OSPFOSPF（Open Shortest Path First，開放最短路徑優(yōu)先）是IETF（Internet Engineering Task Force，互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組）組織開發(fā)的一個(gè)基于鏈路狀態(tài)的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議。目前針對(duì)IPv4協(xié)議使用的是OSPF Version 2。 OSPF的特點(diǎn)OSPF具有如下特點(diǎn)： l 適應(yīng)范圍廣：支持各種規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，最多可支持幾百臺(tái)路由器。 l 快速收斂：在網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化后立即發(fā)送更新報(bào)文，使這一變化在自治系統(tǒng)中同步。 l 無(wú)自環(huán)：由于OSPF根據(jù)收集到的鏈路狀態(tài)用最短路徑樹算法計(jì)算路由，從算法本身保證了不會(huì)生成自環(huán)路由。 l 區(qū)域劃分：允許自治系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)被劃分成區(qū)域來(lái)管理。路由器鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的減小降低了內(nèi)存的消耗和CPU的負(fù)擔(dān)；區(qū)域間傳送路由信息的減少降低了網(wǎng)絡(luò)帶寬的占用。 l 等價(jià)路由：支持到同一目的地址的多條等價(jià)路由。 l 路由分級(jí)：使用4類不同的路由，按優(yōu)先順序來(lái)說(shuō)分別是：區(qū)域內(nèi)路由、區(qū)域間路由、第一類外部路由、第二類外部路由。 l 支持驗(yàn)證：支持基于接口的報(bào)文驗(yàn)證，以保證報(bào)文交互和路由計(jì)算的安全性。 l 組播發(fā)送：在某些類型的鏈路上以組播地址發(fā)送協(xié)議報(bào)文，減少對(duì)其他設(shè)備的干擾。 OSPF的基本概念1. 自治系統(tǒng)（Autonomous System）一組使用相同路由協(xié)議交換路由信息的路由器，縮寫為AS。 2. OSPF路由的計(jì)算過(guò)程OSPF協(xié)議路由的計(jì)算過(guò)程可簡(jiǎn)單描述如下： l 每臺(tái)OSPF路由器根據(jù)自己周圍的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)生成LSA（Link State Advertisement，鏈路狀態(tài)通告），并通過(guò)更新報(bào)文將LSA發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中的其它OSPF路由器。 l 每臺(tái)OSPF路由器都會(huì)收集其它路由器通告的LSA，所有的LSA放在一起便組成了LSDB（Link State Database，鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)）。LSA是對(duì)路由器周圍網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的描述，LSDB則是對(duì)整個(gè)自治系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的描述。 l OSPF路由器將LSDB轉(zhuǎn)換成一張帶權(quán)的有向圖，這張圖便是對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的真實(shí)反映。各個(gè)路由器得到的有向圖是完全相同的。 l 每臺(tái)路由器根據(jù)有向圖，使用SPF算法計(jì)算出一棵以自己為根的最短路徑樹，這棵樹給出了到自治系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)的路由。 3. 路由器ID號(hào)一臺(tái)路由器如果要運(yùn)行OSPF協(xié)議，則必須存在RID（Router ID，路由器ID）。RID是一個(gè)32比特?zé)o符號(hào)整數(shù)，可以在一個(gè)自治系統(tǒng)中唯一的標(biāo)識(shí)一臺(tái)路由器。 RID可以手工配置，也可以自動(dòng)生成；如果沒(méi)有通過(guò)命令指定RID，將按照如下順序自動(dòng)生成一個(gè)RID： l 如果當(dāng)前設(shè)備配置了Loopback接口，將選取所有Loopback接口上數(shù)值最大的IP地址作為RID； l 如果當(dāng)前設(shè)備沒(méi)有配置Loopback接口，將選取它所有已經(jīng)配置IP地址且鏈路有效的接口上數(shù)值最大的IP地址作為RID。 4. OSPF的協(xié)議報(bào)文OSPF有五種類型的協(xié)議報(bào)文： l Hello報(bào)文：周期性發(fā)送，用來(lái)發(fā)現(xiàn)和維持OSPF鄰居關(guān)系。