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OSPF路由協(xié)議

OSPF的基本概念和工作過(guò)程

開(kāi)放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議（OSFP）是基于開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議，它完成各路由選擇協(xié)議算法的兩大主要功能：路徑選擇和路徑交換。Internet工程任務(wù)協(xié)會(huì)（IETF）于1988年開(kāi)發(fā)了OSPF，其最近版本是OSPF版本2，在RFC 2328中進(jìn)行了描述。

OSPF路由協(xié)議概述

OSPF是內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議

在共同管理域下的一組運(yùn)行相同路由選擇協(xié)議的路由器的集合為一個(gè)自治系統(tǒng)（Autonomous System，AS）。在互聯(lián)網(wǎng)中，一個(gè)自制系統(tǒng)是一個(gè)有權(quán)決定本系統(tǒng)使用哪種路由協(xié)議的單位，它可以是一個(gè)企業(yè)、一座城市或一個(gè)電信運(yùn)營(yíng)商。隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，上述對(duì)AS的定義已經(jīng)不是十分準(zhǔn)確了，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展使得網(wǎng)絡(luò)之間經(jīng)常出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)合并情況，導(dǎo)致同一個(gè)自治系統(tǒng)中使用的路由協(xié)議也越來(lái)越多，所以自治系統(tǒng)的定義應(yīng)該是在共同管理下的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。

內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議（IGP）： 用于在單一自治系統(tǒng)（Autonomous System，AS）內(nèi)決策路由。內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議包括RIP、OSPF等。

與內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議相對(duì)應(yīng)的叫做外部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議（EGP），外部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議用于在多個(gè)自治系統(tǒng)之間執(zhí)行路由。BGP協(xié)議就是外部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議。

IGP是用來(lái)解決AS內(nèi)部通信的，而EGP是解決AS間通信的。

OSPF是鏈路狀態(tài)路由協(xié)議

鏈路狀態(tài)路由協(xié)議通過(guò)與鄰居路由器建立鄰接關(guān)系，互相傳遞鏈路狀態(tài)信息，來(lái)了解整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在鏈路狀態(tài)信息中，包括有哪些鏈路，這些鏈路與哪個(gè)路由器相連，連接的路徑成本是多少等信息，因此，在鏈路狀態(tài)路由協(xié)議收斂后，一臺(tái)路由器可以了解本區(qū)域完整的鏈路信息。

運(yùn)行鏈路狀態(tài)路由協(xié)議的路由器就好像各自“繪制”自己所了解的網(wǎng)段信息，然后通過(guò)與鄰居路由器建立鄰接關(guān)系，互相“交流”鏈路信息，學(xué)習(xí)整個(gè)區(qū)域內(nèi)鏈路信息，來(lái)“繪制”出整個(gè)區(qū)域內(nèi)的鏈路圖。在一個(gè)區(qū)域內(nèi)的所有路由器都保存著完全相同的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。

名詞解釋：

鄰居路由器： 位于同一條物理鏈路或物理網(wǎng)段上的路由器。

鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)： 也稱為拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫(kù)，它包含所有路由器、路由器的鏈路以及這些鏈路的狀態(tài)，還包含所有網(wǎng)路以及到這些網(wǎng)絡(luò)的所有路徑。

鄰接關(guān)系： 當(dāng)兩臺(tái)運(yùn)行OSPF協(xié)議的鄰居路由器的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)達(dá)到一致（同步）時(shí)，它們就是完全鄰接的。

OSPF的工作過(guò)程

運(yùn)行RIP的路由器只需要保存一張路由器，而使用OSPF路由協(xié)議的路由器需要保存三張表。

鄰居表： 列出每臺(tái)路由器已經(jīng)建立鄰接關(guān)系的全部鄰居路由器。

鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)（LSDB）： 列出網(wǎng)絡(luò)中其他路由器的信息，由此顯示了全網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>

路由表： 列出通過(guò)SPF算法計(jì)算出的到達(dá)每個(gè)相連網(wǎng)絡(luò)的最佳路徑。

運(yùn)行OSPF的路由器試圖與鄰居路由器建立鄰接關(guān)系，在鄰居之間互相同步鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。使用最短路徑算法（OSPF依據(jù)的算法是Dijkstra算法），從鏈路狀態(tài)信息計(jì)算得到一個(gè)以自己為樹(shù)根的“最短路徑樹(shù)”。到最后，每一臺(tái)路由器都將從最短路徑樹(shù)中構(gòu)建出自己的路由表。OSPF的路由器也仍然是依據(jù)路由表進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的。

