OSPF 简介

OSPF（Open Shortest Path First, 开放最短路径优先），是运用较为广泛的动态路由协议。

1. 是一种链路状态路由协议，无路由循环（全局拓扑），标准 RFC2328。
2. “开放”意味着非私有的。
3. 管理性距离：110。
4. OSPF 采用 SPF 算法计算达到目的地的最短路径：
   1. 链路（Link）：路由器接口。
   2. 状态（State）：描述接口以及其邻居路由器之间的联系。

技术要点

OSPF Metric

1. 每个路由器都把自己当作根，并且给予累积成本（Cost 值）来计算到达目的地的最短路径。
2. Cost = 参考带宽(10^8) / 接口带宽(b/s)

OSPF 报文类型

1. Hello 建立和维护 OSPF 邻居关系。
2. DBD 链路状态数据库描述信息（描述 LSDB 中 LSA 头部信息）。
3. LSR 链路状态请求，向 OSPF 邻居请求链路状态信息。
4. LSU 链路状态更新（包含一条或多条 LSA）。
5. LSAck 对 LSU 中的 LSA 进行确认。

OSPF 区域

1. 在区域边界可以做路由汇总，减少了路由表。
2. 减少了 LSA 泛洪的范围，有效地把拓扑变化控制在区域内，提高了网络的稳定性。
3. 拓扑的变化影响可以只限制涉及本区域。
4. 多区域提高了网络的扩展性，有利于组建大规模的网络。

OSPF 的三张表

1. 邻居表（neighbor table）

   OSPF 用邻居机制来发现和维持路由的存在，邻居表存储了双向通信的邻居关系 OSPF 路由器列表的信息。

2. 拓扑表（topology table）

   OSPF 用 LSA（Link State Advertisement 链路状态通告）来描述网络拓扑信息，然后 OSPF 路由器用拓扑数据库来存储网络的这些 LSA。

3. OSPF 路由表（routing table）

   对链路状态数据库进行 SPF（Dijkstra）计算，而得出的 OSPF 路由表。

OSPF 的运作

OSPF 的运行基本步骤

按顺序由上到下：

1. 建立邻接关系（Establish router adjacencies）
2. 必要的时候进行 DR 的选举（Elect the DR / BDR）
3. 发现路由（Discover routes）
4. 选择合适的路由器（Select appropriate routes）
5. 维护路由信息（Maintain routing information）

建立邻接关系 —— Hello 包

1. Hello 包用来发现 OSPF 邻居并建立相邻关系，通过组播地址 224.0.0.5 发送给 ALL SPF Routers。
2. 通告两台路由器建立相邻关系所必需统一的参数。
3. 在以太网和帧中继网络等多路访问网络中选举指定路由器（DR）和备用指定路由器（BDR）。

OSPF 网络类型

1. BMA 广播型多路访问
2. Point-to-Point 点对点
3. NBMA 非广播型多路访问

LSA 的泛洪

1. 必要时选举 DR 及 BDR。

2. DR、BDR 的介绍和运作

   1. 为减少多路访问网络中的 OSPF 流量，OSPF 会选举一个指定路由器（DR）和一个备用指定路由器（BDR）。
   2. 选举规则：最高接口优先级被选作 DR，如果优先级相等（默认为 1），具有最高的路由器 ID（Router-ID）的路由器被选举成 DR，并且 DR 具有非抢占性。
   3. 指定路由器（DR）：DR 负责使用该变化信息更新其它所有 OSPF 路由器（DRother）。
   4. 备用指定路由器（BDR）：BDR 会监控 DR 的状态，并在当前 DR 发生故障时接替其角色。

3. RouterID

   用于标识 OSPF 路由器的 ID，全网唯一性。可手动配置，也可动态选举（有 Loopback 接口时，选择最高的 Loopback IP 地址。否则，选择最高活跃物理接口的 IP 地址）。

4. LSA 的泛洪

   1. 路由器用 224.0.0.6 通知 DR 和 BDR 路由器。
   2. DR、BDR 监听 224.0.0.6 这一组播地址。
   3. 路由器收到包含变化后的 LSA 和 LSU 后，更新自己的链路状态数据库，过一段时间（SPF 延迟），对更新的链路状态数据库执行 SPF 算法，必要时更新路由表。

OSPF 的配置

Cisco 思科设备

基本配置

1. 开启 OSPF 进程

1

Router(config)# router ospf <process-id>

2. 宣告特定的网络到 OSPF 区域

1

Router(config-router)# network <address> <wildcard-mask> area <area-id>

Huawei 华为设备

待补充。

其它要点

通配符掩码

通配符是一个用于决定哪些 IP 地址位该精确匹配（0 代表精确匹配）哪些地址位被忽略的 32 位数值，通常用于处理访问控制列表（ACL）、OSPF 和 EIGRP 等路由协议的网络通告。

1. 掩码：1 位表示网络位，0 位表示主机位。掩码用于区分 IP 地址中的网络及主机部分。
2. 通配符：1 位表示无所谓，0 位表示需严格匹配。通配符用于决定一个 IP 中的哪些位该匹配。