內(nèi)容包括一些定時(shí)器的數(shù)值、DR（Designated Router，指定路由器）、BDR（Backup Designated Router，備份指定路由器）以及自己已知的鄰居。 l DD（Database Description，數(shù)據(jù)庫(kù)描述）報(bào)文：描述了本地LSDB中每一條LSA的摘要信息，用于兩臺(tái)路由器進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)同步。 l LSR（Link State Request，鏈路狀態(tài)請(qǐng)求）報(bào)文：向?qū)Ψ秸?qǐng)求所需的LSA。兩臺(tái)路由器互相交換DD報(bào)文之后，得知對(duì)端的路由器有哪些LSA是本地的LSDB所缺少的，這時(shí)需要發(fā)送LSR報(bào)文向?qū)Ψ秸?qǐng)求所需的LSA。內(nèi)容包括所需要的LSA的摘要。 l LSU（Link State Update，鏈路狀態(tài)更新）報(bào)文：向?qū)Ψ桨l(fā)送其所需要的LSA。 l LSAck（Link State Acknowledgment，鏈路狀態(tài)確認(rèn)）報(bào)文：用來(lái)對(duì)收到的LSA進(jìn)行確認(rèn)。內(nèi)容是需要確認(rèn)的LSA的Header（一個(gè)報(bào)文可對(duì)多個(gè)LSA進(jìn)行確認(rèn)）。 5. LSA的類型OSPF中對(duì)鏈路狀態(tài)信息的描述都是封裝在LSA中發(fā)布出去，常用的LSA有以下幾種類型： l Router LSA（Type1）：由每個(gè)路由器產(chǎn)生，描述路由器的鏈路狀態(tài)和開銷，在其始發(fā)的區(qū)域內(nèi)傳播。 l Network LSA（Type2）：由DR產(chǎn)生，描述本網(wǎng)段所有路由器的鏈路狀態(tài)，在其始發(fā)的區(qū)域內(nèi)傳播。 l Network Summary LSA（Type3）：由ABR（Area Border Router，區(qū)域邊界路由器）產(chǎn)生，描述區(qū)域內(nèi)某個(gè)網(wǎng)段的路由，并通告給其他區(qū)域。 l ASBR Summary LSA（Type4）：由ABR產(chǎn)生，描述到ASBR（Autonomous System Boundary Router，自治系統(tǒng)邊界路由器）的路由，通告給相關(guān)區(qū)域。 l AS External LSA（Type5）：由ASBR產(chǎn)生，描述到AS（Autonomous System，自治系統(tǒng)）外部的路由，通告到所有的區(qū)域（除了Stub區(qū)域和NSSA區(qū)域）。 l NSSA External LSA（Type7）：由NSSA（Not-So-Stubby Area）區(qū)域內(nèi)的ASBR產(chǎn)生，描述到AS外部的路由，僅在NSSA區(qū)域內(nèi)傳播。 l Opaque LSA：是一個(gè)被提議的LSA類別，由標(biāo)準(zhǔn)的LSA頭部后面跟隨特殊應(yīng)用的信息組成，可以直接由OSPF協(xié)議使用，或者由其它應(yīng)用分發(fā)信息到整個(gè)OSPF域間接使用。Opaque LSA分為Type 9、Type10、Type11三種類型，泛洪區(qū)域不同；其中，Type 9的Opaque LSA僅在本地鏈路范圍進(jìn)行泛洪，Type 10的Opaque LSA僅在本地區(qū)域范圍進(jìn)行泛洪，Type 11的LSA可以在一個(gè)自治系統(tǒng)范圍進(jìn)行泛洪。 6. 鄰居和鄰接在OSPF中，鄰居（Neighbor）和鄰接（Adjacency）是兩個(gè)不同的概念。 OSPF路由器啟動(dòng)后，便會(huì)通過(guò)OSPF接口向外發(fā)送Hello報(bào)文。收到Hello報(bào)文的OSPF路由器會(huì)檢查報(bào)文中所定義的參數(shù)，如果雙方一致就會(huì)形成鄰居關(guān)系。 形成鄰居關(guān)系的雙方不一定都能形成鄰接關(guān)系，這要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)類型而定。只有當(dāng)雙方成功交換DD報(bào)文，交換LSA并達(dá)到LSDB的同步之后，才形成真正意義上的鄰接關(guān)系。 OSPF區(qū)域與路由聚合1. 區(qū)域劃分隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模日益擴(kuò)大，當(dāng)一個(gè)大型網(wǎng)絡(luò)中的路由器都運(yùn)行OSPF路由協(xié)議時(shí)，路由器數(shù)量的增多會(huì)導(dǎo)致LSDB非常龐大，占用大量的存儲(chǔ)空間，并使得運(yùn)行SPF算法的復(fù)雜度增加，導(dǎo)致CPU負(fù)擔(dān)很重。 在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增大之后，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化的概率也增大，網(wǎng)絡(luò)會(huì)經(jīng)常處于“振蕩”之中，造成網(wǎng)絡(luò)中會(huì)有大量的OSPF協(xié)議報(bào)文在傳遞，降低了網(wǎng)絡(luò)的帶寬利用率。