路由基础知识 OSPF路由协议详细介绍（一）

本篇文档针对一些对OSPF路由协议有一定的感性认识的技术人员，提供一些基于OSPF报文格式的介绍，来达到了解OSPF路由协议的特性和特有的一些概念的了解。

一．OSPF的特性：

快速收敛；

能够适应大型网络；

能够正确处理错误路由信息；

使用区域，能够减少单个路由器的CPU负担，构成结构化的网络；

支持无类路由，完全支持超网，可变长子网等无类特性；

支持多条路径负载均衡；

使用组播地址来进行信息互通，减少了非OSPF路由器的负载；

使用路由标签来表示来自外部区域的路由。

二．Neighbor和Adjacency的定义：

Neighbor：

在网络中，OSPF路由器可以发送Hello报文来进行邻居寻找，当Hello报文中的几个字段的内容是互相一致的时候，相邻的OSPF路由器就会形成Neighbor关系。

Neighbor是保存在Neighbor表里，需要有Router ID和IP地址信息。

Router ID的确定：

． 选择IP地址最大的Loopback接口的IP地址为Router ID；如果只有一个Loopback接口，那么Router ID就是这个Loopback的地址。

． 如果没有Loopback接口，就选择IP地址最大的物理接口的IP地址为Router ID，但是作为Router ID的物理接口，就不能运行OSPF，也就是说这个接口无法发送接受OSPF报文。

使用Loopback的IP地址作为Router ID的好处：

． Loopback接口是逻辑接口，永远不会down，有利于OSPF的稳定运行；

． 便于控制OSPF路由器的Router ID。

Hello协议的特点：

． 目的：

． 用来发现OSPF Neighbor；

． Hello报文包含了多个需要OSPF路由器协商的参数，以形成Neighbor的关系；

． 他可以用来维持邻居之间链接的存活；

． 用来确定DR，BDR路由器的选择。

． 报文内容：

． Router ID

． Area ID

． IP地址和掩码

． 认证方式和认证信息

． Hello Interval和Dead Interval

． Router优先权

． DR和BDR的Router ID

． 五个字节的特性控制信息

． 距上次Hello报文后，在Dead Interval中，路由器的Neighbor的Router ID列表

每个OSPF路由器收到收到hello报文，将会协商上述信息，是否符合，如果不符合，Hello报文会遭到丢弃。

并且当一个路由器收到一个Hello报文，其中Neighbor Router ID List里有它的Router ID时，就会进入2-way模式,一旦进入2-way模式，就会建立Adjacency。

． DR和BDR使用224.0.0.5(ALLSPFRouter Address)发送Hello Packet，而收到报文的路由器以224.0.0.6(ALLDRRouter Address)发送确认报文，表示收到了Hello Packet。

． Point-to-Multipoint:相当与多个点对点网络的集合，但是不会产生DR，BDR的选举，通过组播报文发送路由信息报文。

． 只有NBMA网络和采用虚拟链路的网络发送的是单播报文。

． Stub Network：只有一个出口连接到路由器的网络，通常产生的报文的原地址和目的地址都是本网络中。

DR和BDR的选择特性：

． DR和BDR是接口的特性，和路由器本身无关。

． DR和BDR和multiaccess网络中其他的路由器形成adjancency，但他们之间没有形成adjancency。

． 每个接口上都会有优先级，如果优先级为0时，表示不参加选择DR，BDR。

Adjacency：

是在OSPF Neighbor之间形成的虚拟的连接，这些连接有不同的性质，根据路由器连接的不同网络类型。

形成Adjacency的步骤：

． 邻居发现

． 双向通信

． 数据库同步

为了使路由器能够实现数据库的一致和同步，通过交换DD，LSR，LSU报文来达到数据库同步的目的。

． 完全形成连接

Master和Slave的关系和选择

在ExStart状态下，邻居之间进行协商，以决定由哪个路由器来控制Database sychronization。

Neighbor表项的数据结构：

Neighbor表项中的信息是通过路由器从Hello报文中学到的，关于邻居的一些信息。

． Neighbor ID

． Neighbor IP Address

． Area ID

． Interface

． Neighbor Priority

． State

． PollInterval

这是用于NBMA网络的一个概念，由于NBMA网络无法用组播来发送报文，也就是说无法自动发现邻居，如果当Neighbor处于down的状态时候，Hello报文每隔一个PollInterval时间就会发送一次，来发现和维护邻居关系。

． Neighbor Option

． Inactivity Time

． DR

． BDR

． Master/Slave

． DD Sequence Number

． Last Received Database Description Packet

． Lik State Retransmission List

是指已经发送出去的LSA，但是还没有收到Acknowledge的报文，如果超过RxmtInterval还没有收到，就会进行重传。

． Database Summary List

在database synchronization时，所发送的LSA的表单。

． Link State Request List

是指最新收到的在Database Description报文中所带的LSA清单，路由器会发送LSR到Neighbor要最新的LSA，收到LSU后，会把list里的相应条目删掉。

三．Neighbor状态机制

． Down

　　没有收到任何Hello报文的时候，或是在DeadInterval中，没有收到Hello报文

． Attempt

只有在NBMA网络里才有，手工进行Neighbor的指定。

． Init

收到了Hello报文

． 2-way

当路由器看到自己的Router ID在邻居发来的Hello报文里；在广播网络里，DR和BDR开始被选举。

． ExStart

决定Master/Slave关系，以初始化DD 报文序列号来交换Database Description报文

． Exchange

路由器开始交换DD报文的过程

． Loading

发送LSR报文已处在Loading状态的报文，请求最新的通过Exchange DD报文发现的未收到的LSA

． Full

完成了路由器和网络的LSA的交换

当路由器收到LSA后，会把LSA存到数据库中，然后会把收到LSA复制并从其它的OSPF接口发送出去，直到整个网络区域的LSA Database获得同步一致。然后每个路由器根据LSA Database里的Link信息进行SPF运算，算出没有回路的最短路径。

四．Database Description报文

它是包含了路由器所有的LSA信息的报头，可以使路由器知道，Neighbor上有多少LSA是自己不知道的，可以通过LSR报文来请求新的LSA。