OSPF路由协议概念解释和特性介绍

　　本篇文档针对一些对OSPF路由协议有一定的感性熟悉的技术人员，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。

　　前言：

　　本篇文档针对一些对OSPF路由协议有一定的感性熟悉的技术人员，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：

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

　　2． 假如没有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：

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

　　3． 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。

　　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． 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：

　　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，假如优先级为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：

　　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Database sychronization。

　　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。

　　5． ExStart

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

　　六．区域的Link State报文类型：

　　1． Router LSA

　　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． Network LSA

　　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． Network Summary LSA

　　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，假如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． ASBR Summary LSA

　　由ABR产生，但是它是一条主机路由，指向ASBR路由器地路由。

　　5． Autonomous System External LSA

　　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． NSSA External LSA

　　由ASBR产生，在NSSA区域中，当有一个路由器是ASBR时，不得不产生LSA 5报文，但是NSSA中不能有LSA 5报文，所有ASBR产生LSA 7报文，发给本区域的路由器。

　　七．OSPF Over Demand Circuits

　　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Demand Circuits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，DC bit,使其他路由器知道这个LSA具有Demand Circuit的特性，

　　使其他路由器不会认为这条路由过期。