更為嚴(yán)重的是，每一次變化都會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中所有的路由器重新進(jìn)行路由計(jì)算。 OSPF協(xié)議通過(guò)將自治系統(tǒng)劃分成不同的區(qū)域（Area）來(lái)解決上述問(wèn)題。區(qū)域是從邏輯上將路由器劃分為不同的組，每個(gè)組用區(qū)域號(hào)（Area ID）來(lái)標(biāo)識(shí)。區(qū)域的邊界是路由器，而不是鏈路。一個(gè)網(wǎng)段（鏈路）只能屬于一個(gè)區(qū)域，或者說(shuō)每個(gè)運(yùn)行OSPF的接口必須指明屬于哪一個(gè)區(qū)域。如圖1所示。
圖1 OSPF區(qū)域劃分 劃分區(qū)域后，可以在區(qū)域邊界路由器上進(jìn)行路由聚合，以減少通告到其他區(qū)域的LSA數(shù)量，還可以將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓瘞?lái)的影響最小化。 2. 路由器的類型OSPF路由器根據(jù)在AS中的不同位置，可以分為以下四類： (1) 區(qū)域內(nèi)路由器（Internal Router） 該類路由器的所有接口都屬于同一個(gè)OSPF區(qū)域。 (2) 區(qū)域邊界路由器ABR（Area Border Router） 該類路由器可以同時(shí)屬于兩個(gè)以上的區(qū)域，但其中一個(gè)必須是骨干區(qū)域（骨干區(qū)域的介紹請(qǐng)參見下一小節(jié)）。ABR用來(lái)連接骨干區(qū)域和非骨干區(qū)域，它與骨干區(qū)域之間既可以是物理連接，也可以是邏輯上的連接。 (3) 骨干路由器（Backbone Router） 該類路由器至少有一個(gè)接口屬于骨干區(qū)域。因此，所有的ABR和位于Area0的內(nèi)部路由器都是骨干路由器。 (4) 自治系統(tǒng)邊界路由器ASBR 與其他AS交換路由信息的路由器稱為ASBR。ASBR并不一定位于AS的邊界，它有可能是區(qū)域內(nèi)路由器，也有可能是ABR。只要一臺(tái)OSPF路由器引入了外部路由的信息，它就成為ASBR。
圖2 OSPF路由器的類型 3. 骨干區(qū)域與虛連接OSPF劃分區(qū)域之后，并非所有的區(qū)域都是平等的關(guān)系。其中有一個(gè)區(qū)域是與眾不同的，它的區(qū)域號(hào)（Area ID）是0，通常被稱為骨干區(qū)域。骨干區(qū)域負(fù)責(zé)區(qū)域之間的路由，非骨干區(qū)域之間的路由信息必須通過(guò)骨干區(qū)域來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)。對(duì)此，OSPF有兩個(gè)規(guī)定： l 所有非骨干區(qū)域必須與骨干區(qū)域保持連通； l 骨干區(qū)域自身也必須保持連通。 但在實(shí)際應(yīng)用中，可能會(huì)因?yàn)楦鞣矫鏃l件的限制，無(wú)法滿足這個(gè)要求。這時(shí)可以通過(guò)配置OSPF虛連接（Virtual Link）予以解決。 虛連接是指在兩臺(tái)ABR之間通過(guò)一個(gè)非骨干區(qū)域而建立的一條邏輯上的連接通道。它的兩端必須是ABR，而且必須在兩端同時(shí)配置方可生效。為虛連接兩端提供一條非骨干區(qū)域內(nèi)部路由的區(qū)域稱為傳輸區(qū)（Transit Area）。 在圖3中，Area2與骨干區(qū)域之間沒(méi)有直接相連的物理鏈路，但可以在ABR上配置虛連接，使Area2通過(guò)一條邏輯鏈路與骨干區(qū)域保持連通。
虛連接的另外一個(gè)應(yīng)用是提供冗余的備份鏈路，當(dāng)骨干區(qū)域因鏈路故障不能保持連通時(shí)，通過(guò)虛連接仍然可以保證骨干區(qū)域在邏輯上的連通性。如圖4所示。
虛連接相當(dāng)于在兩個(gè)ABR之間形成了一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的連接，因此，在這個(gè)連接上，和物理接口一樣可以配置接口的各參數(shù)，如發(fā)送Hello報(bào)文間隔等。 兩臺(tái)ABR之間直接傳遞OSPF報(bào)文信息，它們之間的OSPF路由器只是起到一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文的作用。由于協(xié)議報(bào)文的目的地址不是中間這些路由器，所以這些報(bào)文對(duì)于它們而言是透明的，只是當(dāng)作普通的IP報(bào)文來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)。 4. (Totally) Stub區(qū)域Stub區(qū)域是一些特定的區(qū)域，Stub區(qū)域的ABR不允許注入Type5 LSA，在這些區(qū)域中路由器的路由表規(guī)模以及路由信息傳遞的數(shù)量都會(huì)大大減少。 為了進(jìn)一步減少Stub區(qū)域中路由器的路由表規(guī)模以及路由信息傳遞的數(shù)量，可以將該區(qū)域配置為Totally Stub（完全Stub）區(qū)域，該區(qū)域的ABR不會(huì)將區(qū)域間的路由信息和外部路由信息傳遞到本區(qū)域。 (Totally) Stub區(qū)域是一種可選的配置屬性，但并不是每個(gè)區(qū)域都符合配置的條件。通常來(lái)說(shuō)，(Totally) Stub區(qū)域位于自治系統(tǒng)的邊界。 為保證到本自治系統(tǒng)的其他區(qū)域或者自治系統(tǒng)外的路由依舊可達(dá)，該區(qū)域的ABR將生成一條缺省路由，并發(fā)布給本區(qū)域中的其他非ABR路由器。 配置(Totally) Stub區(qū)域時(shí)需要注意下列幾點(diǎn)： l 骨干區(qū)域不能配置成(Totally) Stub區(qū)域。 l 如果要將一個(gè)區(qū)域配置成(Totally) Stub區(qū)域，則該區(qū)域中的所有路由器必須都要配置stub [ no-summary ]命令。 l (Totally) Stub區(qū)域內(nèi)不能存在ASBR，即自治系統(tǒng)外部的路由不能在本區(qū)域內(nèi)傳播。 l 虛連接不能穿過(guò)(Totally) Stub區(qū)域。 5. NSSA區(qū)域NSSA（Not-So-Stubby Area）區(qū)域是Stub區(qū)域的變形，與Stub區(qū)域有許多相似的地方。NSSA區(qū)域也不允許Type5 LSA注入，但可以允許Type7 LSA注入。Type7 LSA由NSSA區(qū)域的ASBR產(chǎn)生，在NSSA區(qū)域內(nèi)傳播。當(dāng)Type7 LSA到達(dá)NSSA的ABR時(shí)，由ABR將Type7 LSA轉(zhuǎn)換成Type5 LSA，傳播到其他區(qū)域。 如圖5所示，運(yùn)行OSPF協(xié)議的自治系統(tǒng)包括3個(gè)區(qū)域：區(qū)域1、區(qū)域2和區(qū)域0，另外兩個(gè)自治系統(tǒng)運(yùn)行RIP協(xié)議。區(qū)域1被定義為NSSA區(qū)域，區(qū)域1接收的RIP路由傳播到NSSA ASBR后，由NSSA ASBR產(chǎn)生Type7 LSA在區(qū)域1內(nèi)傳播，當(dāng)Type7 LSA到達(dá)NSSA ABR后，轉(zhuǎn)換成Type5 LSA傳播到區(qū)域0和區(qū)域2。 另一方面，運(yùn)行RIP的自治系統(tǒng)的RIP路由通過(guò)區(qū)域2的ASBR產(chǎn)生Type5 LSA在OSPF自治系統(tǒng)中傳播。但由于區(qū)域1是NSSA區(qū)域，所以Type5 LSA不會(huì)到達(dá)區(qū)域1。 與Stub區(qū)域一樣，虛連接也不能穿過(guò)NSSA區(qū)域。
圖5 NSSA區(qū)域 6. 路由聚合路由聚合是指ABR或ASBR將具有相同前綴的路由信息聚合，只發(fā)布一條路由到其它區(qū)域。 AS被劃分成不同的區(qū)域后，區(qū)域間可以通過(guò)路由聚合來(lái)減少路由信息，減小路由表的規(guī)模，提高路由器的運(yùn)算速度。 例如，圖6中，Area 1內(nèi)有三條區(qū)域內(nèi)路由19.1.1.0/24，19.1.2.0/24，19.1.3.0/24，如果此時(shí)在Router A上配置了路由聚合，將三條路由聚合成一條19.1.0.0/16，則Router A就只生成一條聚合后的LSA，并發(fā)布給Area0中的其他路由器。
OSPF有兩類聚合： (1) ABR聚合 ABR向其它區(qū)域發(fā)送路由信息時(shí)，以網(wǎng)段為單位生成Type3 LSA。如果該區(qū)域中存在一些連續(xù)的網(wǎng)段，則可以將這些連續(xù)的網(wǎng)段聚合成一個(gè)網(wǎng)段。這樣ABR只發(fā)送一條聚合后的LSA，所有屬于聚合網(wǎng)段范圍的LSA將不再會(huì)被單獨(dú)發(fā)送出去，這樣可減少其它區(qū)域中LSDB的規(guī)模。 (2) ASBR聚合 配置引入路由聚合后，如果本地路由器是自治系統(tǒng)邊界路由器ASBR，將對(duì)引入的聚合地址范圍內(nèi)的Type5 LSA進(jìn)行聚合。當(dāng)配置了NSSA區(qū)域時(shí)，還要對(duì)引入的聚合地址范圍內(nèi)的Type7 LSA進(jìn)行聚合。 如果本地路由器是ABR，則對(duì)由Type7 LSA轉(zhuǎn)化成的Type5 LSA進(jìn)行聚合處理。 7. 路由類型OSPF將路由分為四類，按照優(yōu)先級(jí)從高到低的順序依次為： l 區(qū)域內(nèi)路由（Intra Area） l 區(qū)域間路由（Inter Area） l 第一類外部路由（Type1 External）：這類路由的可信程度較高，并且和OSPF自身路由的開銷具有可比性，所以到第一類外部路由的開銷等于本路由器到相應(yīng)的ASBR的開銷與ASBR到該路由目的地址的開銷之和。 l 第二類外部路由（Type2 External）：這類路由的可信度比較低，所以OSPF協(xié)議認(rèn)為從ASBR到自治系統(tǒng)之外的開銷遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在自治系統(tǒng)之內(nèi)到達(dá)ASBR的開銷。