「科普向」OSPF详细说明路由协议

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2023-02-2816:27:08 评论 10

OSPF路由协议是开放式最短路径优先协议,也是链路状态路由协议。所谓链路状态,主要是指包含接口的链路状态信息IP地址、网络类型、接口对象、对端IP地址、接口费用等。

我们的OSPF根据这些链路状态信息和路由协议SPF算法计算出全网的拓扑,简单来说就是OSPF可以在这里得到一张全网地图,最后路由器可以根据这张全网地图转发我们的数据报文。

这篇文章是关于这篇文章的OSPF总结,关于OSPF,我主要用1~7个数字来总结它的绝大多数内容,是的,绝大多数,不是全部,因为文章的内容只涉及到IA内容。

1是指我们的协议,OSPF协议。此外,1还包括OSPF一些名词概念涉及到学习过程。比如,LSA,LSDB和Router ID。

LSA,是我们上面提到的链路状态信息,全英文是Link State Advertisement,这里不再重复赘述。

LSDB,Link State DataBase,即运行OSPF协议的每个路由器都会有链路状态数据库,其主要功能是存储自己和其他路由器LSA。

Router ID,这是路由器的标识符。它的功能是识别唯一的路由器。它有几种方法,优先级不同。首先,它是由我们的网络管理员手动配置的。如果没有手动配置Router ID,选取Loopback最大的接口IP地址作为Router ID,若连Loopback如果界面没有配置,则选择已配置IP地址界面上最大的值IP地址作为Router ID。值得注意的是,Router ID是一个32bit不一定是路由器上的接口IP只要它的范围从0开始.0.0.0~255.255.255.255就够了,我们经常会的原因Router ID和接口IP由于其独特的选举机制,地址联系在一起。

二主要是指OSPF分层结构可以说是OSPF将网络分为骨干区和非骨干区。

二主要是指OSPF分层结构可以说是OSPF将网络分为骨干区和非骨干区。为了防止环路的产生,非骨干区必须与骨干区连接,非骨干区不能连接。

虽然在未来的高级学习中,会有一种叫做虚拟连接的方法来解决非骨干区域与骨干区域没有连接的问题。但IA在这个阶段,直接连接非骨干区域和骨干区域是没有问题的。

三主要指三张表和三种身份。

1、三张表

三张表包括OSPF邻居表、OSPF拓扑表和OSPF路由表。

OSPF邻居表是用来记录路由器邻居关系的表,包括邻居的描述和状态,也就是说,我们可以用邻居表来显示路由器与哪些设备建立邻居或邻居关系display OSPF peer查看这张表。

OSPF拓扑表也叫LSDB该表用于计算当前区域的所有链路状态信息OSPF最优路由。

OSPF记录路由表的依据LSDB链路状态信息和SPF算法计算的最优路由可以作为最优路由添加到表中。

这里需要注意,OSPF路由表不是我们的全局路由表,我们使用它display ip router-table查看的就是路由器的全局路由表,它保存的是根据所有途径学习到的最优路由,而OSPF存储路由表的依据OSPF最优路由计算协议。

2、三种身份

三种身份是指操作。OSPF协议路由器的身份主要是DR,BDR和DRother。

首先明确OSPF背景需要为路由器划分身份。假设没有正确的操作OSPF协议的路由器有任何配置,所以整个网络中的所有操作OSPF协议的路由器将建立邻居和邻居之间的关系,它们将相互发送和学习报纸,然后可能导致重复学习现象,类似于教室,学生A给学生B和学生C,然后学生B给学生A和学生C,在这个过程中,学生B的笔记已经包含了学生A,所以学生A和学生C将不得不再次复制学生A的笔记,即重复学习。

然后,为了防止路由器重复学习造成的资源浪费,OSPF将角色划定为路由器,即DR,BDR和DRother,这三个角色类似于组长、副组长和组员之间的关系DR是组长,BDR是副组长,DRother是组员,然后当组员需要交换笔记时,他们只会把笔记提交给组长和副组长,然后把笔记分发给每个组员,组员不能互相交换笔记。这就是我们DR和BDR也就是以后OSPF网络中,DRother路由器只能把LSA信息提交给DR和BDR,然后由他们分发,DRother它们之间不会传递LSA信息。

其中DR和BDR首先,根据接口的优先级选择选举,但默认情况下路由器接口的优先级为1,因此将根据Router ID来选举,Router ID需要注意的是,接口优先级的取值范围为0-255,0时,说明当前路由器不参加选举。而且,当选举结束时,即使新设备的优先级更高,也不会重新选举DR和BDR,DR没有失败,就不会选举DR,DR故障后,只会是BDR成为DR,再竞选新的BDR。而且,当选举结束时,即使新设备的优先级更高,也不会重新选举DR和BDR,DR没有失败,就不会选举DR,DR故障后,只会是BDR成为DR,再竞选新的BDR。