OSPF的基本概念

OSPF區(qū)域

OSPF是一種鏈路狀態(tài)型的路由協(xié)議，不會(huì)產(chǎn)生環(huán)路問(wèn)題，因此不需要使用最大跳數(shù)等限制來(lái)防止環(huán)路的產(chǎn)生。

OSPF將自治系統(tǒng)分割成多個(gè)小的區(qū)域，OSPF的路由器只在區(qū)域內(nèi)部學(xué)習(xí)完整的鏈路狀態(tài)信息，而不必了解整個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)部所有的鏈路狀態(tài)。

區(qū)域0為骨干區(qū)域，它用來(lái)連接自治系統(tǒng)內(nèi)部的所有其他區(qū)域。用來(lái)連接骨干區(qū)域和其他區(qū)域的路由器叫做區(qū)域邊界路由器，它了解所連接的兩個(gè)區(qū)域的完整的鏈路狀態(tài)信息，并將鏈路狀態(tài)信息匯總后發(fā)給區(qū)域內(nèi)的其他路由器。這樣，減小了路由器保存的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的大小，可以解決路由器內(nèi)存容量有限的問(wèn)題。

區(qū)域是通過(guò)一個(gè)32位的區(qū)域ID（Area ID）來(lái)標(biāo)識(shí)的。

區(qū)域ID可以表示成一個(gè)十進(jìn)制的數(shù)字，也可以表示成一個(gè)點(diǎn)分十進(jìn)制的數(shù)字。在Cisco的路由器中這兩種表示方式都可以使用。

區(qū)域0（或者區(qū)域0.0.0.0）是為骨干區(qū)域保留的區(qū)域ID號(hào)。OSPF的骨干區(qū)域（Backbone Area）是一個(gè)特殊的OSPF區(qū)域，它擔(dān)負(fù)著區(qū)域間路由信息傳播的重任。

Router ID

因?yàn)檫\(yùn)行OSPF的路由器要了解每條鏈路是連接在哪個(gè)路由器上的，因此，就需要有一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)來(lái)標(biāo)記OSPF網(wǎng)絡(luò)中的路由器，這個(gè)標(biāo)識(shí)稱為Router ID。

Router ID是在OSPF區(qū)域內(nèi)唯一標(biāo)識(shí)路由器的IP地址。Cisco路由器通過(guò)下面的方法得到它們的Router ID。

首先，路由器選取它所有Loopback接口上數(shù)值最高的IP地址。

如果路由器沒(méi)有配置Loopback接口的IP地址，那么路由器就在所有活動(dòng)物理端口中選取一個(gè)數(shù)值最高的IP地址作為路由器的Router ID。用作Router ID的路由器接口不一定非要運(yùn)行OSPF協(xié)議。

使用Loopback接口作為Router ID的主要好處是Loopback接口比任何其他的物理端口都更穩(wěn)定。一旦路由器啟動(dòng)成功，這個(gè)回環(huán)接口就會(huì)處于活動(dòng)狀態(tài)，只有整個(gè)路由器失效時(shí)它才會(huì)失效。

在OSPF協(xié)議中可以通過(guò)router-id命令指定路由器的Router ID，所以網(wǎng)絡(luò)管理員可以配置便于識(shí)別和記憶的Router ID值。

在實(shí)際工程中配置OSPF時(shí)都需要手工指定路由器的Router ID，這已經(jīng)成為了一種標(biāo)準(zhǔn)配置。

四類路由器:

（1）區(qū)域內(nèi)路由器（DR）:

該類路由器的所有接口都屬于同一個(gè)OSPF區(qū)域。

（2）骨干路由器（BDR）

該類路由器至少一個(gè)接口屬于骨干區(qū)域。

因此，所有的ABR和位于Area0的內(nèi)部路由器都是骨干路由器。

（3）區(qū)域邊界路由器ABR（Area Border Routers）：

該類路由器可以同時(shí)屬于兩個(gè)以上的區(qū)域，但其中一個(gè)必須是骨干區(qū)域。

ABR用來(lái)連接骨干區(qū)域和非骨干區(qū)域，可以是實(shí)際連接，也可以是虛連接。

（4）自治系統(tǒng)邊界路由器ASBR（AS Boundary Routers）

與其他AS交換路由信息的路由器稱為ASBR。 只要一臺(tái)OSPF路由器引入了外部路由的信息，他就稱為了ASBR，它有可能是ABR，區(qū)域路由器，不一定位于AS邊界。

