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1、1.1 OSPF 协议简介和特点OSPF 是 Open Shortest Path Firs(t 即 开放最短路由优先协议 )的缩写。它是 IETF(Internet EngineeringTask Force)组织开发的一个基于链路状态的自治系统内部路由协议( IGP),用于在单一自治系统 (Autonomous system，AS)内决策路由。在IP网络上，它通过收集和传递自治系统的链路状态来动态地 发现并传播路由。当前 OSPF 协议使用的是第二版，最新的 RFC 是2328 。为了弥补距离矢量协议的局限性和缺点从而发展出链路状态协议， OSPF 链路状态协议有以下优点： 适应范围OSP
2、F支持各种规模的网络，最多可支持几百台路由器。 最佳路径OSPF是基于带宽来选择路径 快速收敛 如果网络的拓扑结构发生变化， OSPF 立即发送更新报文，使这一变化在自治系统 中同步。 无自环一由于OSPF通过收集到的链路状态用最短路径树算法计算路由，故从算法本身保证了 不会生成自环路由。 子网掩码 由于OSPF在描述路由时携带网段的掩码信息，所以OSPF协议不受自然掩码的 限制，对VLSM和CIDR提供很好的支持。 区域划分一一OSPF协议允许自治系统的网络被划分成区域来管理，区域间传送的路由信息被进 一步抽象，从而减少了占用网络的带宽。 等值路由 OSPF支持到同一目的地址的多条等值路由
3、路由分级一一 OSPF使用4类不同的路由，按优先顺序来说分别是：区域内路由、区域间路由、 第一类外部路由、第二类外部路由。 支持验证 一一 它支持基于接口的报文验证以保证路由计算的安全性。 组播发送 OSPF 在有组播发送能力的链路层上以组播地址发送协议报文，即达到了广播的作 用，又最大程度的减少了对其他网络设备的干扰。OSPF链路状态协议有以下两个问题要注意： 在初始发现过程中，链路-状态路由协议会在网络传输线路上进行洪泛(flood)，因此会大大削弱网 络传输数据的能力。 链路-状态路由对存储器容量和处理器处理能力敏感。1.2 OSPF 支持的网络类型OSPF支持的网络类型有：图 1.2-
4、1 点到点网络1 Point-to-point链路层协议是PPP或LAPB时，默认网络类型为点到点网络。无需选举DR和BDR，当只有两个路 由器的接口要形成邻接关系的时候才使用。图 1.2-2 广播网络2 Broadcast链路层协议是Ethernet、FDDI、Token Ring时，默认网络类型为广播网，以组播的方式发送协议报文。图 1.2-3 非广播多路访问网络3 NBMA链路层协议是帧中继、ATM、HDLC或X.25，默认网络类型为NBMA。手工指定邻居。图 1.2-4 点到多点网络4 Point-to-multipoint没有一种链路层协议会被缺省的认为是 Point-to-Mult
5、ipoint 类型。点到多点必然是由其他网络类型强 制更改的，常见的做法是将非全连通的NBMA改为点到多点的网络。多播hello包自动发现邻居，无 需手工指定邻居。NBMA与P2MP之间的区别：在 OSPF 协议中 NBMA 是指那些全连通的、非广播、多点可达网络。而点到多点的网络，则并不需 要一定是全连通的。NBMA 是一种缺省的网络类型。点到多点不是缺省的网络类型，点到多点必须是由其它的网络类型 强制更改的。NBMA 用单播发送协议报文，需要手工配置邻居。点到多点是可选的，即可以用单播发送，又可以 用多播发送报文。在 NBMA 上需要选举 DR 与 BDR ，而在 P2MP 网络中没有 D
6、R 与 BDR 。另外，广播网中也需要选举 DR 和 BDR。1.2.1 OSPF 的报文类型OSPF 的报文类型一共有五种 HELLO报文(Hello Packet)：最常用的一种报文，周期性的发送给本路由器的邻居。内容包括 一些定时器的数值,DR,BDR,以及自己已知的邻居oHELLO报文中包含有Router ID、Hello/dead intervals、Neighbors、Area-ID、Router priority、DR IP address、BDR IP address 、Authentication password、 Stub area flag 等信息,其中 Hello/d
7、ead intervals、 Area-ID、 Authentication password、 Stub area flag 必须一致,相邻路由器才能建立邻居关系。if 诲* OTqpeiu39547439070713HelloRouter IDHello/dead intervals 曲NeighborsArea-ID *Router priority DR IP addressBDR IP address Authentication password .Stub area flag *带星号的项目必须要一致 DBD报文(Database Description Packet):两台路由
8、器进行数据库同步时，用DBD报文来 描述自己的LSDB,内容包括LSDB中每一条LSA的摘要(摘要是指LSA的HEAD,通过该 HEAD可以唯一标识一条LSA)o这样做是为了减少路由器之间传递信息的量，因为LSA的 HEAD只占一条LSA的整个数据量的一小部分，根据HEAD,对端路由器就可以判断出是否 已经有了这条LSAo LSR报文(Link State Request Packet ):两台路由器互相交换过DBD报文之后，知道对端 的路由器有哪些LSA是本地的LSDB所缺少的或是对端更新的LSA,这时需要发送LSR报文 向对方请求所需的LSA。内容包括所需要的LSA的摘要。 LSU报文(L