4主要包括四种网络类型和四种路由器类型。

四种网络类型

四种网络类型,分别是Broadcast,NBMA,P2MP和P2P。

这四种网络类型主要影响这四种网络类型OSPF如何发送接口上的操作OSPF协议报告,是否需要选举DR和BDR。

首先是Broadcast,当链路层协议是多点广播时Ethernet时,OSPF这是默认的网络类型。此时需要选举DR和BDR。

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接着是NBMA,非广播多点可达,该网络类似于取消广播报文的广播多点可达类型,当链路层协议为帧中继类型时,OSPF这是默认的网络类型,此时也需要选举DR和BDR。

第三个是P2MP,点到多点网络,网络类型必须由其他网络类型改变,一般由NBMA改变网络类型的人不需要选举DR和BDR,这是为了加速OSPF网络中邻居的建立速度。

第四个就是P2P,当链路层协议是点到点网络时PPP时,OSPF这是默认的网络类型。此时无需选举DR和BDR。

二、四种网络类型

以四种路由器类型为基础OSPF划分网络的分层结构。

第一个是区域内的路由器,IR,路由器的所有接口都是同一区域的路由器。

然后是区域边界路由器,ABR,是连接骨干区和非骨干区的路由器。

然后是自治系统边界路由器,ASBR,与其他自治系统交换路由信息的路由器。

最后是骨干路由器,BR,骨干区域有接口的路由器。

五是五种报文:Hello报文,DD报文,LSR报文,LSU报文和LSAck报文。

Hello其功能是发现、建立和维护邻居关系。

DD报文,全英文是Database Description,描述链路状态信息,用于选举主从和携带LSA摘要信息。

LSR报文,Link State Request,链路状态请求报告,根据对方发送的信息DD报纸的摘要信息,请求获取你没有的信息LSA信息。

LSU报文,Link State Update,链路状态更新报告,根据对方发送的请求,向对方发送相应的报告LSA信息,此时LSA信息是完整的。

LSAck报文,链路状态确认报文,回复对方自己收到LSA如果对方长时间没有收到信息LSAck另一方将重新发送报纸LSU报文。

“6”即六种LSA信息。正如我开头所说,这篇文章是对的IA这六种阶段内容的总结LSA是更高层次的内容,所以这里为了文章的完整性,只是稍微提一下,不会详细重复。

7指七种状态,即运行OSPF在路由器之间建立邻居和邻居的过程中,路由器所需的状态变化过程。

严格来说,路由器的状态应该是8种,但这种只会出现在很多地方NBMA在网络中,应用很少,这种状态的作用与其他状态相同,所以我最终只使用了7种状态而不是8种状态,但我将在文章的最后补充这种状态。

首先是第一种状态,Down状态,即关闭状态,这也是路由器的第一个稳定状态,即不会随意发现变化,这意味着当前接口没有收到任何东西Hello报文。

然后当路由器收到其他路由器时Hello报文后,就会进入Init状态,这是一种单方面的发现状态,表示已经被其他路由器发送Hello但在对方的Hello在报纸的邻居表中没有看到自己Router ID,也就是说,对方不知道我是邻居。

然后两边的路由器互相发送Hello建立邻居关系后,将进入2-way状态,这是邻居状态,也是第二稳定状态,说明路由器成功建立了邻居关系。

之后,路由器想要同步LSDB当路由器首先进入数据库时ExStart状态表明路由器和邻居路由器开始协商主从关系,即协商谁先发报告。

协商完成后,路由器就正式进入Exchange状态表明路由器的主从关系已经确认,并开始正式交换DD此时报文DD报纸主要包括路由器LSDB摘要信息。

然后进入Loading在这种状态下,路由器会比较DD报纸和自己的LSDB信息,如果DD报文中存在LSDB不具有的LSA向邻居发送信息LSU报文请求该LSA完整信息。

之后当LSA信息交换完成,即信息交换完成LSDB同步结束,路由器就会进入最后一个状态——Full状态,即邻接状态,也是第三和最后一个稳定状态,表示路由器LSDB同步已经完成。

之后,建立关系的路由器只会定期发送Hello为了维持彼此之间的关系。

这就是运行OSPF建立邻居或邻接关系所需的七种状态。

然后是只会出现在NBMA网络中的第八种状态,Attempt状态,状态和Init当路由器发现相似的状态时Hello路由器在收到对方回应的报纸之前就会处于这种状态。

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