所以計(jì)算路由開銷時(shí)將主要考慮前者，即到第二類外部路由的開銷等于ASBR到該路由目的地址的開銷。如果計(jì)算出開銷值相等的兩條路由，再考慮本路由器到相應(yīng)的ASBR的開銷。 區(qū)域內(nèi)和區(qū)域間路由描述的是AS內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，外部路由則描述了應(yīng)該如何選擇到AS以外目的地址的路由。 OSPF的網(wǎng)絡(luò)類型1. OSPF的4種網(wǎng)絡(luò)類型OSPF根據(jù)鏈路層協(xié)議類型將網(wǎng)絡(luò)分為下列四種類型： l Broadcast：當(dāng)鏈路層協(xié)議是Ethernet、FDDI時(shí)，OSPF缺省認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)類型是Broadcast。在該類型的網(wǎng)絡(luò)中，通常以組播形式（224.0.0.5和224.0.0.6）發(fā)送協(xié)議報(bào)文。 l NBMA（Non-Broadcast Multi-Access，非廣播多路訪問(wèn)）：當(dāng)鏈路層協(xié)議是幀中繼、ATM或X.25時(shí)，OSPF缺省認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)類型是NBMA。在該類型的網(wǎng)絡(luò)中，以單播形式發(fā)送協(xié)議報(bào)文。 l P2MP（Point-to-MultiPoint，點(diǎn)到多點(diǎn)）：沒(méi)有一種鏈路層協(xié)議會(huì)被缺省的認(rèn)為是P2MP類型。點(diǎn)到多點(diǎn)必須是由其他的網(wǎng)絡(luò)類型強(qiáng)制更改的。常用做法是將NBMA改為點(diǎn)到多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)。在該類型的網(wǎng)絡(luò)中，以組播形式（224.0.0.5）發(fā)送協(xié)議報(bào)文。 l P2P（Point-to-Point，點(diǎn)到點(diǎn)）：當(dāng)鏈路層協(xié)議是PPP、HDLC時(shí)，OSPF缺省認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)類型是P2P。在該類型的網(wǎng)絡(luò)中，以組播形式（224.0.0.5）發(fā)送協(xié)議報(bào)文。 2. NBMA網(wǎng)絡(luò)的配置原則NBMA網(wǎng)絡(luò)是指非廣播、多點(diǎn)可達(dá)的網(wǎng)絡(luò)，比較典型的有ATM和幀中繼網(wǎng)絡(luò)。 對(duì)于接口的網(wǎng)絡(luò)類型為NBMA的網(wǎng)絡(luò)需要進(jìn)行一些特殊的配置。由于無(wú)法通過(guò)廣播Hello報(bào)文的形式發(fā)現(xiàn)相鄰路由器，必須手工為該接口指定相鄰路由器的IP地址，以及該相鄰路由器是否有DR選舉權(quán)等。 NBMA網(wǎng)絡(luò)必須是全連通的，即網(wǎng)絡(luò)中任意兩臺(tái)路由器之間都必須有一條虛電路直接可達(dá)。如果部分路由器之間沒(méi)有直接可達(dá)的鏈路時(shí)，應(yīng)將接口配置成P2MP類型。如果路由器在NBMA網(wǎng)絡(luò)中只有一個(gè)對(duì)端，也可將接口類型配置為P2P類型。 NBMA與P2MP網(wǎng)絡(luò)之間的區(qū)別如下： l NBMA網(wǎng)絡(luò)是指那些全連通的、非廣播、多點(diǎn)可達(dá)網(wǎng)絡(luò)。而P2MP網(wǎng)絡(luò)，則并不需要一定是全連通的。 l 在NBMA網(wǎng)絡(luò)中需要選舉DR與BDR，而在P2MP網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有DR與BDR。 l NBMA是一種缺省的網(wǎng)絡(luò)類型，而P2MP網(wǎng)絡(luò)必須是由其它的網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)制更改的。最常見的做法是將NBMA網(wǎng)絡(luò)改為P2MP網(wǎng)絡(luò)。 l NBMA網(wǎng)絡(luò)采用單播發(fā)送報(bào)文，需要手工配置鄰居。P2MP網(wǎng)絡(luò)采用組播方式發(fā)送報(bào)文。 DR/BDR1. DR/BDR簡(jiǎn)介在廣播網(wǎng)和NBMA網(wǎng)絡(luò)中，任意兩臺(tái)路由器之間都要交換路由信息。如果網(wǎng)絡(luò)中有n臺(tái)路由器，則需要建立n(n-1)/2個(gè)鄰接關(guān)系。這使得任何一臺(tái)路由器的路由變化都會(huì)導(dǎo)致多次傳遞，浪費(fèi)了帶寬資源。為解決這一問(wèn)題，OSPF協(xié)議定義了指定路由器DR（Designated Router），所有路由器都只將信息發(fā)送給DR，由DR將網(wǎng)絡(luò)鏈路狀態(tài)發(fā)送出去。 如果DR由于某種故障而失效，則網(wǎng)絡(luò)中的路由器必須重新選舉DR，再與新的DR同步。