动态路由（二）—OSPF协议学习

1. OSPF相关

1.1 内部网关协议和外部网关协议

自治系统（AS）
是指由同一个技术管理结构使用统一选路策略的一些路由器的集合，泛指同一个区域。
内部网关协议（IGP）
其中有RIP,OSPF等
外部网关协议（EGP）
BGP等
内部网关协议在各个AS内部，外部网关协议在各个AS外部，负责AS之间的相连协议。
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1.2链路状态路由协议

OSPF, ISIS
路由器对全网拓扑完全了解。是“传信的路由”，A将信息放在一封信里发给B，B对其不做任何改变，拷贝下来，并将自己的新编戏放在另一封信里，两封信一起给C，这样，信息没有任何改变和丢失，最后所以路由器都收到相同的一堆信，这一堆信就是LSDB。然后，每个路由器运行相同的SPF算法，以自己为根，计算出SPF Tree（即到达目的地的各个方案），选出最佳路径，放入路由表中。

1.3OSPF工作过程

OSPF 链路状态路由协议有三个关键的表
邻居列表
链路状态数据库
路由表
1.通过各个路由的传信过程建立邻接关系。
2 再学习所有链路状态信息，这时所有路由对整个网络结构都了解清楚了。
3 把全部的信息放入链路状态数据库。
4 再通过SPF算法计算出最短路径树。
5 最后生成路由表。
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1.4 OSPF区域

为了适应大型的网络，OSPF再AS内划分多个区域
每个OSPF路由器只维护所在区域的完整链路状态信息，非骨干区域直接是互相不了解的。
以下Area 0 就是骨干区域（图中的主干区域），1和2就是非骨干区域，非骨干区域围绕骨干区域
非骨干区域之间的通信全部都需要经过骨干区域，骨干区域为必经。

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1.5 区域ID

可以表示成一个十进制的数字，也可以表示成一个IP地址
骨干区域 Area 0：负责区域间路由信息传播
Router ID： OSPF区域内唯一标识路由器的IP地址

1.6 Router ID选取规则

：（手工优先级最高）
自动：
1.选取路由器loopback接口上数值最高的IP地址
2. 如果没有loopback接口，在物理端口中选取IP地址最高的
手工：
也可以使用router-id 命令指定Router ID

2. DR和BDR

在一个广播网络中，多台路由设备时，两两之间相互形成邻接关系，十分的复杂如下图所示，如果在一个网络中更多路由器的话，相互邻接会造成大量拥塞。
这里可以由n（n-1）/2个邻接关系，可想而知，当路由器变多时，邻接关系会有多么的复杂。

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所以此时为了缓解这种情况，我们出现了DR和BDR。
DR：在一组网络中通过选举或者第一个运行起来（先入为主）的路由器为DR路由器，用来与所有其他路由器相连，负责其他路由之间的通信，全部经过DR路由器（队长路由器）
BDR:通过选举出来第二优先的路由器，它负责做DR的备份路由，当DR路由器故障，它自动顶替DR的队长位置。
DRothers：除开DR和BDR之外的路由器，都和DR和BDR相连，others之间不能直接相连，都需要通过DR或者BDR。
DR的作用，在同一组网络中，所有的其他的路由器都只和DR和BDR形成路由邻接关系。就i和他俩相连接。
如下图所示，把原先复杂的连接方式直接简化成所有其他路由器都和DR或者和BDR相连。所有其他路由器之间如果先通信，都需要和DR通信，然后DR接受到后再转接到其他路由器上。当DR故障断掉后，BDR自动顶替DR功能。
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介绍完DR和BDR相关，下面来说一下如何选举。

2.1 选举方法：

ps：只有原DR和BDR都挂掉才会重新进行选举。就算优先级高也不能强制更换已存在的DR和BDR，直到主备全挂掉才会选举。
自动：
网段上Router ID （以IP形式表现）最大路由器选举为DR ，第二大选举为BDR
手工：
优先级范围为0~255，数值越大，优先级越高，默认为1
如果优先级相同，则比较RouterID
如果路由器的优先级设为0，那么它不参与DR和BDR的选举。

2.2 OSPF组播地址

有两个：
224.0.0.5和224.0.0.6
一开始没有选出DR和BDR时，所有路由都在224.0.0.5这个地址中发送HELLO包，进行主备选举。
当主备选举成功时，224.0.0.5只给主备使用，其他路由器全部在224.0.0.6的地址进行通信。
所有路由器在224.0.0.5中发hello 包选举，确定DR和BDR后，其他路由发224.0.0.6和DR和BDR通信，DR和BDR接受到后，通过224.0.0.5发给其他路由器。
因此,当选举结束后：
DR和BDR（主备路由器）始终监听224.0.0.6组播地址
DRothers（其他路由器）始终监听224.0.0.5组播地址

2.3 OSPF的度量值为COST

COST=10^8/BW
最短路径是基于接口指定的代价（cost）计算的

接口类型	代价（108/BW）
Fast Ethernet	1
Ethernet	10
56K	1785

如图所示，接口带宽越大，代价越小。

2.4 OSPF数据包

承载在IP数据包（网络层）内，使用协议号89.
OSPF的包类型（五种包）

OSPF的包类型	描述
Hello 包	用于发现和维持邻居关系，选举DR和BDR
数据库描述包（DBD）	用于向邻居发送摘要信息以同步链路状态数据库
链路状态请求包（LSR）	在路由器收到包含新信息的DBD后发送，用于请求更详细的信息
链路状态更新包（LSU）	收到LSR后发送链路状态通告（LSA），一个LSU数据包可能包好几个LSA
链路状态确认包（LSAck）	确认已经收到DBD/LSU,每个LSA需要备分别确认

2.5 OSPF七种状态

链接:这里引用别人的CSDN对于状态的解释。 [七种状态详解]
(https://blog.csdn.net/qq_37716168/article/details/86362509?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-4.channel_param&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-4.channel_param).

七种状态过程：
OSPF采用SPF算法计算路由，从算法上保证不会产生路由环路。基于链路状态的。默认管理距离为110，使用IP数据报进行封闭，协议号89，组播地址为224.0.0.5（未选出了DR/BDR）和224.0.0.6（选出了DR/BDR）。

动态路由协议自带备份功能。路由器通过路由表转发数据。

OSPF协议并不传递路由条目,而是传递链路状态信息,并根据该信息来计算路由.
在一个网络中，路由器采用相同协议情况下：一台路由器从两个方向接收到去目的地，依靠带宽决定（cost开销值）
在一个网络中，路由器采用不同协议情况下：一台路由器从两个方向收到相同的目的地，比较管理距离（优先级）

来看一下OSPF的七个状态。
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