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OSPF通过在网络中的所有路由器之间交换路由信息#xff0c;选择从源到目的地的最优路径。

OSPF工作在OSI模型的第…OSPFOpen

Shortest

First是一种广泛使用的链路状态路由协议用于IP网络中的内部网关协议IGP。

OSPF通过在网络中的所有路由器之间交换路由信息选择从源到目的地的最优路径。

OSPF工作在OSI模型的第三层即网络层。

OSPF使用IP协议号89进行通信所有OSPF路由器发送和接收的OSPF报文都封装在IP数据包中并使用协议号89来标识这些数据包是OSPF报文OSPF负责在IP网络中进行路由信息的交换和路径计算。

链路状态路由协议和距离矢量路由协议

①链路状态路由协议链路状态路由协议通告的是链路状态而不是路由表运行链路状态路由协议的路由器之间首先会建立一个协议的邻居关系然后彼此之间开始交互

LSALink

②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的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

OSPF正是一种链路状态路由协议如上述运行OSPF路由协议的路由器在交换路由信息时并不是单纯向邻居发送自己的路由表邻居之间交换路由信息时是彼此交互链路状态通告LSA信息。

LSA也分成不同类型不同类型的LSA包含的信息也不一样用的比较多的Router-LSA中包含的信息有通告生成该LSA的路由器的链路状态包括路由器的所有接口、接口状态、链路类型如点到点、广播、多点等及其邻居。

OSPF基础术语

Identifier路由器标识符用于在一个OSPF域中唯一地标识一台路由器Router-ID的设定可以通过手工配置的方式或使用系统自动配置的方式。

度量值OSPF使用路径开销作为度量路径开销是通往目标的路径上所有链路的累积开销。

OSPF三大表项

OSPF在传递链路状态信息之前需先建立OSPF邻居关系OSPF的邻居关系通过交互Hello报文建立OSPF邻居表显示了OSPF路由器之间的邻居状态。

在思科Cisco、华为Huawei和华三H3C网络设备上可以通过命令行接口CLI来查看OSPF邻居表。

以下是各个设备上的具体命令

思科Cisco

此命令将显示所有OSPF邻居的详细信息包括邻居ID、状态、邻居IP地址和接口信息。

示例输出

此命令将显示所有OSPF邻居的详细信息包括邻居ID、状态、邻居IP地址和接口信息。

输出示例;