這需要較長(zhǎng)的時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)，路由的計(jì)算是不正確的。為了能夠縮短這個(gè)過(guò)程，OSPF提出了BDR（Backup Designated Router，備份指定路由器）的概念。 BDR實(shí)際上是對(duì)DR的一個(gè)備份，在選舉DR的同時(shí)也選舉出BDR，BDR也和本網(wǎng)段內(nèi)的所有路由器建立鄰接關(guān)系并交換路由信息。當(dāng)DR失效后，BDR會(huì)立即成為DR。由于不需要重新選舉，并且鄰接關(guān)系事先已建立，所以這個(gè)過(guò)程是非常短暫的。當(dāng)然這時(shí)還需要再重新選舉出一個(gè)新的BDR，雖然一樣需要較長(zhǎng)的時(shí)間，但并不會(huì)影響路由的計(jì)算。 DR和BDR之外的路由器（稱為DR Other）之間將不再建立鄰接關(guān)系，也不再交換任何路由信息。這樣就減少了廣播網(wǎng)和NBMA網(wǎng)絡(luò)上各路由器之間鄰接關(guān)系的數(shù)量。 如圖7所示，用實(shí)線代表以太網(wǎng)物理連接，虛線代表建立的鄰接關(guān)系?？梢钥吹剑捎?/span>DR/BDR機(jī)制后，5臺(tái)路由器之間只需要建立7個(gè)鄰接關(guān)系就可以了。
圖7 DR和BDR示意圖 2. DR/BDR選舉過(guò)程DR和BDR是由同一網(wǎng)段中所有的路由器根據(jù)路由器優(yōu)先級(jí)、Router ID通過(guò)HELLO報(bào)文選舉出來(lái)的，只有優(yōu)先級(jí)大于0的路由器才具有選取資格。 進(jìn)行DR/BDR選舉時(shí)每臺(tái)路由器將自己選出的DR寫入Hello報(bào)文中，發(fā)給網(wǎng)段上的每臺(tái)運(yùn)行OSPF協(xié)議的路由器。當(dāng)處于同一網(wǎng)段的兩臺(tái)路由器同時(shí)宣布自己是DR時(shí)，路由器優(yōu)先級(jí)高者勝出。如果優(yōu)先級(jí)相等，則Router ID大者勝出。如果一臺(tái)路由器的優(yōu)先級(jí)為0，則它不會(huì)被選舉為DR或BDR。 需要注意的是： l 只有在廣播或NBMA類型接口才會(huì)選舉DR，在點(diǎn)到點(diǎn)或點(diǎn)到多點(diǎn)類型的接口上不需要選舉DR。 l DR是某個(gè)網(wǎng)段中的概念，是針對(duì)路由器的接口而言的。某臺(tái)路由器在一個(gè)接口上可能是DR，在另一個(gè)接口上有可能是BDR，或者是DR Other。 l 路由器的優(yōu)先級(jí)可以影響一個(gè)選取過(guò)程，但是當(dāng)DR/BDR已經(jīng)選取完畢，就算一臺(tái)具有更高優(yōu)先級(jí)的路由器變?yōu)橛行?，也不?huì)替換該網(wǎng)段中已經(jīng)選取的DR/BDR成為新的DR/BDR。 l DR并不一定就是路由器優(yōu)先級(jí)最高的路由器接口；同理，BDR也并不一定就是路由器優(yōu)先級(jí)次高的路由器接口。 OSPF的報(bào)文格式OSPF報(bào)文直接封裝為IP報(bào)文協(xié)議報(bào)文，協(xié)議號(hào)為89。一個(gè)比較完整的OSPF報(bào)文（以LSU報(bào)文為例）結(jié)構(gòu)如圖8所示。
圖8 OSPF報(bào)文結(jié)構(gòu) 1. OSPF報(bào)文頭OSPF有五種報(bào)文類型，它們有相同的報(bào)文頭。如圖9所示。
圖9 OSPF報(bào)文頭格式 主要字段的解釋如下： l Version：OSPF的版本號(hào)。對(duì)于OSPFv2來(lái)說(shuō)，其值為2。 l Type：OSPF報(bào)文的類型。數(shù)值從1到5，分別對(duì)應(yīng)Hello報(bào)文、DD報(bào)文、LSR報(bào)文、LSU報(bào)文和LSAck報(bào)文。 l Packet length：OSPF報(bào)文的總長(zhǎng)度，包括報(bào)文頭在內(nèi)，單位為字節(jié)。 l Router ID：始發(fā)該LSA的路由器的ID。 l Area ID：始發(fā)LSA的路由器所在的區(qū)域ID。 l Checksum：對(duì)整個(gè)報(bào)文的校驗(yàn)和。 l AuType：驗(yàn)證類型。可分為不驗(yàn)證、簡(jiǎn)單（明文）口令驗(yàn)證和MD5驗(yàn)證，其值分別為0、1、2。 l Authentication：其數(shù)值根據(jù)驗(yàn)證類型而定。當(dāng)驗(yàn)證類型為0時(shí)未作定義，為1時(shí)此字段為密碼信息，類型為2時(shí)此字段包括Key ID、MD5驗(yàn)證數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和序列號(hào)的信息。 & 說(shuō)明： MD5驗(yàn)證數(shù)據(jù)添加在OSPF報(bào)文后面，不包含在Authenticaiton字段中。
2. Hello報(bào)文（Hello Packet）最常用的一種報(bào)文，周期性的發(fā)送給鄰居路由器用來(lái)維持鄰居關(guān)系以及DR/BDR的選舉，內(nèi)容包括一些定時(shí)器的數(shù)值、DR、BDR以及自己已知的鄰居。Hello報(bào)文格式如圖10所示。
