OSPF理论

一.OSPF理论

一、OSPF是最常用的IGP内部网关协议，是CCNA中介绍的唯一一个基于链路状态的动态协议。
IS-IS是CCIE中介绍的基于链路状态的动态协议。园区网络，高级距离矢量（EIGRP），距离矢量（RIP）。
o:open SPF（SHORTEST PATH FIRST）是它的算法，最短路径优先，就是看COST值，而COST值是根据带宽得来的，带宽越高，COST值越小，该路径的优先级越高。
为什么用COST而不用带宽来计算最短路径呢？
因为一条链路的带宽只能反映出最小的链路状态，整个链路会被最小的带宽10限制了，如果使用带宽，不能反映出链路的整体状态。
而COST是将各个链路的带宽进行累加（10^8/接口带宽）的，能够反映出链路的综合状态，所以使用COST，而不是带宽，来计算最短路径。最短路径越小越好。

GP路由选择协议，只能用在同一个自治系统内。不同的自治系统的路由选择协议要使用BGP（CCIE）
CIDR:无分类编制；
VLSM：可变子网掩码；
OSPF通过路由条目中的Code区分优先级:
O：区域内的路由条目（CCNA）
O IA区域间的路由条目（扩展知识）
O E路由重分发的路由条目（扩展知识）
O N特殊区域的路由条目。
快速收敛：很快能够重新计算出路由信息
触发更新：路由信息有变化才更新，只会更新有变化的路由条目（增量更新）
组播更新（224.0.0.5DR other和224.0.0.6（DR和BDR））

左边这张图告诉我们OSPF大致的运行原理：
1首先每一台路由设备在配置完OSPF后，会向邻居路由器发送LSA(链路状态通告包)
LSA：就是将跟当前路由器相关的所有链路信息，即该路由器能到达的链路有哪一些，发送给邻居路由器，包含的信息主要有我的网络类型、COST值等信息。路由器间互相发LSA，比如R1发给R2，R2直接Copy一份给R3，发过来发过去，COPY来copy去，最终所有的路由器R1、R2、R3都会收到相同数量的LSA，将所有的LSA汇总到一起就形成了LSADATABASE(链路状态数据库)，原则上如果大家互相发送LSA，最终的LSDB是一样的。为了保证大家一样，LSDB有个同步机制，每个路由器的LSDB每隔30分钟会泛洪一次，这样确保我的邻居路由器和我的LSDB是一致的，但是如果在两次30分钟内，某一条LSA的信息没有重新发过来，则该条目老化（死了），接下来，根据链路状态数据库里面的每个链路的COST信息，使用SPF算法计算我（当前路由器到达其它路由器的）最佳路径（COST值最小的那个路径），将这个最短路径放到路由表里去。
总结：大家互相发LSA，形成LSDB，当LSDB在区域内同步之后，再使用SPF算法，得到最短路径，形成每个路由器的路由表。

R1到R4有两条路径可以选，但最终路由表中只有R1-R2-R4这条路径，原因是该路径的COST值为30，而R1-R3-R4的COST值为40，选COST值最小的作为最短路径，放到R1路由表里。
区域是OSPF层次化最主要的一个体现，是OSPF的核心，当网络比较大的时候，我们要把网络划分成不同的层次，即主干区域（区域号为0）和非主干区域（非0，区域1，区域2……之间没有优先级的区分）所有非0区域都是通过区域边界路由器（ABR）挂靠在区域0上，只有挂靠在主干区域0上的路由器之间才能通信，C、D、E三个路由器就是ABR。

在OSPF中区域的边界是在路由器上的，而IS-IS的边界是在链路上。
C、D、E三个路由器就是ABR，区域边界路由器处于两个区域的中间，比如C路由器属于区域0和区域1，是两个区域的连接点。A、B是主干路由器，F、G、H是区域内路由器。

路由器A还连接一个外部路由区域（该区域运行的不是OSPF，比如运行别的协议RIPv2或EIGRP等），路由器A又被称为自治系统路由器（ASBR）
划分区域的好处是什么？
大家在同一个区域，就是单区域OSPF，一定要有区域0，所以我们一般说的单区域都是指区域0，这也是CCNA课的重点。
但是如果大家都在区域0里边，如果网络小没有关系，网络大时会有什么问题？比如有10台路由器，每一台路由器都有100条LSA，那10台就有1000条LSA，最终大家要同步，每个路由器都是1000条LSA，计算要用1000条来进行，这样做不论是开销还是效率都会受到不好的影响。可以把它从某个路由器划分开，
左右两边区域的路由器只要计算500条LSA，中间路由器汇总左右两边的路由器的LSA形成LSDB，即计算1000条LSA，从而减小了左右两边路由器的LSDB。

减少路由条目

可以对区域间以及外部做路由汇总，从而减少路由条目。

将拓扑变化限定在特定范围

区域内的各种变化不会影响到其它的区域，这样OSPF的抖动就会变小。区域1中的变化只要路由器C知道就可以了。

所有的非0区域要想通信必须挂在区域0上，如果在区域1上挂靠一个区域4，区域1和区域4之间是不能通信，区域4和区域0、1、2、3都是不能通信的。

二.区域举例

两种情况导致区域挂靠不到区域0，一是区域0的路由器端口耗尽，另一个是区域4离区域0太远，挂在区域1上这时可以搭建一个虚链路（VL）实现区域4与区域0的通信。
还有一种搭建虚链路（VL）需求的情况就是区域1与区域15之间搭建一个备份的虚链路，防止区域1当掉时，可以走备份的虚链路。

区域0在网络中只能有一个，起到防环的功能，区域1、2、3的环路是靠区域0检测的，就因为区域0是唯一的，才不会导致环路，区域0负责区域间的传输并且起到一个防环的功能。