DR和BDR

DR和BDR的概念

運(yùn)行OSPF的路由器通過(guò)與鄰居路由器建立鄰接關(guān)系，互相傳遞鏈路狀態(tài)信息。如果每?jī)蓚€(gè)路由器之間都要建立鄰接關(guān)系，那么，就會(huì)構(gòu)成n(n-1)/2個(gè)鄰接關(guān)系。每臺(tái)路由器都要與其他所有的鄰居路由器互相傳遞鏈路狀態(tài)信息。

那么這種情況就會(huì)顯得比較混亂，而且也會(huì)浪費(fèi)許多不必要的網(wǎng)絡(luò)資源。

為了避免這些問(wèn)題的發(fā)生，可以在這個(gè)網(wǎng)段上選舉一個(gè)指定路由器（Designated Router，DR）。由DR同網(wǎng)絡(luò)中的其他路由器建立鄰接關(guān)系，并負(fù)責(zé)將網(wǎng)段上的變化告知它們。

網(wǎng)絡(luò)上的每一臺(tái)路由器都和DR構(gòu)成一個(gè)鄰接關(guān)系，那么只需要建立n-1個(gè)鄰接關(guān)系就可以了。

為了實(shí)現(xiàn)冗余，當(dāng)DR失效時(shí)，需要有一個(gè)新的指定路由器來(lái)接替它，這個(gè)路由器就是備份指定路由器（Backup Designated Router，BDR）。網(wǎng)絡(luò)上所有的路由器將和DR、BDR同時(shí)形成鄰接關(guān)系，DB和BDR之間也將形成鄰接關(guān)系。如果DR失效了，BDR將成為新的DR。

DR和BDR的選舉

可以由OSPF自動(dòng)選擇DR和BDR，也可以手工選擇。

自動(dòng)選擇DR和BDR

網(wǎng)段上Router ID最大的路由器將被選舉為DR，第二大的將被選舉為BDR。這樣的選舉結(jié)果可能不是最佳的，例如：如果網(wǎng)段中有Cisco7200和3800系列路由器，那么3600路由器可能由于Router ID較大而被選舉為DR。

手工選舉DR和BDR。

要手工選擇DR和BDR，需要設(shè)置路由器的優(yōu)先級(jí)。每臺(tái)路由器的接口都有一個(gè)路由器優(yōu)先級(jí)（Router Priority），用一個(gè)八位的無(wú)符號(hào)整數(shù)來(lái)表示，大小范圍是0-255，數(shù)值越大，優(yōu)先級(jí)越高。Cisco路由器上默認(rèn)的優(yōu)先級(jí)是1。接口優(yōu)先級(jí)可以通過(guò)命令ip ospf priority來(lái)更改。如果路由器的優(yōu)先級(jí)被設(shè)置為0，它將不參與DR和BDR的選舉。

優(yōu)先級(jí)越高，贏得選舉的可能性越大。如果優(yōu)先級(jí)相同，則需要比較Router ID。

DB和BDR的選舉過(guò)程

當(dāng)一臺(tái)OSPF路由器啟動(dòng)并發(fā)現(xiàn)它的鄰居路由器時(shí)，它將去檢查有效的DB和BDR路由器。

如果DR和BDR路由器存在的話，這臺(tái)路由器將接受已經(jīng)存在的DR和BDR路由器。

如果BDR路由器不存在，將執(zhí)行一個(gè)選舉過(guò)程，選出具有最高優(yōu)先級(jí)的路由器作為BDR路由器。如果存在多個(gè)路由器具有相同的優(yōu)先級(jí)，那么Router ID最大的路由器將被選中。

如果沒(méi)有有效的DR路由存在，那么BDR路由器將被提升為DR路由器，然后再執(zhí)行一個(gè)選舉過(guò)程選舉BDR路由器。

這里需要注意的是，路由器的優(yōu)先級(jí)可以影響一個(gè)選舉過(guò)程，但是它不能強(qiáng)制更換已經(jīng)存在的DR或BDR路由器。也就是說(shuō)，在已經(jīng)選舉了DR和BDR路由器后，如果一臺(tái)具有更高優(yōu)先級(jí)的路由器接入網(wǎng)絡(luò)，這臺(tái)新的路由器并不會(huì)馬上替換DR或BDR路由器中的任何一個(gè)。因此，在一個(gè)廣播多路訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)上，最先初始化啟動(dòng)的兩臺(tái)具有選舉資格的路由器將成為DR和BDR路由器。

