ospf工作原理四个阶段 ospf工作原理 深入浅出

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ospf工作原理

OSPF（Open Shortest Path First，开放最短路径优先）是一种用于IP网络的内部网关协议（IGP），它使用链路状态路由算法来确定网络中的最佳路径。YNg星座分析

OSPF的主要工作原理可以概括为以下几个步骤：YNg星座分析

1. 发现邻居并建立邻接关系：OSPF路由器通过发送Hello报文来发现相邻的路由器。如果两台路由器的Hello报文匹配，它们将建立邻接关系。YNg星座分析

2. 交换链路状态信息：建立邻接关系后，路由器会交换链路状态信息。这些信息被封装在链路状态通告（LSA）中，描述了路由器的接口、接口连接的网络以及接口的度量值等信息。所有的LSA被收集起来形成链路状态数据库（LSDB）。YNg星座分析

3. 计算路由表：每台路由器使用Dijkstra算法，以自己的LSDB为基础，计算出到达网络中所有目的地的最短路径树。这个最短路径树就是路由器的路由表。YNg星座分析

4. 维护路由信息：网络拓扑发生变化时，路由器会更新其LSDB，并重新计算路由表。同时，路由器也会定期发送Hello报文和链路状态更新报文，以维护邻接关系和LSDB的同步。YNg星座分析

相比距离矢量路由协议如RIP，OSPF具有快速收敛、支持变长子网掩码（VLSM）、无路由环路、支持区域划分和层次化设计等优点。这使得OSPF成为大型和复杂网络中常用的路由协议之一。YNg星座分析

在实际应用中，OSPF通过区域（Area）的概念来支持层次化的网络设计。通过将网络划分为不同的区域，可以减少路由器之间交换的链路状态信息的数量，提高网络的扩展性和性能。常见的OSPF区域包括主干区域（Area 0）和标准区域（非0区域）。所有区域都必须与主干区域连接，形成一个层次化的网络结构。

OSPF 工作过程是怎样的?

OSPF（Open Shortest Path First）是一种内部网关协议，用于在IP网络中路由信息的交换。它通过计算到达每个目的地的距离，选择最佳路径并将其添加到路由表中。OSPF的工作过程包括以下步骤：YNg星座分析

1. 邻居发现：运行OSPF协议的路由器会发送Hello报文，用来发现和维持OSPF邻居关系；YNg星座分析

2. 邻居建立：当两个路由器收到Hello报文后，会交换DDDP（Database Description）报文，以建立邻居关系；YNg星座分析

3. 邻接状态维护：运行OSPF协议的路由器会定期发送LSD（Link State Database）报文，用来维护邻接状态信息；YNg星座分析

4. 路由计算：运行OSPF协议的路由器会根据LSD报文中的信息计算出到每个目的地的距离，并选择最佳路径；YNg星座分析

5. 路由表更新：根据计算出的最佳路径，运行OSPF协议的路由器会更新自己的路由表。

浅析OSPF协议的工作原理(2)

浅析OSPF协议的工作原理YNg星座分析

7.Loading: 信息加载状态,本地路由器向邻居发送LSR用于请求新的LSA .YNg星座分析

8.Full: 完全邻接状态,这种邻接出现在Router LSA和Network LSA中.YNg星座分析

在DR和BDR出现之前，每一台路由器和他的邻居之间成为完全网状的OSPF邻接关系，这样5台路由器之间将需要形成10个邻接关系,同时将产生 25条LSA.而且在多址网络中,还存在自己发出的LSA 从邻居的邻居发回来,导致网络上产生很多LSA的拷贝,所以基于这种考虑，产生了DR和BDR.YNg星座分析

1. 描述这个多址网络和该网络上剩下的其他相关路由器.YNg星座分析

2. 管理这个多址网络上的flooding过程.YNg星座分析

3. 同时为了冗余性，还会选取一个BDR，作为双备份之用.YNg星座分析

DR BDR选取规则： DR BDR选取是以接口状态机的方式触发的.YNg星座分析

1. 路由器的每个多路访问(multi-access)接口都有个路由器优先级(Router Priority),8位长的一个整数,范围是0到255,Cisco路由器默认的优先级是1优先级为0的话将不能选举为DR/BDR.优先级可以通过命 令ip ospf priority进行修改.YNg星座分析

2. Hello包里包含了优先级的字段,还包括了可能成为DR/BDR的相关接口的IP地址.YNg星座分析

3. 当接口在多路访问网络上初次启动的时候,它把DR/BDR地址设置为0.0.0.0,同时设置等待计时器(wait timer)的值等于路由器无效间隔(Router Dead Interval).YNg星座分析

