18-动态路由协议，OSPF

RIP协议由于出生较早，有很多缺点，已经逐渐被OSPF代替；

RIP的缺点：

    收敛慢    ->30s发一次路由更新；

    易产生环路    ->需要水平分割、 毒性反转、触发更新等机制来避免环路；

    可扩展性差    ->最大只支持15跳，16跳不可达，导致不适应于大型网络；

 

OSPF协议的优点： 

 

1.OSPF概述：Open shortest path first 开放式最短路径优先

• 大中型网络使用最广泛的IGP协议
• 链路状态路由协议
• 无类别路由
• 使用组播（224.0.0.5和224.0.0.6）
• 收敛快
• 以开销（cost）作为度量值（cost根据接口带宽来计算）
• 采用SPF算法可以有效的避免环路（不需要水平分割、毒性逆转等机制）
• 触发式更新（路由改变时立即发送更新，并且以较低频率 （每30分钟）定期发送更新，被称为链路状态泛洪）
• 区域的设计使得OSPF能够支持更大规模的网络（划分骨干区域和非骨干区域和特殊区域，就像国家分省市区来管理）
• 通过LSA（链路状态信息）的形式发布路由（就像高德地图可以根据路况选路） 
• 支持手动汇总 （汇总是为了精简路由表的数量，有多个子网时，不需要看每条子网的路由状态；）

 

2.OSPF区域概述

 

术语	备注
区域（Area）	为了适应大型网络，OSPF在AS内划分多个区域 区域是以接口划分 每个OSPF路由器只维护所在区域的完整链路状态信息
区域ID（Area ID）	可以表示成一个十进制的数字，如：1 也可以表示成一个IP，如：0.0.0.1
区域优点	尽量减少路由表条目，从而减少LSDB大小 拓扑变化仅影响本区域内部

1）区域的表示

一共可以创建4294967296个区域；

也就是可以有和ipv4地址数量一样的区域数量；也就是2的32次方个；32位二进制；

因此，区域ID为256时可以有两种表示形式：256、0.0.1.0

 

 

2）区域的划分

划分多区域的作用：为了减轻运行OSPF路由器的压力

    例如：下图中，Area1中的路由器只需要了解Area1中所有路由器的LSA；

    LSA存放在LSDB中，划分区域减少了LSDB的大小，从而降低路由器内存消耗；

    划分区域也减少了路由器cpu的压力，LSA少了，计算路径的压力也减轻；

    ospf每30分钟一次链路状态泛洪，划分区域后，只需要更新区域内的路由状态信息，减少了路由器压力；

    注意：只有1类和2类地址的泛洪会被限制在单个区域内；

 

区域划分机制：以接口划分 

    例如：下图中左边中间的路由器，上方的接口属于Area0，下放的接口属于Area1；

    一个接口只能属于一个区域；

 

3）区域的类型

 

类型	备注
骨干区域	area 0 骨干区域，也称为传输区域
非骨干区域	area 0除外 非骨干区域，称为末端区域

只有ID为0的区域是骨干区域，其它非0的都是非骨干区域；

骨干区域负责非骨干区域的数据传输：

    例如，上图中Area1到Area2数据包的转发和路由的传递必须经过Area0；

    就像坐火车从合肥到上海需要经过中转站南京；

一般情况下，所有非骨干区域必须和骨干区域直接相连；（特殊情况用其它方法解决）

 

 

4）路由器的类型

 

角色	备注
IR	internal router 内部路由器 所有接口都属于同一个区域
BR	backbone router 骨干路由器 至少有一个接口属于骨干区域
ABR	Area border router 区域边界路由 连接多个不同的区域，至少有一个接口属于骨干区域
ASBR	Autonomous system border 自治系统边界路由器  将其他路由协议学习到的路由以引入的方式到OSPF进程中

一台路由器可以同时属于多种类型； 

 

 

 

3.OSPF工作流程

OSPF核心工作流程：

    1】发现并建立邻居

    2】传播LSA（区别基于DV算法的路由更新）

        LSA的内容 ：

            a.link state advertisement 链路状态宣告（就像地图中的路况信息）

            b.链路：路由器接口

            c.状态：描述接口信息（地址、掩码、开销、网络类型、邻居关系等）

    3】将LSA泛洪到区域中的所有OSPF路由器（不仅仅是直连路由器）

    4】收集LSA创建LSDB（链路状态数据库，相当于地图）

    5】使用SPF算法计算到达每个目标网络的最短路径，存放于路由表

 

1）邻居

osfp中有个概念叫邻居；

查看邻居的命令：

dis ospf peer

 

建立邻居：

ospf 1

area 0

net 

network 192.168.108.0 0.0.0.255

dis ospf peer

 

建立邻居成功后，会周期性发送hello数据包；

hello包的作用是用来找邻居；

 

通过周期性的发送hello包来发现邻居；

邻居会存放在邻居表中（Neighbor Table）

 

2）关于LSDB

建立邻居后，路由器之间会传播LSA；

LSA会通过泛洪传播到区域汇总所有的ospf路由器；

 

LSA保存在LSDB中；

查看LSDB：

dis ospf lsdb

type表示lsa的类型，router是路由器、sun-net是汇总；

 

查看router类型的lsa:

dis ospf lsdb rou

 

查看汇总类型的lsa:

dis ospf lsdb sum

 

3）SPF算法计算

通过LSA可以知道到达特定地点可能有多条路径；

通过SPF算法，计算出一条最佳路径；

 

路由器转发数据，还是需要查询路由表；

通过spf计算出最佳路由后，会将最佳路由写入路由表；

 

4）总结

-》osfp路由器之间建立邻居    

-》发送LSA泛洪，建立LSDB数据库  

-》用SPF算法计算出最短路径

-》将最佳路由存放在路由表里

 

 

这个过程中建立了三张表：

 

类型	含义
邻居表	记录所有邻居关系（有了邻居才能泛洪，才能有LSDB和路由表，ping不通时可以先检查邻居表）
链路状态数据库	记录所有链路状态信息
路由表	记录最佳路由