OSPF（开放式最短路径优先协议）

• • Open Shortest Path First（开放式最短路径优先协议）
  • OSPF是一种链路状态路由协议，在RFC 2328中描述；
  • Open意味着公有，任何厂商都能支撑OSPF，目前业内使用最广泛的IGP；
  • 在华为设备上，OSPF协议优先级Internet 10（内部），External（外部） 150；
  • 路由器之间交互的是链路状态信息，而不是直接交互路由；
  • 每台OSPF路由器都知晓网络拓补结构，采用SPF算法计算达到目的的最短路径；
  • 支持VLSM，支持手工路由汇总；

 

基本特点：

• 适应范围广：支持各种规模的网络
• 快速收敛：在网络的拓补结构发生变化后立即发送更新报文，使这一变化在自治系统中同步。
• 无自环：使用SPF最短路径树算法进行路由计算，不会产生环路。
• 区域划分：允许网络被划分区域来管理，链路状态数据库仅需和区域内其他路由器保持一致。减小对路由器内存和CPU的消耗。同时区域间传送的路由信息减小，降低网络宽带占用。
• OSPF基于IP，协议号为89，采用组播方式交换OSPF包。OSPF组播地址：224.0.0.5（全部OSPF路由器）和224.0.0.6（指定路由器）。OSPF使用链路状态广播（Link State Advertisement，LSA）传送给某区域内的所有路由器。
• 其中OSPFv2用在IPv4网络，OSPFv3用在IPv6网络
• AS
  • 自治系统（AS）是指使用同一个内部路由协议的一组网络。Internet可以被分割成许多不同的自治系统
• IGP类别协议
  • 内部网关协议（Interior Gateway Protocol，IGP）在同一个自治系统内交换路由信息。IGP的主要目的时发现和计算自治域内的路由信息。IGP使用的路由协议有RIP、OSPF、IS-IS、EIGTP、IGRP
• EGP类别协议
  • 外部网关协议（Exterior Gateway Protocol，EGP）是一种连接不同自治系统的相邻路由器之间交换路由信息的协议。EGP使用的路由协议有BGP
• 链路状态路由协议
  • 链路状态路由协议基于最短路径优先（SPF）算法。该路由协议提供了整网的拓补视图，根据拓补图计算到达每个目标的最优路径；当网络发生变化时出发更新，发送周期性更新链路状态通告，不是相互交换各自的整张路由表
• 区域（Area）
  • OSPF是分层路由协议，每个AS中，网络被分为不同的区域，每个区域拥有特定的标识符。OSPF的区域中必须包含Area 0，其他区域必须连接Area 0。不能连接Area 0的区域需要通过**虚链路**，通过中间区域连接。

 

 

OSPF的5类报文：

OSPF使用IP包头封装了5类报文，用来交换链路状态广播（LSA）

1. Hello， 建立邻居关系
2. 数据库描述（DD或DBD）消息，链路状态数据库描述信息（描述LSDB中的LSA头部信息）
3. 链路状态请求（LSR）消息，向OSPF邻居请求链路状态信息
4. 链路状态更新（LSU）消息，包含一条或多条LSA

链路状态应答（LSAck）消息，多LSU中的LSA进行确认

点对点网络上默认的Hello报文的发送间隔时间是10秒（每10s发送一次）

在NBMA网络中每30s发送一次

默认的无效时间间隔是Hello时间间隔的4倍

LSA每30分钟重传1次

 

工作过程：

• • • LSAs泛洪
      运行链路状态路由协议的路由器，彼此间交互的部署路由信息，而是LSA（链路状态通告）。

• • • 什么是链路（LINK）：路由器接口：如10M、1.54M
    • 什么是状态（State）：描述接口及其邻居路由器之间的关系
    • 构建LSDB（LSDB：链路状态数据库）
      每台路由器将搜集到的LSAs放入自己的LSDB存储起来。有了LSDB，路由器相当于掌握了全网的拓补。

1. SPF计算（最短路径算法）
   每台路由器基于LSDB，使用SPF进行计算，得到一个以自己为根、覆盖全网的一个无环的树。
2. 维护路由表
   每台路由器根据SPF计算结果，加载如路由表。

 

工作流程：

1. 启动OSPF进程的接口，发送Hello消息
2. 交换Hello消息建立邻居关系
3. 每台路由器对所有邻居发送LSA
4. 路由器接收邻居发过来的LSA并保存在LSDB中，发送一个LSAcopy给其他邻居
5. LSA泛洪扩散到整个区域，区域内所有路由器都会形成相同的LSDB
6. 当所有路由器的LSDB完全相同时，每台路由器将以自身为根，使用最短路径算法算出到达每个目的地的最短路径
7. 每台路由通过最短路径构建出自己的路由表，包含区域内路由（最优）、区域间路由、E1外部路由和E2外部路由

 

OSPF区域概念

单区域存在问题：

• LSA泛洪严总，OSPF路由器的负担很大
• 区域内部动荡会引起全网路由器的SPF计算
• LSDB庞大，资源消耗过多，设备性能下降，影响数据转发
• 每台路由器都需要维护的路由表越来越大，单区域内路由无法汇总

 

OSPF多区域

• 所有非骨干区域必须与骨干区域直连
• 减少了LSA泛洪范围，有效把拓补变化控制在区域内，达到网络优化的目的
• 在区域边界可以做路由汇总，减小了路由表
• 充分利用OSPF特殊区域的扩展性，进一步减少LSA泛洪，从而优化路由
• 多区域提高了网络的扩展性，有利于组件大规模网络

 

OSPF基础配置

• 创建OSPF进程，并指定OSPF进程号及RouterID
  [Router]ospf[process-id|router-id router-id]

• 在area0中宣告指定接口
  [Router] area area-id
  [Router] network ip-address wildcard-mask

通配符掩码：wildcard-mask

通配符是一个用于决定哪些IP地址该精确匹配（0代表需要匹配、1代表无所谓）哪些地址被忽略的32为数值。

通常用于访问控制列表（ACL）、OSPF路由协议通告。

可以理解为反掩码

例如：0.0.0.255代表前24为子网掩码必须匹配ip-address

 

RIP和OSPF的区别

1. RIP使用距离矢量算法，通过学习其他路由器发送的路由表信息，生成路由表。OSPF首先获取全网拓补信息，然后利用SPF最短路径优先（也叫Djkstra）算法，生成路由表
2. RIP一般适用于小型网络，OSPF适用于中大型网络。
3. RIP和OSPF都是动态路由协议，可以根据拓补变化更新路由表。RIP配置简单，功能也相对简单，收敛速度慢，容易形成环路。OSPF支持层次化组网、网络优化、等价负载均衡、报文加密的功能。
4. RIP支持路由自动汇总，OSPF不支持路由自动汇总；OSPF只能在ASBR和ABR手工汇总

 

 

链路状态协议与距离矢量协议

• 链路状态协议
  • OSPF
    • 在ABR执行路由汇总：对域间的路由执行汇总
    • 在ASBR执行路由汇总：对引入的外部路由执行路由汇总