OSPF開放最短路徑優先協議（一）

前言

OSPF路由協議是用於網際協議（IP）網絡的鏈路狀態路由協議。該協議使用鏈路狀態路由算法的內部網關協議（IGP），在單一自治系統（AS）內部工作。適用於IPv4的OSPFv2協議定義於RFC 2328，RFC 5340定義了適用於IPv6的OSPFv3。
開放式最短路徑優先（Open Shortest Path First，OSPF）是目前廣泛使用的一種動態路由協議，它屬於鏈路狀態路由協議，具有路由變化收斂速度快、無路由環路、支持變長子網掩碼（VLSM）和彙總、層次區域劃分等優點。在網絡中使用OSPF協議後，大部分路由將由OSPF協議自行計算和生成，無須網絡管理員人工配置，當網絡拓撲發生變化時，協議可以自動計算、更正路由，極大地方便了網絡管理。但如果使用時不結合具體網絡應用環境，不做好細緻的規劃，OSPF協議的使用效果會大打折扣，甚至引發故障。
OSPF協議是一種鏈路狀態協議。每個路由器負責發現、維護與鄰居的關係，並將已知的鄰居列表和鏈路費用LSU(Link State Update)報文描述，通過可靠的泛洪與自治系統AS(Autonomous System)內的其他路由器週期性交互，學習到整個自治系統的網絡拓撲結構;並通過自治系統邊界的路由器注入其他AS的路由信息，從而得到整個Internet的路由信息。每隔一個特定時間或當鏈路狀態發生變化時，重新生成LSA，路由器通過泛洪機制將新LSA通告出去，以便實現路由的實時更新。

OSPF簡介：

OSPF（開放最短路徑協議）
他是屬於鏈路狀態信息的路由協議
優先級是10；外部路由的話是150

這是一個OSPF的路由表信息，它的優先級是10

一．OSPF的基本特點：

適應範圍廣；可以快速收斂；無自環；可以區域劃分

二．內部網關和外部網關協議:

2.1 AS（自治區域）

多個路由跑相同路由進程協議的區域成爲AS區域系統。

2.2 IGP（內部網關協議）

在區域內部跑的進程協議：如RIP，OSPF ISIS等

2.3 EGP（外部網關協議）

在區域外跑的進程協議

三．區域劃分：

舉例：

區域0：路由器A、路由器B |骨幹區域，裏面有路由器A B他們組成一個區域

區域1：路由器C、路由器D |非骨幹區域

區域2：路由器E、路由器F |非骨幹區域

區域3：路由器G、路由器H |非骨幹區域

3.1 區域規劃

劃分多個區域是爲了優化網絡性能

3.2 架構介紹

花瓣形狀，骨幹區域爲0區域 area0，其他區域1、2、3都圍繞區域0相連，及個別的特殊情況，可以通過虛擬鏈路來連接

四：信息傳遞：

向鄰居發送是自己知道的所有狀態的鏈路狀態信息
鄰居關係建立好相鄰兩個路由器之間會發送LSA的鏈路狀態通告（理解爲描述整個網絡拓撲的信息)

4.1 傳送的LSA包括拓撲信息具體包括

網段的前綴掩碼連接的路由器的哪些接口直連哪些路由器

4.2 LSDB

每臺路由器將蒐集到的LSA信息放入自己的LSDB（鏈路狀態數據庫）存儲起來，LSDB相當於對整個網絡的一個描述

五．SPF算法和三張表：

SPF算法是核心，算出最短路徑，保證算出來的路徑是無環的（防環），因爲對整個網絡有個認知。將算出的路徑放在路由表中科普：迪傑斯特拉寫的算法

六．Router id：

相當於路由器的身份標識，呈現的像IP地址，代表一個域

如果不去手工配置，就會從路由器的活躍的IP地址中選擇一個地址作爲Router id優先選取loopback接口最爲Router ID，因爲loopback是路由器上的虛接口，這樣的話，即使物理端口損壞也不影響Router ID。

七.DR和BDR:

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區域：路由器A（DR）、路由器B（BDR） |

區域：路由器C、路由器D、路由器E、路由器F |

7.1 DR和BDR概述

DR:指定的主路由器，區域當中的有且只有一個
BDR：指定備份路由器，區域當中的有且只有一個

7.2 Drother（除了DR 和 BDR 都是其他路由）

只和DR和BDR形成鄰接關係；Drother會通過224.0.0.6向DR和BDR通告網絡狀態信息，DR會通過224.0.0.5向所有鄰居通告信息

7.3 DR的選舉

選舉DR、BDR是爲在廣播多路訪問中減少連接關係的建立，優化性能，默認Router-ID最大是DR，第二大是BDR；DR一旦被選定就不會被搶佔（除非DR路由斷開後，BDR就會變成新的DR，即使原來的DR連接上來也不再是DR）選舉方法有自動選舉和手動選舉兩種，DR和BDR都是通告鏈路狀態信息

八.OSPF數據包和 5種報文（重點）:

1.hello包：發現鄰居並建立和維護鄰居關係，打招呼用的，建立維護OSPF的鄰居關係

2.DataBase Description（DBD）交互LSA的信息就是以DBD的形式交互的，裏面有摘要，摘要的是LSA的信息

3.Link-State Request（LSR）：向另外一臺路由器請求特定的鏈路狀態記錄，理解爲收到對面發送的DBD裏面有LSA信息你想要，就會發送LSR去請求

4.Link-State Update（LSU）：發送被請求的鏈路狀態記錄，理解爲對方會有發送一個LSU和你確認；LSU裏面就包含了LSA的所有信息

5.Link-State Acknowledgment（LSAck）：對其他類型的分組進行確認；理解爲確認對LSU中的LSA報文；保證LSA傳輸可靠的傳輸機制

九.OSPF鄰居關係的建立:

實驗：OSPF抓包分析7種狀態

1. 實驗目的：

通過抓包分析七種狀態和5種報文

2.實驗環境：

華爲模擬器；五個路由器；一個交換機

3.推薦步驟：

一.先配置路由器R1 R2 R3 R4 R5的信息，配置接口地址，環回地址；配置OSPF和router-id
二.在接口抓包查看5種報文和7種狀態

1.先搭建環境，先配置路由器R1，按照圖中步驟配置

2.R1配置完畢後，按照圖中順序配置R2

3.R1和R2都配置完畢後，在R1的G0口抓包查看報文情況

4. 報文情況如下，出現了hello;DBD;LSR;LSU;ACK五個報文

5.七種狀態

6.按順序配置路由器R3

7.按照順序配置路由器R4

8.R4配置完畢後按照順序配置R5

9.全部配置完畢後，各路由器中都查看路由表，發現都學習到了