OSPF的組播地址

一旦DR和BDR路由器選舉成功，其他路由器（成為DRother）將只與DR與BDR路由器形成鄰接關(guān)系。組播地址224.0.0.5代表所有參與OSPF的路由器（AIISPFRouter），而組播地址224.0.0.6只有DR和BDR路由器去偵聽(tīng)這個(gè)地址，但BDR只偵聽(tīng)不響應(yīng)。在廣播多路訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)上，鏈路更新信息先發(fā)送到244.0.0.6，再由DR路由器使用組播地址244.0.0.5泛洪更新報(bào)文到其他所有路由器。

OSPF的度量值

OSPF的用來(lái)度量路徑優(yōu)劣的度量值稱為Cost（開(kāi)銷），是指從該接口發(fā)送出去的數(shù)據(jù)包的出站接口開(kāi)銷。鏈路開(kāi)銷使用16位的無(wú)符號(hào)的整數(shù)表示，大小范圍是1-65535。

Cisco公司使用的默認(rèn)代價(jià)是108/BW，表示為一個(gè)整數(shù)，在這里BW是指在接口上配置的帶寬，而108是Cisco路由器使用的參考帶寬。

路由器接口的開(kāi)銷值可以通過(guò)命令ip ospf cost來(lái)改變，當(dāng)在一個(gè)有多家廠商產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中配置Cisco的路由器時(shí)，這個(gè)命令變得十分重要。例如：有些廠商的路由器在其所有的接口上使用的默認(rèn)開(kāi)銷值是1。如果網(wǎng)絡(luò)中所有的路由器沒(méi)有使用同一種計(jì)算開(kāi)銷的方式來(lái)指定OSPF的開(kāi)銷，那么OSPF協(xié)議將不能正確的進(jìn)行路由選擇。

使用108作為接口的參考帶寬在現(xiàn)代一些帶寬高于100Mb/s的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)問(wèn)題。108/110Mb/s=1，這就意味著更高帶寬的傳輸介質(zhì)在OSPF協(xié)議中將會(huì)計(jì)算出一個(gè)小于1的數(shù)，這在OSPF協(xié)議中是不允許的。因此，從IOS 11.2版開(kāi)始，Cisco可以在OSPF進(jìn)程模式下使用命令auto-costreference-bandwidth修正這個(gè)問(wèn)題，這個(gè)命令允許管理者更改默認(rèn)的參考帶寬。

接口類型開(kāi)銷（108/BW）

Fast Ethernet1

Ethernet10

56K1785

OSPF鄰接關(guān)系的建立

OSPF的數(shù)據(jù)包類型

OSPF信息不使用TCP或UDP，它承載在IP數(shù)據(jù)包內(nèi)，使用協(xié)議號(hào)89（十進(jìn)制）。

OSPF路由協(xié)議依靠五種不同類型的包來(lái)標(biāo)識(shí)它們的鄰居以及更新鏈路狀態(tài)信息。這五種類型的包使得OSPF具備了高級(jí)和復(fù)雜的通信能力，如下表所示列出了OSPF常用的包類型。

OSPF的包類型描述

Hello包 用于發(fā)現(xiàn)和維持鄰居關(guān)系，選舉DR和BDR

數(shù)據(jù)庫(kù)描述包（DBD） 用于向鄰居發(fā)送摘要信息以同步鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)

鏈路狀態(tài)請(qǐng)求包（LSR） 在路由器收到包含新信息的DBD后發(fā)送，用于請(qǐng)求更詳細(xì)的信息

鏈路狀態(tài)更新包（LSU） 收到LSR后發(fā)送鏈路狀態(tài)通告（LSA），一個(gè)LSU數(shù)據(jù)包可能包含幾個(gè)LSA

鏈路狀態(tài)確認(rèn)包（LSAck） 確認(rèn)已經(jīng)收到LSU，每個(gè)LSA需要被分別確認(rèn)