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Router

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Router

通过这些命令可以方便地查看设备上所有OSPF邻居的详细信息帮助网络管理员了解OSPF的工作状态和邻居关系。

2.LSDB表

LSDB会保存自己产生的及从邻居收到的LSA信息LSDBLink-State

Shortest

First协议中存储网络拓扑信息的核心组件。

每个OSPF路由器都维护一个LSDB用于存储从其他路由器接收到的所有链路状态通告LSA。

这些LSA共同描述了整个网络的拓扑结构使得路由器能够计算出最优路径。

在不同厂商的网络设备上可以使用相应的命令来查看LSDB的内容。

以下是思科Cisco、华为Huawei和华三H3C网络设备上的具体命令

思科Cisco

Table是OSPF路由器根据其链路状态数据库LSDB和最短路径优先SPF算法计算出的最优路径的集合。

这些路由条目用于决定数据包的转发路径。

在不同厂商的网络设备上可以使用相应的命令来查看OSPF路由表的内容。

思科Cisco设备

OSPF路由器通过定期发送Hello包来发现和维护邻居关系。

Hello包包含以下信息

路由器ID

路由器在收到Hello包后会检查各项参数是否匹配如果匹配则在自己的邻居列表中添加该路由器。

建立邻接关系

当邻居关系建立后OSPF路由器之间会进一步建立邻接关系。

这个过程包括

①Database

包交换DBD包包含链路状态数据库LSDB的摘要信息LSDBLink-State

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First路由协议中存储网络拓扑信息的数据库。

邻居路由器交换DBD包以确认彼此的LSDB的状态和内容。

②Link

包交换每当一个路由器收到新的LSA时它会发送LSAck包来确认已收到这些信息。

③Link

包交换如果一个路由器发现自己的LSDB中缺少某些LSALink

State

Advertisement它会发送LSR包请求这些特定的LSA。

④Link

包交换路由器收到LSR包后会回应LSU包其中包含请求的LSA信息。

⑤Link

包交换每当一个路由器收到新的LSA时它会发送LSAck包来确认已收到这些信息。

OSPF邻接关系

OSPF完成邻接关系的建立有四个步骤建立邻居关系、协商主/从、交互LSDB信息同步LSDB

Shortest

First协议中建立邻接关系时协商主/从关系的主要目的是确保数据库描述DBD包的有序交换。

如果没有主/从关系的协商两个路由器可能会同时发送DBD包导致包的冲突和乱序。

这会引起邻接关系的不稳定甚至中断主/从关系确保了只有一个路由器主负责启动DBD包的发送另一个路由器从按照顺序进行回应从而避免了冲突和混乱。

主路由器Master首先发送一个DBD包包含其LSDB的摘要信息。

从路由器Slave接收到这个DBD包后确认并回应一个包含自己LSDB摘要信息的DBD包。

示例说明

ID2.2.2.2大于1.1.1.1因此R2被选为主MasterR1被选为从Slave。

完成初始DBD包交换后R2和R1状态从Exstart转移到Exchange继续交换DBD包最终同步LSDB。

LSA

一旦邻接关系建立路由器会开始交换LSA来更新彼此的LSDB确保LSDB同步LSA是OSPF中的基本信息单位包含网络拓扑信息。

主要的LSA类型有

Router-LSA

当路由器的LSDB更新后它会运行Dijkstra的最短路径优先SPF算法来计算最短路径树SPT。

通过SPF算法路由器可以生成从自己到所有目的地的最优路径。

路由表更新

SPF算法计算完成后路由器会根据SPT更新自己的路由表选择最优路径转发数据包。

维护和更新

OSPF路由器需要定期发送Hello包来维持邻居关系确保链路状态数据库的同步。

当网络拓扑发生变化时如链路断开、新增路由器路由器会生成新的LSA并传播这些变化确保所有路由器能够快速收敛到最新的拓扑状态。

每10s发送一次Hello包若40s都没有收到邻居的Hello包就自动认为邻居Down掉了

在OSPF的工作流程中第二步的LSA交换主要是为了同步邻居之间的链路状态数据库LSDB确保它们拥有一致的网络拓扑视图而第三步的LSA交换则是一个持续的过程用于维护和更新整个网络的拓扑信息。

DR和BDR选举

Router备用指定路由器在多访问网络如以太网和非广播多访问网络中扮演着重要角色。

它们的主要目的是减少OSPF路由器之间的LSA链路状态通告泛洪次数提高网络效率。

指定路由器DRDR负责在多访问网络中作为中央点来进行LSA的泛洪。

所有其他路由器非DR和非BDR只需与DR交换LSA而不需要与所有其他路由器直接交换。

这减少了网络中的LSA泛洪量。

DR从所有路由器收集LSA并向所有路由器泛洪这些信息确保所有路由器都能获得最新的链路状态信息。

备用指定路由器BDRBDR是DR的备份。

当DR失效时BDR会自动成为新的DR确保网络拓扑信息的持续传播。

BDR在DR正常工作时也会接收所有路由器的LSA但它不会主动泛洪这些信息除非DR失效。

我们可以通过ospf邻居表来查看当前ospf网络中的DR和BDR分别是哪些设备。

Hello包交换

在多访问网络中所有OSPF路由器通过Hello包来发现彼此并进行DR/BDR的选举。

Hello包中包含了路由器的优先级Priority和Router

路由器优先级

每个路由器在Hello包中宣布自己的优先级。

优先级值可以在0到255之间。

初始选举时所有路由器都会发送Hello包包含自己认为的当前DR和BDR。

经过多次Hello包交换后所有路由器会达成一致选举出优先级最高的路由器作为DR次高优先级的路由器作为BDR。

如果路由器的优先级为0则它不会参与DR/BDR选举只能作为普通路由器。

示例说明

1.确定优先级最高的路由器优先级最高的是R2优先级2因此R2被选为DR。

其次是R1和R3优先级1Router

ID较大的R3被选为BDR。

选举完成其他路由器则都是普通路由器。

选举后DR和BDR的位置是不可抢占的若是抢占DR则需要重置DR中的OSPF进程。

OSPF区域结构

First的区域结构是为了优化路由信息的管理和传播通过将大型网络划分为多个区域来减少路由开销、提高稳定性和可扩展性。

以下是关于OSPF区域结构的详细介绍

区域Area区域是OSPF网络的一个逻辑分段每个区域都有一个唯一的32位标识符通常以IP地址格式表示例如0.0.0.0每个区域内部的路由器都共享同一个链路状态数据库LSDB但不同区域之间的LSDB是独立的。

骨干区域Area

0OSPF网络的核心部分所有其他区域都必须直接或间接地连接到骨干区域骨干区域负责汇总和分发来自不同区域的路由信息确保整个OSPF域的连通性。

非骨干区域除了骨干区域之外的其他区域用于进一步划分网络减少单个区域内的路由器数量。

非骨干区域必须通过骨干区域进行通信不能直接与其他非骨干区域通信。

ospf配置

在OSPF配置过程中涉及到多个步骤包括定义OSPF进程、配置区域、指定接口以及调整相关参数。

以下是OSPF配置的详细步骤和示例分别以思科Cisco、华为Huawei和华三H3C设备为例。

思科Cisco

配置接口参数可选可以根据需要配置接口的OSPF特定参数如开销cost、Hello间隔等。

验证配置

First使用两个特定的组播地址来发送和接收OSPF协议消息。

这两个组播地址是224.0.0.5和224.0.0.6。

该组播地址用于发送OSPF

Acknowledgment消息到所有运行OSPF的路由器任何运行OSPF的路由器接口都会监听这个组播地址以便接收OSPF邻居的各种消息。

这是用来建立和维护邻居关系的关键通信方式。

该组播地址用于发送OSPF

Acknowledgment消息到指定的DRDesignated

Router和BDRBackup

Router;仅DR和BDR会监听这个组播地址。

非DR和非BDR的OSPF路由器会将Link

State

Update消息发送到224.0.0.6地址以便DR和BDR可以接收并传播这些消息从而减少组播的冗余。