圖10 Hello報(bào)文格式 主要字段解釋如下： l Network Mask：發(fā)送Hello報(bào)文的接口所在網(wǎng)絡(luò)的掩碼，如果相鄰兩臺(tái)路由器的網(wǎng)絡(luò)掩碼不同，則不能建立鄰居關(guān)系。 l HelloInterval：發(fā)送Hello報(bào)文的時(shí)間間隔。如果相鄰兩臺(tái)路由器的Hello間隔時(shí)間不同，則不能建立鄰居關(guān)系。 l Rtr Pri：路由器優(yōu)先級(jí)。如果設(shè)置為0，則該路由器接口不能成為DR/BDR。 l RouterDeadInterval：失效時(shí)間。如果在此時(shí)間內(nèi)未收到鄰居發(fā)來(lái)的Hello報(bào)文，則認(rèn)為鄰居失效。如果相鄰兩臺(tái)路由器的失效時(shí)間不同，則不能建立鄰居關(guān)系。 l Designated Router：指定路由器的接口的IP地址。 l Backup Designated Router：備份指定路由器的接口的IP地址。 l Neighbor：鄰居路由器的Router ID。 3. DD報(bào)文（Database Description Packet）兩臺(tái)路由器進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)同步時(shí)，用DD報(bào)文來(lái)描述自己的LSDB，內(nèi)容包括LSDB中每一條LSA的Header（LSA的Header可以唯一標(biāo)識(shí)一條LSA）。LSA Header只占一條LSA的整個(gè)數(shù)據(jù)量的一小部分，這樣可以減少路由器之間的協(xié)議報(bào)文流量，對(duì)端路由器根據(jù)LSA Header就可以判斷出是否已有這條LSA。 DD報(bào)文格式如圖11所示。
圖11 DD報(bào)文格式 主要字段的解釋如下： l Interface MTU：在不分片的情況下，此接口最大可發(fā)出的IP報(bào)文長(zhǎng)度。 l I（Initial）：當(dāng)發(fā)送連續(xù)多個(gè)DD報(bào)文時(shí)，如果這是第一個(gè)DD報(bào)文，則置為1，否則置為0。 l M（More）：當(dāng)連續(xù)發(fā)送多個(gè)DD報(bào)文時(shí)，如果這是最后一個(gè)DD報(bào)文，則置為0。否則置為1，表示后面還有其他的DD報(bào)文。 l MS（Master/Slave）：當(dāng)兩臺(tái)OSPF路由器交換DD報(bào)文時(shí)，首先需要確定雙方的主（Master）從（Slave）關(guān)系，Router ID大的一方會(huì)成為Master。當(dāng)值為1時(shí)表示發(fā)送方為Master。 l DD Sequence Number：DD報(bào)文序列號(hào)，由Master方規(guī)定起始序列號(hào)，每發(fā)送一個(gè)DD報(bào)文序列號(hào)加1，Slave方使用Master的序列號(hào)作為確認(rèn)。主從雙方利用序列號(hào)來(lái)保證DD報(bào)文傳輸?shù)目煽啃院屯暾浴?/span> 4. LSR報(bào)文（Link State Request Packet）兩臺(tái)路由器互相交換過(guò)DD報(bào)文之后，知道對(duì)端的路由器有哪些LSA是本地的LSDB所缺少的，這時(shí)需要發(fā)送LSR報(bào)文向?qū)Ψ秸?qǐng)求所需的LSA。內(nèi)容包括所需要的LSA的摘要。LSR報(bào)文格式如圖12所示。
圖12 LSR報(bào)文格式 主要字段解釋如下： l LS type：LSA的類型號(hào)。例如Type1表示Router LSA。 l Link State ID：鏈路狀態(tài)標(biāo)識(shí)，根據(jù)LSA的類型而定。 l Advertising Router：產(chǎn)生此LSA的路由器的Router ID。 5. LSU報(bào)文（Link State Update Packet）LSU報(bào)文用來(lái)向?qū)Χ寺酚善靼l(fā)送所需要的LSA，內(nèi)容是多條LSA（全部?jī)?nèi)容）的集合。LSU報(bào)文格式如圖13所示。
圖13 LSU報(bào)文格式 主要字段解釋如下： Number of LSAs：該報(bào)文包含的LSA的數(shù)量。 LSAs：該報(bào)文包含的所有LSA。 6. LSAck報(bào)文（Link State Acknowledgment Packet）LSAck報(bào)文用來(lái)對(duì)接收到的LSU報(bào)文進(jìn)行確認(rèn)，內(nèi)容是需要確認(rèn)的LSA的Header。一個(gè)LSAck報(bào)文可對(duì)多個(gè)LSA進(jìn)行確認(rèn)。報(bào)文格式如圖14所示。
圖14 LSAck報(bào)文格式 主要字段解釋如下： LSA Headers：該報(bào)文包含的LSA頭部。 7. LSA頭格式所有的LSA都有相同的報(bào)文頭，其格式如圖15所示。