OSPF 6 類 LSA 類型

1 類 LSA（Router Link）：每臺(tái)路由都只產(chǎn)生一條 1 類 LSA，只在區(qū)域內(nèi)傳遞；

2 類 LSA（Router Link）：只在有 DR/BDR 選舉的多路訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生，點(diǎn)到點(diǎn)或幀中繼等沒(méi) 有 DR/BDR 選舉的網(wǎng)絡(luò)不產(chǎn)生 2 類；

3 類 LSA（Router Link）：將區(qū)域內(nèi)的 LSA 匯總和簡(jiǎn)化，并發(fā)往另一個(gè)區(qū)域，由 ABR 始發(fā)； 4 類 LSA（Router Link） ：外部路由重分布進(jìn)來(lái)后，由于 LSA 的 Router-id 還是 ASBR 的，這 個(gè)時(shí)候就需要由 ABR 告知非 ASBR 區(qū)域的路由器一條 LSA，怎樣到達(dá) ASBR 的 Router-id，由 ABR 始發(fā)；

5 類 LSA（Router Link）：從外部路由重分布進(jìn) OSPF，攜帶了 ASBR 的 Router-id，會(huì)在所有 ospf 區(qū)域中傳遞，任何路由器都不能更改它的 router-id，由 ASBR 始發(fā)；

7 類 LSA（Router Link）：NSSA 區(qū)域允許有 ASBR 存在，在把外部路由重分布進(jìn) NSSA 區(qū)域后，將產(chǎn)生 7 類 LSA，7 類只會(huì)在 NSSA 區(qū)域中傳遞，當(dāng)要傳遞到其他區(qū)域時(shí)，ABR 將把 7 類 LSA 轉(zhuǎn)換成 5 類 LSA

OSPF鄰接關(guān)系的建立

當(dāng)兩臺(tái)或多臺(tái)路由器同時(shí)啟動(dòng)運(yùn)行OSPF路由協(xié)議時(shí)將開(kāi)始建立鄰接關(guān)系的過(guò)程，此過(guò)程將經(jīng)歷七種狀態(tài)：

失效（Down）狀態(tài)

這是OSPF建立交互關(guān)系的初始化狀態(tài)，路由器沒(méi)有與任何鄰居交換信息。

初始（Init）狀態(tài)

路由器的各個(gè)接口通過(guò)224.0.0.5發(fā)送Hello報(bào)文，這里以R1發(fā)送Hello報(bào)文為例。當(dāng)鄰居路由器R2收到第一個(gè)Hello報(bào)文，這時(shí)就進(jìn)入Init狀態(tài)。在該狀態(tài)時(shí)，路由器R2已經(jīng)接收到Hello報(bào)文，但自身的ID并沒(méi)有出現(xiàn)在該Hello報(bào)文內(nèi)。

雙向（2-Way）狀態(tài)

路由器R2向路由器R1發(fā)送一個(gè)Hello回應(yīng)報(bào)文，該Hello回應(yīng)報(bào)文含有路由器R1的ID。當(dāng)路由器R1收到該Hello回應(yīng)報(bào)文，發(fā)現(xiàn)含有自身的ID，這是就進(jìn)入2-Way狀態(tài)，雙向通信已經(jīng)建立。DR和BDR的選舉正是在這個(gè)狀態(tài)完成的。

準(zhǔn)啟動(dòng)（ExStart）狀態(tài)

在選舉出DR和BDR之后，路由器就被認(rèn)為是處于ExStart狀態(tài)。在該狀態(tài)中，DR和BDR與網(wǎng)路中其他各路由器建立鄰接關(guān)系。在這個(gè)過(guò)程中，兩個(gè)鄰接路由器之間建立起一個(gè)主/從（Master/Slave）關(guān)系，路由器ID大的作為主路由器，用來(lái)發(fā)起通信。

交換（Exchange）狀態(tài)

主/從路由器之間交換一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)描述包（DBD），路由器進(jìn)入Exchange狀態(tài)。DBD包含的是鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中的LSA條目的摘要信息，主/從路由器之間交換DBD時(shí)要確保雙方都接收到。

加載（Loading）狀態(tài)

如果收到的DBD有更新的LSA條目的摘要信息，路由器將向?qū)Ψ桨l(fā)送鏈路狀態(tài)請(qǐng)求包（LSR）請(qǐng)求更詳細(xì)的信息，對(duì)方路由器用鏈路狀態(tài)更新（LSU）回應(yīng)該LSR，此過(guò)程稱為L(zhǎng)oading狀態(tài)。鏈路狀態(tài)更新包（LSU）需要對(duì)方確認(rèn)收到。

