OSPF基础

前言

路由器根据路由表转发数据包，路由表项可通过手动配置和动态路由协议生成。（两种生成方式）
静态路由比动态路由使用更少的带宽，并且不占用CPU资源来计算和分析路由更新。当网络结构比较简单时，只需配置静态路由就可以使网络正常工作。但是当网络发生故障或拓扑发生变化后，静态路由不会自动更新，必须手动重新配置。（静态优劣）
相比较于静态路由，动态路由协议具有更强的可扩展性，具备更强的应变能力。（动态优势）
OSPF（开放式最短路径优先）具有扩展性强，收敛速度快等特点，作为优秀的内部网关协议被广泛使用。

动态路由协议简介

动态路由协议的分类

按工作区域分类：
IGP（内部网关协议）：RIP、OSPF、IS-IS
EGP（外部网关协议）：BGP
按工作机制分类：
距离矢量路由协议：RIP
链路状态路由协议：OSPF、IS-IS
BGP使用一种基于距离矢量算法修改后的算法，该算法被称为路径矢量（Path Vector）算法。因此在某些场合下，BFP也被称为路径矢量路由协议。
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。
EGP主要用于AS（自治系统）之间的互联。（8、9对比记忆，一内一外）

距离矢量路由协议

运行距离矢量路由协议的路由器周期性地泛洪自己的路由表。通过路由的交互，每台路由器都从相邻的路由器学习到路由，并且加载进自己的路由表中，然后再通告给其他相邻路由器。（学习-加载-通告）
对于网络中的所有路由器而言，路由器并不清楚网络的拓扑，只是简单的知道要去往某个目的网段方向在哪里，开销有多大。

链路状态路由协议-LSA泛洪

链路状态路由协议通告的是链路状态，而不是路由信息。
运行链路状态路由协议的路由器之间首先会建立邻居关系，然后彼此之间开始交互LSA(链路状态通告)。
链路状态通告，可以简单的理解为每台路由器都产生一个描述自己直连接口状态（包括接口的开销、与邻居路由器之间的关系等）的通告。
链路状态路由协议-LSDB维护
每台路由器都会产生LSA，路由器将接收到的LSA放入自己的LSDB（链路状态数据库）。路由器通过对LSDB中所存储的LSA进行解析，进而了解全网拓扑。

链路状态路由协议-SPF计算

每台路由器基于LSDB，使用SPF（Shortest Path First，最短路径优先）算法进行计算。每台路由器都计算出一颗以自己为根的、无环的、拥有最短路径的“树”。有了这颗树，路由器就已经知道了到达所有网段的优选路径。
SPF是OSPF路由协议的一个核心算法，用来在一个复杂的网络中做出路由优选的决策。
链路状态路由协议-路由表生成
路由器将计算出来的优选路径，加载进自己的路由表（Routing Table）。

链路状态路由协议总结

链路状态路由协议有四个步骤：
第一步：建立相邻路由器之间的邻居关系。
第二步：邻居之间交互链路状态信息和同步LSDB。
第三步：进行优选路径计算。
第四步：根据最短路径树生成路由表项加载进路由表。
2 OSPF简介
OSPF概述
OSPF是IETF定义的一种基于链路状态的内部网关路由协议。目前针对IPv4协议使用的是OSPF Version 2；针对IPv6协议使用OSPF Version 3。
OSPF有以下优点：
基于SPF算法，以“累计链路开销”作为选录参考值
采用组播形式收发部分协议报文
支持区域划分
支持对等价路由进行负载分担
支持报文认证

OSPF应用场景

接入层：利用光纤、双绞线、同轴线缆、无线接入技术等传输介质，实现与用户连接，并进行业务和带宽的分配。接入层目的是允许终端用户连接到网络，因此接入层交换机具有低成本和高端口密度特性。
汇聚层：为接入层提供基于策略的连接，如地址合并、协议过滤、路由服务、认证管理等。通过网段划分实现与网络隔离，可以防止网络故障蔓延和影响到核心层。汇聚层同时也可以提供接入层虚拟网之间的互联，控制和限制接入层对核心层的访问，保证核心层的安全和稳定。
核心层：功能主要是实现骨干网络之间的优化传输，核心层任务的重点通常是冗余能力、可靠性和高速的传输。
OSPF基础术语-Router ID
Router ID用于再自治系统中唯一标识一台运行OSPF的路由器，是一个32位的无符号整数。
Router ID选举规则如下：
手动配置OSPF路由器的Router ID（建议手动配置）。
如果没有手动配置，则路由器使用Loopback接口中最大的IP地址作为Router ID。
如果没有配置Loopbak接口，则路由器使用物理接口中最大的IP地址作为Router ID。（三句层层递进）
Router ID一旦选定，之后如果要更改的话就需要重启OSPF进程。
在实际工程中，推荐手工指定OSPF路由设备的Router ID。首先规划出一个私有网段用于OSPF的Router ID选择，例如：192.168.1.0/24.在企业OSPF进程前，在每个OSPF路由器上建立一个Loopback接口，使用一个32位掩码的私有地址作为其IP地址，这个32位的私有地址即作为该路哟设备的Router ID。如果没有特殊要求，这个Loopback接口地址可以不发比在OSPF网络中。
OSPF基础术语-区域
OSPF Area用于标识一个OSPF的区域。
区域是从逻辑上将设备划分为不同的组，每个组用区域号（Area ID）来标识。
OSPF的区域ID是一个32bit的非负整数，按点分十进制的形式（与IPv4地址的格式一样）呈现，例如Area0.0.0.1。为了简便起见，也会采用十进制的形式表示。