L-S路由协议的实例—OSPF

开放的路径优先(Open Shortest Path First)
使用图(graph)来表述真实的网络
- 每个路由器/Lan都是一个节点
- 测量代价/量度(metric)

计算最短路径

OSPF在参考模型中的地位

OSPF概述
- OSPF是一种基于开放标准的链路状态路由协议，是目前IGP中应用最广、 性能最优的一个协议
- OSPF可以在大型网络中使用
- 无路由自环

- OSPF支持VLSM、CIDR等
- 使用带宽作为度量值(10⁸/BW)
- 收敛速度快
- 通过分区实现高效的网络管理

单域OSPF的基本概念
- 必须划分区域
- Area 0(区域0)，骨干区域( Backbone area )
-所有子区域必须连接到区域 0上

OSPF的发展历程

单区域OSPF

RouterID 一个32位的无符号整数，是一台路由器的唯一标识，在整个自治系统内唯一

协议号 IP头中代表OSPF报文的协议号是89

TTL=1 通常OSPF报文不转发，只被传递一条，即在IP报头的TTL值被设为1，但虚联接除外

OSPF的网络类型

OSPF术语

OSPF分组(packet)类型

OSPF数据包类型                描述
Type 1－Hello                与邻居建立和维护毗邻关系。
Type 2－数据库描述包(DD)    描述一个OSPF路由器的链路状态数据库内容。
Type 3－链路状态请求(LSR)   请求相邻路由器发送其链路状态数据库中的具体条目
Type 4－链路状态更新(LSU)   向邻居路由器发送链路状态通告
Type 5－链路状态确认(LSA)   确认收到了邻居路由器的LSU

OSPF的运行步骤

1 建立路由器毗邻关系
2 选举DR和BDR
3 发现路由
4 选择最佳路由
5 维护路由信息

建立路由器毗邻关系

OSPF 状态

Down
Init(初始)
Two-way(双向)
ExStart(准启动)
Exchange(交换)
Loading(加载)
Full adjacency(全毗邻)

运行OSPF的路由器状态图

为什么要选举DR和BDR？

DR(村长)选举过程

登记选民   本网段内的OSPF路由器 (本村内的18岁以上公民)

登记候选人 本网段内的priority > 0的OSPF路由器 (本村内的30岁以上公民，且在本村居住3年以上)

竞选演说   所有的priority>0的OSPF路由器都认为自己是DR (所有的候选人都自认为应该当村长)

投票 选priority值最大的，若priority值相等，选Router ID最大的 ( 选年纪最大的，若年龄相等，按姓氏笔划排序)

DR选举中的指导思想

DR可能带来的问题

DR带来的变化

同步的次数减少了(O(n))，减少了带宽的利用
路由器的角色：DR、BDR、DROther
路由器间的关系：Unknown、Neighbor、Adjacent

选择最佳路由

SPF算法
负载均衡

维护路由信息

- 触发更新，LSU
- Hello分组发送的时间间隔：缺省10秒
- Hello分组的失效间隔：缺省40秒
- 即使没有拓扑变化，LSA在条目过期(缺省30分钟)后，发送LSU，通告链路存活

为什么说OSPF克服了路由自环？
- 每一条LSA都标记了生成者(用生成该LSA的路由器的RouterID标记)，其他路由器只负责传输，这样不会在传输的
过程中发生对该信息的改变和错误理解。
- 路由计算的算法是SPF，计算的结果是一棵树，路由是树上的叶子节点，从根节点到叶子节点是单向不可回复的路径。
- 区域之间通过规定骨干区域避免

小结

- OSPF是内部网关协议(IGP)中性能最优、应用最广的一个协议
- 建立全毗邻关系的目的是：同步链路状态数据库(拓扑数据库)
- OSPF路由器启动之后，随着报文的交互，状态发生了变化(初始、双向、准启动……)
- 选举DR来减少同步次数