完全鄰接（Full）狀態(tài)

當(dāng)路由器之間完成了數(shù)據(jù)庫(kù)同步，它們的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)完全一致，此時(shí)就達(dá)到了Full狀態(tài)。

到此，路由器中的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)完全一致了，路由器可以根據(jù)這個(gè)一致的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)最短路徑優(yōu)先算法（SPF）來(lái)計(jì)算到目的網(wǎng)絡(luò)的最佳路徑并形成路由表。

OSPF的網(wǎng)絡(luò)類型

根據(jù)路由器所連接的物理網(wǎng)絡(luò)不同，OSPF將網(wǎng)絡(luò)劃分為以下四種類型：

點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)（Point-to-Point）

點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)連接單獨(dú)的一對(duì)路由器。在點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)上的有效鄰居總是可以形成鄰接關(guān)系，不需要DR和BDR。在這些網(wǎng)絡(luò)上的OSPF報(bào)文的目的地址也總是224.0.0.5。（s接口）

點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)一般采用PPP協(xié)議、HDLC協(xié)議等。

廣播多路訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)（BMA）

廣播多路訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)，像以太網(wǎng)和光纖分布式數(shù)字網(wǎng)（FDDI）等，它們可以連接多于兩臺(tái)的設(shè)備。而且由于它們是廣播型的，因而連接在這種網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備都可以接收到傳送的報(bào)文。在廣播型網(wǎng)絡(luò)上的OSPF路由器會(huì)選擇DR和BDR。OSPF報(bào)文采用組播方式發(fā)送。（單播）

非廣播多路訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)（NBMA）

NBMA網(wǎng)絡(luò)，像X.25和幀中繼等，可以連接兩臺(tái)以上的路由器，但是它們沒(méi)有廣播數(shù)據(jù)包的能力。在NBMA網(wǎng)絡(luò)上的OSPF路由器需要手工配置鄰居，選舉DR和BDR，并且所有的OSPF報(bào)文都是單播的。（組播）

點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)（Point-to-MultiPoint）

點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)是NBMA網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)特殊配置，可以被看作是一群點(diǎn)到點(diǎn)鏈路的集合。在這些網(wǎng)絡(luò)上的OSPF路由器不需要選舉DR和BDR，OSPF報(bào)文時(shí)組播的。

名詞解釋

HDLC（High Level Data Link Control，高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制）：是常用的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議之一。許多常用的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的封裝方式都是基于HDLC的封裝格式。HDLC是ISO組織制定的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)程，它適用于點(diǎn)到點(diǎn)和點(diǎn)到多點(diǎn)的數(shù)據(jù)鏈路。由于各個(gè)廠家對(duì)DHLC標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)不盡相同，所以一般不同廠家設(shè)備之間互連不能采用HDLC協(xié)議進(jìn)行封裝。Cisco路由器串口使用的默認(rèn)協(xié)議時(shí)HDLC。

PPP（Point to Point Protocol，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議）：是應(yīng)用最廣泛的廣域網(wǎng)連接時(shí)使用的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。它支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，并且支持用戶認(rèn)證。

OSPF的應(yīng)用環(huán)境

使用OSPF的原因

OSPF與RIP相比雖然有點(diǎn)很明顯，但是一般情況下，并不是所有的網(wǎng)絡(luò)都需要都需要使用OSPF，一些簡(jiǎn)單的，路由器配置較低的環(huán)境，仍然需要使用靜態(tài)路由。當(dāng)考慮以下幾個(gè)方面的因素時(shí)，一般需要使用OSPF來(lái)搭建：

1）網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的路由器在十臺(tái)以上或大中型規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。

2）網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為網(wǎng)狀，并且任意兩臺(tái)路由器之間都有互通的需求。

3）其他特殊的需求

要求路由器變化時(shí)能夠快速收斂，路由協(xié)議自身的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷盡量降低。

4）路由器自身的要求

運(yùn)行OSPF協(xié)議時(shí)對(duì)路由器CPU的處理能力及內(nèi)存的大小都有一定的要求，性能很低的路由器不推薦使用OSPF協(xié)議。

OSPF的特點(diǎn)

OSPF主要具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

可適應(yīng)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)

