Update） | 用于发送对方所需要的 LSA 。 |
| LSA 报文（Link State ACK） | 对收到的 LSA 进行确认。 |
六 OSPF三张表
OSPF 三个步骤，分别对应生成三张表。
- 建立邻居关系，创建 OSPF邻居表（两两之间）
- 建立邻接关系，创建 LSDB表（同一区域 LSDB 相同）
- 根据LSDB生成最优路径树，创建 OSPF 路由表（以自己为根节点）