OSPF(Open Shortest Path First/开放最短路径优先)协议---链路状态路由选择协议
一.简介
OSPF是一个最常见的内部网关路由协议，使用链路状态而不是距离矢量进行路由选择，使用链路状态路由选择协议时，它们之间交换的是链路状态信息，每台路由器都完全了解整个区域的网络拓扑，能够准确的根据网络拓扑信息独立地作出路由决策。OSPFv2支持IPv4,OSPFv3支持IPv6。
由于OSPF只通过传播LSA(链路状态通告),而不是路由表更新(交换整个路由表),因此OSPF网络能够以较快的方式收敛。
二.知识准备
1.首先了解并归纳一下OSPF的一些特性
①独立传输：OSPF工作在IP上层,使用协议号：89。它不依赖于传输层协议TCP/UDP的支持。
②采用高效的更新机制：
- 完整更新:当一台OSPF路由器第一次发现一个新邻居时,它会向新邻居发送包含(自己)所有已知的链路状态信息的完整更新。
- 触发更新:当一个OSPF网络处于收敛状态,一旦出现新链路启用或链路不可用事件时,OSPF路由器仅发送部分更新给自己的所有邻居。并且此更新随后会被泛洪给区域内的所有邻居。
- 定期更新:以较低的频率(每隔 30 分钟)发送定期的更新，这被称为链路状态刷新。这能保证一个OSPF区域内所有路由器的链路状态数据库都具有一致且同步的链路状态信息。
③采用组播/单播的方式来发送消息:
- OSPF使用IPv4组播地址：224.0.0.5向所有OSPF路由器发送消息；使用组播地址：224.0.0.6向所有DR/BDR路由器发送消息。
(单播如何理解：虽然IP地址是组播的地址 ，发送的是组播的请求消息，但应答的路由器/主机通过单播的方式进行回应。)
- OSPFv3使用IPv6组播地址：FF02:5向所有OSPFv3路由器发送消息；使用组播地址：FF02:6向所有DR/BDR路由器发送消息。
④支持可变长子网掩码(VLSM)，无类域间路由(CIDR)和非连续网络。---即在路由更新时需携带子网信息。
⑤支持手工路由汇总，默认时是不进行自动汇总的。
⑥支持多重认证：支持明文，MD5，以及SHA认证。
2.OSPF具体工作流程
①建立邻居邻接关系(构建邻居表)：OSPF路由器必须与其邻居建立邻接关系之后才能共享消息。OSPF路由器会从所有启用OSPF的接口发送Hello包，确定这些链路上是否有OSPF邻居，并试图与该邻居建立邻接关系。
②交换链路状态通告：邻接关系建立后，路由器交换LSA(链路状态通告)。LSA包含每条直连链路的状态和开销。路由器将LSA泛洪给它所有邻接的的邻居，接收到LSA的邻接邻居立即将LSA泛洪给其他的直连邻居，直到区域内所有的路由器都有相同的LSA为止。
③构建拓扑表：收到LSA后，OSPF路由器会基于收到LSA构建LSDB(链路状态数据库/拓扑表)，此数据库中最终将拥有网络拓扑的所有信息。对于区域中所有的路由器来说，LSDB中一定都要有相同的信息。
④执行SPF算法：路由器执行SPF算法。SPF算法构建SPF树。
⑤构建路由表：路由器把SPF树中的最优路径放入到路由表中，并基于路由表中的条目做出路由决策。