动态路由OSPF路由协议

动态路由OSPF协议

• 一、相关概念

• • 1.1自治系统(AS）
  • 1.2外部网关协议（EGP）
  • 1.3内部网关协议（IGP）

• 二、OSPF工作过程

• • 2.1：建立邻居列表
  • 2.2：链路状态数据库
  • 2.3：生成路由表

• 三、OSPF基本概念

  • • 3.1 OSPF区域划分

  • 3.2 区域ID定义

  • 3.3 核心区域与非核心区域

  • 3.4 路由器ID设置

  • 3.5 备用路由器与虚拟 backbone路由器

    • • 3.5.4 概念
      • 3.5.2 备用路由器与虚拟 backbone路由器的选举机制
      • 在选区过程中采用优先级比较法实现选区过程

    • 3.6 度量值

  • 四、OSPF数据包类型

  • 五、建立邻接关系

  • OSPF网络类型

  • 六、OSPF的应用环境

动态路由协议被视为一种路由器之间的交流语言。而根据其使用的算法不同，则可将其分为以下几种类型：首先按照其使用的算法可分为两种情况：第一种情况是基于所经过路由器数量来决定路径的选择机制；第二种则是综合所有可能路径来确定最优路线。其中具体实现如下：第一类算法采用基于距离向量的方式进行路径选择；其中包括RIP和IGRP（思科专用协议）。第二种算法则以状态信息为基础综合考量多条候选路径；其中包括OSPF和IS-IS这两种经典实现方案

一、相关概念

1.1自治系统(AS）

Autonomous System (AS) refers to a network architecture where multiple routing areas are managed by the same technical management institution, employing a unified routing protocol for communication. AS typically covers corporate or geographic regions, ensuring efficient data routing and network stability.

如图所示，AS1和AS2就是两个不同的自治系统

1.2外部网关协议（EGP）

外部网关协议时在区域外使用的进程协议

1.3内部网关协议（IGP）

内部网关协议使在AS区域内部使用的进程协议 如：RIP，OSPF，ISIS等

采用开放最短路径优先算法（OSPF）的开放式最短路径优先技术，在实际应用中被广泛应用的一种动态路由协议，在其运行过程中能够实现快速网络路径计算效率高，在数据包转发过程中不设置最大链路hop计数，在网络拓扑发生变化时能够自动重新计算最优路径以适应不同的网络环境；其相比传统静态路由协议 RIP 在网络规模扩展性和灵活性方面具有显著优势；该技术不仅能够支持灵活划分网络层级，在复杂的多级网络架构下依然能够保证稳定的通信质量；同时在实现机制上更加简单高效使得该技术成为现代大型企业网络的重要基础技术

二、OSPF工作过程

2.1：建立邻居列表

如图所示，在采用消息传递机制的基础上进行操作后（RB、RC、RD等节点也同样采用此方法），系统能够实现对所有网络段的状态获取与更新维护

2.2：链路状态数据库

RA将学习到的链路状态信息存储在自己的链路状态数据库中。

2.3：生成路由表

RA的链路状态数据库基于Dijkstra算法计算得出A至每个节点的最短路径，并构建为最短路径树结构。最终输出路由表信息。

三、OSPF基本概念

3.1OSPF区域

以适应大规模网络的需求，在内部划分为多个区域后，在每个OSPF路由器上仅负责维护其所管理的区域内完整的链路状态信息。

3.2区域ID

区域ID可以表示成一个十进制的数字（如：Area 0）也可以表示成一个IP。

3.3骨干区域和非骨干区域

如图所示，在AS内部通过OSPF划分出多个环路域，在这些环路域中应有且仅有一个 骨干环路域Area 0。该骨干环路域负责管理区域内路由信息的传播与更新。需要注意的是，在所有非骨干环路域中都能够通过该骨干环路域来转发其路由信息；同时每个网络环路都能够直接连接到该骨干环路以确保其路由信息能够及时更新

3.4 Router ID

在OSPF区域内唯一标识路由器的IP地址
Router ID选择规则如下：
1.从该路由器的loopback接口上获取数值最大的IP地址（自动获取）。
2.若该路由器无loopback接口，则在物理端口中选择数值最大的IP地址（自动获取）。
3.也可通过执行router-id命令来指定该路由器的Router ID（手动操作）。

3.5 DR和BDR

3.5.4 概念

网络区域内的核心路由只有一个。
网络区域内的备用路由只有一个。
除了核心和备用路由之外的其他所有路由都属于DFothers类，并仅与核心和备用路由建立邻接关系。
核心路由器负责广播数据给整个网络，并随时准备由备用路由器顶替其位置。
其他所有路由器将发送的信息仅限于核心和备用路由器（通过组播地址224.0.0.6），随后核心路由器会再次广播一次确认数据（通过另一个组播地址224.0.0.5）。
核心和备用路由器负责实时监测其他所有在网络区域内运行的任何异常状态。

3.5.2 DR与BDR的选举方法

自动选举DR和BDR
网段上Router ID最大的路由器将被选举为DR，第二大的将被选举为BDR。
手工选择DR和BDR
1.优先级范围是0~ 255,数值越大，优先级越高，默认为1。
2.如果优先级相同，则需要比较Router ID。
3.如果路由器的优先级被设置为0， 它将不参与DR和DBR的选举。

3.5.2 DR与BDR的选举过程

所有路由器均通过IP multicast 224.0.0.5发送数据；根据Router ID值选出核心路由器（Primary Router, PR）和备选核心路由器（Secondary Router, SR）；当选举完成时由PR与SR向网络广播其邻居信息；剩余未加入OSPF网关的路由器则仅能向PR与SR发送其本地接口信息；然而通常情况下不会启动此过程

3.6 度量值

OSPF采用度量值为COST；其计算式为COST等于BW乘以十的八次方分之一；最短路径遵循接口所指定的成本度量指标(cost指标)；一个较低的成本值表示该路径更为经济

四、OSPF数据包类型

OSPF数据承载在IP数据包内，使用协议号89
数据包类型：

五、建立邻接关系

OSPF启动的第一阶段是使用Hello报文建立双向通信的过程

OSPF启动的第二阶段是建立完全邻接关系

OSPF网络类型

六、OSPF的应用环境