OSPF的基本工作原理

1.定义

 2.特点

 3.基本概念

 4.OSPF五种分组类型

 5.DR/BDR

6.区域

1.定义

开放最短路径优先OSPF，是为了克服RIP的缺点在1989年开发出来的。

"开放" 表明OSPF协议不是受某一家产商控制，而是公开发表的。

“最短路径优先”是因为使用了dijkstra提出的最短路径算法SPF。

2.特点

①OSPF-->基于链路状态，而不是RIP-->基于距离向量

②OSPF采用SPF算法计算路由，从算法上保证了不会发生路由环路。

③OSPF不限制网络的规模，更新效率高，收敛速度快。

3.基本概念

（1）链路状态：本路由器和哪些路由器相邻，以及相应链路状态的“代价”（cost）。

cost:指费用、距离、时延、带宽等。

（2）使用OSPF的路由器都会产生链路状态通告LSA。其中内容一般为

①直连网络的链路状态信息

②邻居路由器的链路状态信息

（3）LSA被封装在链路状态更新分组LSU中 --->洪泛法发送。

（4）使用OSPF的每一个路由器都有一个链路状态数据库LSDB，用于存储LSA。

（5）通过路由器洪泛法发送封装有自己的LSA的LSU分组。

-->各路由器的LSDB最终将达到一致

（6）使用OSPF的路由器基于LSDB进行SPF计算，构建出各自到达其他各路由器的最短路径，即构建各自路由表。

4.OSPF有以下五种分组类型

①问候（hello）分组

②数据库描述（DBD）分组

③链路状态请求分组（LSR）

④链路状态更新分组（LSU）

⑤链路状态确认分组（LSAck）

从OSPF建立邻居，到LSA的互换，到路由表的计算，需要经过一系列的数据包交换过程，过程如下:

两路由器之间首先建立邻居关系互相发送hello分组，然后双方都发送各自的数据库描述分组（DBD），若其中一方发现对方的LSDB中有自己LSDB中所没有的LSA则向对方发送链路状态请求分组（LSR），对方则将其没有的LSA通过链路状态更新分组（LSU）发送，该路由器接收并回一个链路状态确认（LSAck）。最终达到收敛状态。

5.DR/BDR

OSPF在多点接入网络中路由器邻居关系的建立：

当多台OSPF路由器连到同一个多路访问网段时，如果每两台路由器之间都相互交换LSA，那么该网段将充满着众多LSA条目，为了能够尽量减少LSA的传播数量，通过在多路访问网段中选择出一个核心路由器，称为DR（Designated Router），网段中所有的OSPF路由器都和DR互换LSA，这样一来，DR就会拥有所有的LSA，并且将所有的LSA转发给每一台路由器；DR就像是该网段的LSA中转站，所有的路由器都与该中转站互换LSA，如果DR失效后，那么就会造成LSA的丢失与不完整，所以在多路访问网络中除了选举出DR之外，还会选举出一台路由器作为DR的备份，称为BDR（Backup Designated Router）。

①选举指定路由器DR和备用的指定路由器BDR

(1).DR与BDR并没有任何本质与功能的区别，只有在多路访问的网络环境，才需要DR和BDR，DR与BDR的选举是在一个二层网段内选举的，即在多个路由器互连的接口范围内，与OSPF区域没有任何关系，一个区域可能有多个多路访问网段，那么就会存在多个DR和BDR，但一个多路访问网段，只能有一个DR和BDR；选举DR和BDR的规则为：

比较接口优先级

选举优先级最高的成为DR，优先级数字越大，表示优先级越高，被选为DR的几率就越大，次优先级的为BDR，优先级范围是0-255，默认为1，优先级为0表示没有资格选举DR和BDR。

Route-Id大小

如果在优先级都相同的情况下，Route-Id 最大的成为DR，其次是BDR，数字越大，被选为DR的几率就越大。

(2).在一个多路访问网络中，选举DR和BDR是有时间限制的，该时间为Wait时间，默认为4倍的Hello时间，即与Dead时间相同，如果OSPF路由器在超过Wait时间后也没有其它路由器与自己竞争DR与BDR的选举，那么就选自己为DR；当一个多路访问网络中选举出DR与BDR之后，在DR与BDR没有失效的情况下，不会进行重新选举，也就是在选举出DR与BDR之后，即使有更高优先级的路由器加入网络，也不会影响DR与BDR的角色，在越出选举时间（Wait时间）后，只有DR与BDR失效后，才会重新选举。DR失效后，会同时重新选举DR与BDR，而在BDR失效后，只会重新选举BDR。

②所有的非DR/BDR只与DR/BDR建立邻居关系。

③非DR/BDR之间通过DR/BDR交换信息。

6.区域

为了使OSPF能够用于规模很大的网络，OSPF把一个自治系统分为若干个更小的范围-->区域

好处：把利用洪泛法交换链路状态信息的范围局限于每个区域而不是整个AS，减少了整个网络的通信量。

未完待续····

参考于：

OSPF协议介绍

 计算机网络微课