浅谈-动态路由之OSPF的理解
路由
在网络中，路由相当于就是一张地图，让路由器知道这个对应的IP数据包应该往哪端口、网段走；而这个“地图”我们称之为路由表，不同的目的IP路由表的下一个跳也不同，其生成方式有又有多种：
- 静态路由：网络管理员手动定义的路由表条路
- 默认路由：特殊的静态路由，路由表中没有的可以统一定义往这一路走。
- 动态路由：通过路由协议来自动生成路由表条目，其中动态路由又有很多种，通过自治系统（AS）来划分
- IGP（内部网关协议）RIP、OSPF、IS-IS、EIGRP
- EGP（外部网关协议）BGP
| 协议名 | 协议算法 | 备注 |
|---|---|---|
| RIP（路由信息协议） | 距离矢量协议（DV） | |
| OSPF（开放式最短路径优先） | 链路状态协议（LS） | 可以用在大型的企业核心网中 |
| IS-IS（中间系统到中间系统） | 链路状态协议（LS） | 这个协议我用比较少，和OSPF类似 |
| EIGRP（增强内部网关路由协议） | 链路状态+距离矢量协议（LS+DV） | 思科私有协议 |
| BGP（边界网关协议） | 距离矢量协议（DV） | 用在AS之间的路由协议，结合MPLS技术，实现不同AS内路由协议不同也可正常通信 |
路由协议算法
路由协议算法一般是两种，距离矢量协议和链路状态协议。
距离矢量协议
距离矢量路由协议算法，定期（比如RIP是30s）获取相邻路由器的路由表条目，对开销更低或者新的条目进行开销增加的操作，更新在自己的路由表条目。
- 特点：开销小、路由器只知道邻居路由器的情况可能有不是最优的路由决策、收敛较慢；
链路状态协议
链路状态协议算法，获取最多使用Dijkstra算法，求出最短路径。
- 特点：开销大、收敛快
OSPF协议（协议号89）
OSPF是我们最常用的动态路由协议。回归到我们动态路由的目的：
让路由器能够自动地建立自己的路由表，并且能够根据实际情况的变化适时地进行调整。
OSPF基本思想：
每个路由器将已知的链路状态信息通告邻居，收敛后，每个路由器对全网的链路状态有相同的路由认识，也就是全部拓扑。单台路由器根据全部拓扑，使用Dijkstra计算路由。
LSA和LSDB
| 名词 | 注解 |
|---|---|
| LSA（链路状态通告） | LSA含有路由器链路状态的信息（比如路由器编号，直连网段，开销等），一台路由器对于一条LSA |
| LSDB（链路状态数据库） | 存在每台路由器中，由多条LSA组成，实现区域内部可以达到信息同步 |
图1.LSA和LSDB
DB和BDR
- DR指定路由器（Designated Router），负责建立邻接和LSA的同步工作
- BDR备份指定路由器(Back-up Designated Router)
DR/BDR由于端口的优先级来进行选举，接口的DR优先级越大越优先
DR和BDR会与其他所有路由器形成邻接关系并交换链路状态信息，其他路由器之间不直接交换链路状态信息
组播地址传递
| 组播IP | 功能 |
|---|---|
| 224.0.0.5（AllSPFRouter） | DRother侦听224.0.0.5 |
| 224.0.0.6（AllDRouter） | DR/BDR侦听224.0.0.6 |
- 在点到点网络，是连接单独的一对路由器的网络、PPP（点对点）网络上的有效邻居总是可以形成邻接关系的，在这种网络上，OSPF包的目标地址使用的是224.0.0.5来发送LSA等路由选择及更新信息，这个组播地址称为AllSPFRouters。
- 在广播型网络,比如以太网，Token Ring和FDDI，这样的网络上会选举一个DR和BDR，DR/BDR的发送的OSPF包的目标地址为224.0.0.5，运载这些OSPF包的帧的目标MAC地址为0100.5E00.0005；而除了DR/BDR以外的OSPF包的目标地址为224.0.0.6，这个地址叫AllDRouters。
工作过程
- 发现邻居（A、B先相互发送Hello报文）
- 建立邻接关系（网络中选取DR和BDR，网络内所有的路由器只与DR和BDR建立邻接关系）
- 传递链路状态信息LSA（收敛以后区域内所有路由器具有相同的LSDB）
- 触发更新或定时（30min）更新
- 增量更新（只向邻居发送需要LSA）
- 计算最优路由（Dijkstra算法）
- 使用LSDB内的LSA，对应的生产加权的有向图，每台路由器自动计算自己最优的路径。
图2.计算最优路由
Area 区域划分
- 使用划分的区域的方式，将大区域划分为若干个小区域。每个区域内只需要维护本区域内的LSDB，同时可以减少LSA泛洪范围。
- 区域ID可以使用点32位点分十进制命名，也可以直接使用一个十进制数。area 0=area 0.0.0.0
所有的区域以星型结构的方式与area0（骨干区域）直接连接。
- 边界的路由器称之为ABR，可能端口1是area0端口2是area1。
五种报文
| 报文类型 | 功能 |
|---|---|
| Hello | 发现和维护邻居关系 |
| Database Description | 交互链路状态数据库摘要 |
| Link State Request | 请求特定的链路状态信息 |
| Link State Update | 发送详细的链路状态信息 |
| Link State Ack | 发送确认报文 |