DR BDR选取过程：YNg星座分析

1. 在和邻居建立双向(2-Way)通信之后,检查邻居的Hello包中Priority,DR和BDR字段,列出所有可以参与DR/BDR选举的邻居.所有 的路由器声明它们自己就是DR/BDR(Hello包中DR字段的值就是它们自己的接口地址;BDR字段的值就是它们自己的接口地址)YNg星座分析

2. 从这个有参与选举DR/BDR权的列表中,创建一组没有声明自己就是DR的路由器的子集(声明自己是DR的路由器将不会被选举为BDR)YNg星座分析

3. 如果在这个子集里,不管有没有宣称自己就是BDR,只要在Hello包中BDR字段就等于自己接口的`地址,优先级最高的就被选举为BDR;如果优先级都一样,RID最高的选举为BDRYNg星座分析

4. 如果在Hello包中DR字段就等于自己接口的地址,优先级最高的就被选举为DR;如果优先级都一样,RID最高的选举为DR;如果选出的DR不能工作,那么新选举的BDR就成为DR，再重新选举一个BDR。YNg星座分析

5. 要注意的是,当网络中已经选举了DR/BDR后,又出现了1台新的优先级更高的路由器,DR/BDR是不会重新选举的YNg星座分析

6. DR/BDR选举完成后,DRother只和DR/BDR形成邻接关系.所有的路由器将组播Hello包到AllSPFRouters地址 224.0.0.5以便它们能跟踪其他邻居的信息,即DR将洪泛update packet到224.0.0.5;DRother只组播update packet到AllDRouter地址224.0.0.6,只有DR/BDR监听这个地址.YNg星座分析

四 OSPF邻居关系YNg星座分析

邻接关系建立的4个阶段:YNg星座分析

1.邻居发现阶段YNg星座分析

2.双向通信阶段：Hello报文都列出了对方的RID，则BC完成.YNg星座分析

3.数据库同步阶段：YNg星座分析

4.完全邻接阶段: full adjacencyYNg星座分析

邻居关系的建立和维持都是靠Hello包完成的,在一般的网络类型中,Hello包是每经过1个HelloInterval发送一次,有1个例外: 在NBMA网络中,路由器每经过一个PollInterval周期发送Hello包给状态为down的邻居(其他类型的网络是不会把Hello包发送给状 态为down的路由器的).Cisco路由器上PollInterval默认60s Hello Packet以组播的方式发送给224.0.0.5，在NBMA类型，点到多点和虚链路类型网络，以单播发送给邻居路由器。邻居可以通过手工配置或者 Inverse-ARP发现.YNg星座分析

OSPF泛洪YNg星座分析

Flooding采用2种报文YNg星座分析

LSU Type 4---链路状态更新报文YNg星座分析

LSA Type 5---链路状态确认报文YNg星座分析

在P-P网络，路由器是以组播方式将更新报文发送到组播地址224.0.0.5.YNg星座分析

在P-MP和虚链路网络，路由器以单播方式将更新报文发送至邻接邻居的接口地址.YNg星座分析

在广播型网络，DRother路由器只能和DR&BDR形成邻接关系，所以更新报文将发送到224.0.0.6，相应的DR以 224.0.0.5泛洪LSA并且BDR只接收LSA，不会确认和泛洪这些更新，除非DR失效 在NBMA型网络，LSA以单播方式发送到DR BDR，并且DR以单播方式发送这些更新.YNg星座分析

LSA通过序列号,校验和,和老化时间保证LSDB中的LSA是最新的,YNg星座分析

Seq: 序列号(Seq)的范围是0x到0x7fffffff.YNg星座分析

Checksum: 校验和(Checksum)计算除了Age字段以外的所有字段,每5分钟校验1次.YNg星座分析

Age: 范围是0到3600秒,16位长.当路由器发出1个LSA后,就把Age设置为0,当这个LSA经过1台路由器以后,Age就会增加1个LSA保存在LSDB中的时候,老化时间也会增加.YNg星座分析

当收到相同的LSA的多个实例的时候,将通过下面的方法来确定哪个LSA是最新的:YNg星座分析

1. 比较LSA实例的序列号,越大的越新.YNg星座分析

2. 如果序列号相同,就比较校验和,越大越新.YNg星座分析

3. 如果校验和也相同,就比较老化时间,如果只有1个LSA拥有MaxAge(3600秒)的老化时间,它就是最新的.YNg星座分析

4. 如果LSA老化时间相差15分钟以上,(叫做MaxAgeDiff),老化时间越小的越新.YNg星座分析

5. 如果上述都无法区分,则认为这2个LSA是相同的.YNg星座分析

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