圖15 LSA的頭格式 主要字段的解釋如下： l LS age：LSA產(chǎn)生后所經(jīng)過(guò)的時(shí)間，以秒為單位。LSA在本路由器的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)（LSDB）中會(huì)隨時(shí)間老化（每秒鐘加1），但在網(wǎng)絡(luò)的傳輸過(guò)程中卻不會(huì)。 l LS type：LSA的類型。 l Link State ID：具體數(shù)值根據(jù)LSA的類型而定。 l Advertising Router：始發(fā)LSA的路由器的ID。 l LS sequence number：LSA的序列號(hào)，其他路由器根據(jù)這個(gè)值可以判斷哪個(gè)LSA是最新的。 l LS checksum：除了LS age字段外，關(guān)于LSA的全部信息的校驗(yàn)和。 l length：LSA的總長(zhǎng)度，包括LSA Header，以字節(jié)為單位。 LSA類型(1) Router LSA
主要字段的解釋如下： l Link State ID：產(chǎn)生此LSA的路由器的Router ID。 l V（Virtual Link）：如果產(chǎn)生此LSA的路由器是虛連接的端點(diǎn)，則置為1。 l E（External）：如果產(chǎn)生此LSA的路由器是ASBR，則置為1。 l B（Border）：如果產(chǎn)生此LSA的路由器是ABR，則置為1。 l # links：LSA中所描述的鏈路信息的數(shù)量，包括路由器上處于某區(qū)域中的所有鏈路和接口。 l Link ID：鏈路標(biāo)識(shí)，具體的數(shù)值根據(jù)鏈路類型而定。 l Link Data：鏈路數(shù)據(jù)，具體的數(shù)值根據(jù)鏈路類型而定。 l Type：鏈路類型，取值為1表示通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路與另一路由器相連，取值為2表示連接到傳送網(wǎng)絡(luò)，取值為3表示連接到Stub網(wǎng)絡(luò)，取值為4表示虛連接。 l #TOS：描述鏈路的不同方式的數(shù)量。 l metric：鏈路的開銷。 l TOS：服務(wù)類型。 l TOS metric：指定服務(wù)類型的鏈路的開銷。 (2) Network LSA Network LSA由廣播網(wǎng)或NBMA網(wǎng)絡(luò)中的DR發(fā)出，LSA中記錄了這一網(wǎng)段上所有路由器的Router ID。
主要字段的解釋如下： l Link State ID：DR的IP地址。 l Network Mask：廣播網(wǎng)或NBMA網(wǎng)絡(luò)地址的掩碼。 l Attached Router：連接在同一個(gè)網(wǎng)段上的所有與DR形成了完全鄰接關(guān)系的路由器的Router ID，也包括DR自身的Router ID。 (3) Summary LSA Network Summary LSA（Type3 LSA）和ASBR Summary LSA（Type4 LSA）除Link State ID字段有所不同外，有著相同的格式，它們都是由ABR產(chǎn)生。
主要字段的解釋如下： l Link State ID：對(duì)于Type3 LSA來(lái)說(shuō)，它是所通告的區(qū)域外的網(wǎng)絡(luò)地址；對(duì)于Type4來(lái)說(shuō)，它是所通告區(qū)域外的ASBR的Router ID。 l Network Mask：Type3 LSA的網(wǎng)絡(luò)地址掩碼。對(duì)于Type4 LSA來(lái)說(shuō)沒(méi)有意義，設(shè)置為0.0.0.0。 l metric：到目的地址的路由開銷。 & 說(shuō)明： Type3的LSA可以用來(lái)通告缺省路由，此時(shí)Link State ID和Network Mask都設(shè)置為0.0.0.0。
(4) AS External LSA 由ASBR產(chǎn)生，描述到AS外部的路由信息。
主要字段的解釋如下： l Link State ID：所要通告的其他外部AS的目的地址，如果通告的是一條缺省路由，那么鏈路狀態(tài)ID（Link State ID）和網(wǎng)絡(luò)掩碼（Network Mask）字段都將設(shè)置為0.0.0.0。 l Network Mask：所通告的目的地址的掩碼。 l E（External Metric）：外部度量值的類型。如果是第2類外部路由就設(shè)置為1，如果是第1類外部路由則設(shè)置為0。關(guān)于外部路由類型的詳細(xì)描述請(qǐng)參見7. 路由類型部分。 l metirc：路由開銷。 l Forwarding Address：到所通告的目的地址的報(bào)文將被轉(zhuǎn)發(fā)到的地址。 l External Route Tag：添加到外部路由上的標(biāo)記。OSPF本身并不使用這個(gè)字段，它可以用來(lái)對(duì)外部路由進(jìn)行管理。 (5) NSSA External LSA 由NSSA區(qū)域內(nèi)的ASBR產(chǎn)生，且只能在NSSA區(qū)域內(nèi)傳播。其格式與AS External LSA相同，如圖20所示。
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