OSPF的基本工作原理

1.定義

 2.特點

 3.基本概念

 4.OSPF五種分組型別

 5.DR/BDR

6.區域

1.定義

開放最短路徑優先OSPF，是為了克服RIP的缺點在1989年開發出來的。

"開放" 表明OSPF協議不是受某一家產商控制，而是公開發表的。

“最短路徑優先”是因為使用了dijkstra提出的最短路徑演算法SPF。

2.特點

①OSPF-->基於鏈路狀態，而不是RIP-->基於距離向量

②OSPF採用SPF演算法計算路由，從演算法上保證了不會發生路由環路。

③OSPF不限制網路的規模，更新效率高，收斂速度快。

3.基本概念

（1）鏈路狀態：本路由器和哪些路由器相鄰，以及相應鏈路狀態的“代價”（cost）。

cost:指費用、距離、時延、頻寬等。

（2）使用OSPF的路由器都會產生鏈路狀態通告LSA。其中內容一般為

①直連網路的鏈路狀態資訊

②鄰居路由器的鏈路狀態資訊

（3）LSA被封裝在鏈路狀態更新分組LSU中 --->洪泛法傳送。

（4）使用OSPF的每一個路由器都有一個鏈路狀態資料庫LSDB，用於儲存LSA。

（5）通過路由器洪泛法傳送封裝有自己的LSA的LSU分組。

-->各路由器的LSDB最終將達到一致

（6）使用OSPF的路由器基於LSDB進行SPF計算，構建出各自到達其他各路由器的最短路徑，即構建各自路由表。

4.OSPF有以下五種分組型別

①問候（hello）分組

②資料庫描述（DBD）分組

③鏈路狀態請求分組（LSR）

④鏈路狀態更新分組（LSU）

⑤鏈路狀態確認分組（LSAck）

從OSPF建立鄰居，到LSA的互換，到路由表的計算，需要經過一系列的資料包交換過程，過程如下:

兩路由器之間首先建立鄰居關係互相傳送hello分組，然後雙方都發送各自的資料庫描述分組（DBD），若其中一方發現對方的LSDB中有自己LSDB中所沒有的LSA則向對方傳送鏈路狀態請求分組（LSR），對方則將其沒有的LSA通過鏈路狀態更新分組（LSU）傳送，該路由器接收並回一個鏈路狀態確認（LSAck）。最終達到收斂狀態。

5.DR/BDR

OSPF在多點接入網路中路由器鄰居關係的建立：

當多臺OSPF路由器連到同一個多路訪問網段時，如果每兩臺路由器之間都相互交換LSA，那麼該網段將充滿著眾多LSA條目，為了能夠儘量減少LSA的傳播數量，通過在多路訪問網段中選擇出一個核心路由器，稱為DR（Designated Router），網段中所有的OSPF路由器都和DR互換LSA，這樣一來，DR就會擁有所有的LSA，並且將所有的LSA轉發給每一臺路由器；DR就像是該網段的LSA中轉站，所有的路由器都與該中轉站互換LSA，如果DR失效後，那麼就會造成LSA的丟失與不完整，所以在多路訪問網路中除了選舉出DR之外，還會選舉出一臺路由器作為DR的備份，稱為BDR（Backup Designated Router）。

①選舉指定路由器DR和備用的指定路由器BDR

(1).DR與BDR並沒有任何本質與功能的區別，只有在多路訪問的網路環境，才需要DR和BDR，DR與BDR的選舉是在一個二層網段內選舉的，即在多個路由器互連的介面範圍內，與OSPF區域沒有任何關係，一個區域可能有多個多路訪問網段，那麼就會存在多個DR和BDR，但一個多路訪問網段，只能有一個DR和BDR；選舉DR和BDR的規則為：

比較介面優先順序

選舉優先順序最高的成為DR，優先順序數字越大，表示優先順序越高，被選為DR的機率就越大，次優先順序的為BDR，優先順序範圍是0-255，預設為1，優先順序為0表示沒有資格選舉DR和BDR。

Route-Id大小

如果在優先順序都相同的情況下，Route-Id 最大的成為DR，其次是BDR，數字越大，被選為DR的機率就越大。

(2).在一個多路訪問網路中，選舉DR和BDR是有時間限制的，該時間為Wait時間，預設為4倍的Hello時間，即與Dead時間相同，如果OSPF路由器在超過Wait時間後也沒有其它路由器與自己競爭DR與BDR的選舉，那麼就選自己為DR；當一個多路訪問網路中選舉出DR與BDR之後，在DR與BDR沒有失效的情況下，不會進行重新選舉，也就是在選舉出DR與BDR之後，即使有更高優先順序的路由器加入網路，也不會影響DR與BDR的角色，在越出選舉時間（Wait時間）後，只有DR與BDR失效後，才會重新選舉。DR失效後，會同時重新選舉DR與BDR，而在BDR失效後，只會重新選舉BDR。

②所有的非DR/BDR只與DR/BDR建立鄰居關係。

③非DR/BDR之間通過DR/BDR交換資訊。

6.區域

為了使OSPF能夠用於規模很大的網路，OSPF把一個自治系統分為若干個更小的範圍-->區域

好處：把利用洪泛法交換鏈路狀態資訊的範圍侷限於每個區域而不是整個AS，減少了整個網路的通訊量。

未完待續····

參考於：

OSPF協議介紹

 計算機網路微課

OSPF的基本工作原理