9、ink State Update Packet):用来向对端路由器发送所需要的LSA,内容是多条 LSA (全部内容)的集合。 LSAck报文(Link State Acknowledgment Packet)用来对接收到的DBD,LSU报文进行确认。 内容是需要确认的LSA的HEAD (个报文可对多个LSA进行确认)。1.3 OSPF 的邻居状态机 Down:邻居状态机的初始状态，是指在过去的Dead-Interval时间内没有收到对方的Hello报文。 Attempt：只适用于NBMA类型的接口，处于本状态时，定期向那些手工配置的邻居发送HELLO 报文。 Init：本状态表示已经收到了邻
10、居的HELLO报文，但是该报文中列出的邻居中没有包含我的Router ID （对方并没有收到我发的HELLO报文） 2-Way：本状态表示双方互相收到了对端发送的HELLO报文，建立了邻居关系。在广播和NBMA 类型的网络中，两个接口状态是DROther的路由器之间将停留在此状态。其他情况状态机将继续 转入高级状态。 ExStart:在此状态下，路由器和它的邻居之间通过互相交换DBD报文（该报文并不包含实际的内 容，只包含一些标志位）来决定发送时的主/从关系。建立主/从关系主要是为了保证在后续的DBD 报文交换中能够有序的发送。Exchange:路由器将本地的LSDB用DBD报文来描述，并发给
11、邻居。Loading:路由器发送LSR报文向邻居请求对方的DBD报文。Full：在此状态下，邻居路由器的LSDB中所有的LSA本路由器全都有了。即，本路由器和邻居建立 了邻接（adjacency）状态。注：红色的状态是指稳定的状态（down、two-way、full），其他状态则是在转换过程中瞬间（一般不会超 过几分钟）存在的状态。本路由器和状态可能与对端路由器的状态不相同。例如本路由器的邻居状态是 Full，对端的邻居状态可能是LoadingoOSPF是基于链路状态算法的路由协议，所有对路由信息的描述都是封装在LSA中发送出去。LSA根 据不同的用途分为不同的种类，目前使用最多的是以下五种
12、LSA： Router LSA （Type = 1）:是最基本的LSA类型，所有运行OSPF的路由器都会生成这种LSA。 主要描述本路由器运行OSPF的接口的连接状况，花费等信息。对于ABR,它会为每个区域生成 一条Router LSA。这种类型的LSA传递的范围是它所属的整个区域。 Netwrok LSA （Type = 2）：本类型的LSA由DR生成。对于广播和NBMA类型的网络，为了减 少该网段中路由器之间交换报文的次数而提出了 DR的概念。一个网段中有了 DR之后不仅发送 报文的方式有所改变，链路状态的描述也发生了变化。在DROther和BDR的Router LSA中只描 述到DR的连
13、接，而DR则通过Network LSA来描述本网段中所有已经同其建立了邻接关系的路 由器。（分别列出它们Router ID）。同样，这种类型的LSA传递的范围是它所属的整个区域。 Network Summary LSA （Type = 3）：本类型的LSA由ABR生成。当ABR完成它所属一个区域 中的区域内路由计算之后，查询路由表，将本区域内的每一条 OSPF 路由封装成 Network SummaryLSA 发送到区域外。 LSA 中描述了某条路由的目的地址、掩码、花费值等信息。这种 类型的LSA传递的范围是ABR中除了该LSA生成区域之外的其他区域。 ASBR Summary LSA（Ty
14、pe = 4）：本类型的LSA同样是由ABR生成。内容主要是描述到达本区 域内部的ASBR的路由。这种LSA与Type3类型的LSA内容基本一样，只是Type4的LSA描 述的目的地址是ASBR，是主机路由，所以掩码为0.0.0.00这种类型的LSA传递的范围与Type3的 LSA 相同。 AS External LSA （Type = 5）：本类型的LSA由ASBR生成。主要描述了到自治系统外部路由的 信息， LSA 中包含某条路由的目的地址、掩码、花费值等信息。本类型的 LSA 是唯一一种与区 域无关的 LSA 类型，它并不与某一个特定的区域相关。 这种类型的 LSA 传递的范围整个自治系
15、 统（STUB区域除外）。 AS External LSA （Type = 7）：类型7的LSA被应用在非完全末节区域中（NSSA）。1.4 区域种类区域的特性决定着它可以接收的路由信息的类型。可能的区域类型包括以下几个： 标准区域：这个默认的区域接收链路状态更新、路由汇总和外部路由信息。 骨干区域（转发区域）：骨干区域是连接所有其他区域的中心点。骨干区域的区域号总是“0”。 所有其他区域都连接到这个区域以交换路由信息。OSPF骨干区域拥有所有标准区域的特性。 末节区域：这种区域不接受任何自治系统外部路由的信息，比如非 OSPF 网络的信息。如果路 由器需要连接AS外的网络，它们应用缺省的0.0.0.0路由。末节区域不能包含ASBRo 完全末节区域：这种区域不接受任何AS外部的路由，也不接收AS内部的其他区域的汇总信息。 如果路由器需要发送数据到外部网络或是其他区域，它使用缺省的路由发送数据包。完全末节 区域不能包含 ASBR。 非完全末节区域（NSSA）： NSSA是对OSPF RFC的补充。这种区域定义了类型7的LSA。NSSA 提供类域末节区域和完全末节区域同样的好处。但是，在NSSA中允许存在ASBR，这的点与 末节区域不同。为了解决ASE路由（自治系统外部路由）单向传递的问题，NSSA中重新定义了一
