OSPF路由协议概念解释和特性介绍

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　　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RouterID和IP地址信息。
RouterID的确定：
1．选择IP地址最大的Loopback接口的IP地址为RouterID；如果只有一个Loopback接口，那么RouterID就是这个Loopback的地址。
2．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RouterID，但是作为RouterID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RouterID的好处：
a．Loopback接口是逻辑接口，永远不会down，有利于OSPF的稳定运行；
b．便于控制OSPF路由器的RouterID。
Hello协议的特点：
1．目的：
a．用来发现OSPFNeighbor；
b．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；
c．他可以用来维持邻居之间链接的存活；
d．用来确定DR，BDR路由器的选择。
　　2．报文内容：
a．RouterID
b．AreaID
c．IP地址和掩码
d．认证方式和认证信息
e．HelloInterval和DeadInterval
f．Router优先权
g．DR和BDR的RouterID
h．五个字节的特性控制信息
i．距上次Hello报文后，在DeadInterval中，路由器的Neighbor的RouterID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NeighborRouterIDList里有它的RouterID时，就会进入2-way模式,一旦进入2-way模式，就会建立Adjacency。
3．DR和BDR使用224.0.0.5(ALLSPFRouterAddress)发送HelloPacket，而收到报文的路由器以224.0.0.6(ALLDRRouterAddress)发送确认报文，表示收到了HelloPacket。
4．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。
5．只有NBMA网络和采用虚拟链路的网络发送的是单播报文。
6．StubNetwork：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：
1．DR和BDR是接口的特性，和路由器本身无关。
2．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。
3．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OSPFNeighbor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：
1．邻居发现
2．双向通信
3．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。
4．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Databasesychronization。
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。
1．NeighborID
2．NeighborIPAddress
3．AreaID
4．Interface
5．NeighborPriority
6．State
7．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。
8．NeighborOption
9．InactivityTime
10．DR
11．BDR
12．Master/Slave
13．DDSequenceNumber
14．LastReceivedDatabaseDescriptionPacket
15．LikStateRetransmissionList
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。
16．DatabaseSummaryList
在databasesynchronization时，所发送的LSA的表单。
17．LinkStateRequestList
是指最新收到的在DatabaseDescription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
1．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
2．Attempt
只有在NBMA网络里才有，手工进行Neighbor的指定。
3．Init
收到了Hello报文
4．2-way
当路由器看到自己的RouterID在邻居发来的Hello报文里；在广播网络里，DR和BDR开始被选举。
5．ExStart
决定Master/Slave关系，以初始化DD报文序列号来交换DatabaseDescription报文
6．Exchange
路由器开始交换DD报文的过程
7．Loading
发送LSR报文已处在Loading状态的报文，请求最新的通过ExchangeDD报文发现的未收到的LSA
8．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LSADatabase获得同步一致。然后每个路由器根据LSADatabase里的Link信息进行SPF运算，算出没有回路的最短路径。
　　四．DatabaseDescription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。
五．多区域OSPF特性
1．骨干区域：起到了让其他非骨干区域能够知道别的区域的网络情况的作用。也就是说，所有非骨干区域的路由信息都要流经骨干区域。
　　2．虚拟链路：是一个通过非骨干区域到骨干区域的链路。
使用目的：
连接一个非骨干区域到一个骨干区域通过一个非骨干区域
通过一个非骨干区，连接分开的两个骨干区部分
规则：
必须在两个ABR之间进行配置
虚链路通过的区域作为传输区域，必须有完整的路由信息
中间传输区不能是存根区
　　六．区域的LinkState报文类型：
1．RouterLSA
由区域内所有的路由器产生的，并且只能在本个区域泛洪广播。
2．NetworkLSA
由区域内的DR或BDR路由器产生的，报文包括DR和BDR连接的路由器的链路信息。
3．NetworkSummaryLSA
由ABR产生的，可以通知本区域内的路由器通往区域外的路由信息；同时可以发送通往相同自治区不同区域的默认路由；把本区域的路由发送到骨干区域，如果有两个到相同目的地的路径，只会把最低cost的路由发送出去；
4．ASBRSummaryLSA
由ABR产生，但是它是一条主机路由，指向ASBR路由器地路由。
5．AutonomousSystemExternalLSA
由ASBR产生，它告诉相同自治区的路由器通往外自治区的路径。
6．NSSAExternalLSA
由ASBR产生，在NSSA区域中，当有一个路由器是ASBR时，不得不产生LSA5报文，但是NSSA中不能有LSA5报文，所有ASBR产生LSA7报文，发给本区域的路由器。
　　七．OSPFOverDemandCircuits
是应用于有交换虚电路的链路中，当链路在是空闲的时候，它不会有虚电路的连接，只有在链路上有通信量的时候，才会建立虚电路。而OSPF的Hello，LSA报文是要每隔一段时间要发送一次，而DemandCircuits提供了一种特性，在虚电路上只需要传一次Hello和LSA报文进行OSPF的邻居和数据库同步，接下来就不需要再发送以上这些报文，LSA也不会由于收不到Update报文而过期，邻居关系也不会Dead。这样可是减少链路的使用情况，节省了广域网链路的开支。
OSPF通过在LSA报文中设置一个DonotAge字节，来使两端得到协商，使收到的LSA永不过期。并且在LSA中加了一个标志位，DCbit,使其他路由器知道这个LSA具有DemandCircuit的特性，使其他路由器不会认为这条路由过期。
　　八．OSPF的配置（只有一些特点，比较常规的东西不讲了）
OSPF具有DNS功能，可以使用路由器名来取代RouterID。
配置：
ipname-server172.19.45.1
指定OSPF使用的DNS-SERVER的IP地址
ipospfname-lookup
使OSPF可以启用DNS功能
　　OSPF针对接口有多个地址的解决方法：
1．OSPF只有当接口主地址启用了OSPF时候，才会对secondaryIPaddressNetwork的路由信息进行处理。
2．OSPF把secondaryIPaddressNetwork看作是StubNetwork，没有别的OSPF邻居，并且不会送Hello报文，也不会和从地址网络形成链接。所以当secondaryIPaddressNetwork上有连着一台路由器时，而又需要这两台路由器互通路由信息，可以考虑采用静态路由。
　　Area1nssano-summaryno-redistribution命令使用在既是ABR又是ASBR上，可以让他所连接的NSSA区域中，只有RouterLSA，没有其他的类型LSA，甚至LSA7也没有，只有一条指向ABR的默认路由。
　　Area1nssano-redistributiondefault-information-originate命令可以使上述情况中，可以让LSA3和4进入NSSA区域，但是LSA5和LSA7会被过滤掉。由于把no-summary去掉后，虽然可以使LSA3和4可以进入NSSA区域，但是ABR就不能产生一个指向外面网络的默认路由，使NSSA区域内的路由器和自治区外的路由隔离。使用default-information-originate参数，可以使ABR产生一个默认路由。
　　在OSPF上配置地址汇总时，最好在ABR上增加一条指向null0口的默认路由，防止路由回环。