路由變化收斂速度快

無(wú)路由環(huán)路

支持可變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼VLSM

支持區(qū)域劃分

支持以組播地址發(fā)送協(xié)議報(bào)文

OSPF與RIP的比較

從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)看

RIP的拓?fù)浜?jiǎn)單，適用于中小型網(wǎng)絡(luò)，沒(méi)有區(qū)域、邊界等概念。最大跳數(shù)為15跳，路由是依靠下一跳的個(gè)數(shù)來(lái)描述，無(wú)法體現(xiàn)帶寬與網(wǎng)絡(luò)延遲。

OSPF適用于較大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。它把自治系統(tǒng)（AS）分成若干個(gè)區(qū)域，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部路由的不同處理，對(duì)區(qū)域內(nèi)和區(qū)域間路由的不同處理，減少網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量的傳輸。OSPF對(duì)應(yīng)RIP的“跳數(shù)”，引入了“開(kāi)銷（Cost）”的概念。OSPF還把其他路由協(xié)議或者靜態(tài)路由作為AS的外部路由引入，處理能力相當(dāng)強(qiáng)。

RIP的原始版本不支持變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼VLSM（RIP v2支持），OSPF支持可變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼（VLSM）。

協(xié)議運(yùn)行有差別

運(yùn)行RIP時(shí)，首先向鄰居發(fā)送請(qǐng)求報(bào)文，其他運(yùn)行RIP的路由器收到請(qǐng)求報(bào)文后，馬上把自己的路由表發(fā)送過(guò)去；在沒(méi)收到請(qǐng)求報(bào)文時(shí)，定期（30s）廣播自己的路由表。

運(yùn)行OSPF時(shí)，用Hello報(bào)文同鄰居建立連接，然后迅速建立鄰接關(guān)系，只在建立了鄰接關(guān)系的路由器中發(fā)送路由信息；以后靠定期發(fā)送Hello報(bào)文來(lái)維持連接，相對(duì)RIP的路由表報(bào)文來(lái)說(shuō)這個(gè)Hello報(bào)文要小得多，網(wǎng)絡(luò)擁塞也就少了。Hello報(bào)文在廣播網(wǎng)上一般每10s發(fā)送一次，若在一定時(shí)間內(nèi)（4倍于Hello間隔）沒(méi)有收到Hello報(bào)文，便認(rèn)為對(duì)方已經(jīng)死掉，從路由表中去掉，但在鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中并沒(méi)有真正的去掉，以備它在啟用時(shí)減少數(shù)據(jù)傳輸量。但在它達(dá)到3600s（60分鐘）時(shí)便真正去掉它。OSPF的LSA也會(huì)重發(fā)，重發(fā)間隔為1800s（30分鐘）。

使用情況不同

一般來(lái)說(shuō)，OSPF占用的實(shí)際鏈路帶寬比RIP少，因?yàn)樗穆酚杀硎怯羞x擇的廣播（只在建立鄰接的路由器間），而RIP是鄰居之間的廣播。OSPF使用CPU的時(shí)間比RIP少，因?yàn)镺SPF達(dá)到平衡后的主要工作是發(fā)送Hello報(bào)文，而RIP發(fā)送的是路由表（Hello報(bào)文比路由表小得多）。OSPF使用的內(nèi)存比RIP大，因?yàn)镺SPF有一個(gè)相對(duì)大的路由表。OSPF使用了鄰接關(guān)系，其收斂速度快。

歸納兩者的比較情況，如下表所示：

OSPFRIP v1RIP v2

鏈路狀態(tài)路由協(xié)議距離矢量路由協(xié)議

沒(méi)有跳數(shù)的限制RIP的15跳限制，超過(guò)15跳的路由被認(rèn)為不可達(dá)

支持可變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼（VLSM）不支持可變長(zhǎng)子網(wǎng)支持可變長(zhǎng)子網(wǎng)掩掩碼（VLSM）碼(VLSM)

收斂速度快收斂速度慢使用組播發(fā)送鏈路狀態(tài)更新，周期性廣播整個(gè)路由表，在低速鏈路及廣

在鏈路狀態(tài)變化時(shí)使用觸發(fā)更新，域網(wǎng)中應(yīng)用將產(chǎn)生很大問(wèn)題提供了帶寬的利用率

到此這篇關(guān)于OSPF路由協(xié)議詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)OSPF路由協(xié)議內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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