OSPF----开放式最短路径优先协议

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于 2023-06-09 18:27:10 首次发布

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OSPF是一种链路状态协议，通过Hello包建立邻接关系，使用LSA交换网络拓扑信息，并通过SPF算法计算最短路径。路由器间通过DD报文选举主从关系，LSR/LSU/LSAck报文确保LSA同步，实现路由表更新。当网络结构变化时，OSPF能快速收敛并调整路由。

OSPF----开放式最短路径优先协议

在这里插入图片描述

距离矢量协议：

运行距离矢量协议的路由器周期性洪泛自己的路由表，通过路由的交互，每台路由器都从相邻的路由器学习到路由，并且加载进自己的路由表中；对于网络中所有的路由器而言，路由器并不清楚网络的拓扑结构，只是简单的知道要去往目的地反向，距离有多远，这既是距离矢量算法的本质

链路状态协议：

由协议通告链路状态而不是路由表，运行链路状态协议的路由器之间会建立一个协议的邻居关系，然后彼此之间开始交互LSA=链路状态通告。每台路由器都会产生LSA，路由器接收到的LSA放入自己的LSDB（链路状态数据图）中。路由器通过LSDB，掌握全网的拓扑，最后又路由器计算出来的最优路径，加载到自己的路由表中。；

OSPF工作过程

hello包
- 用于邻间的发现，关系建立和周期保活
DD报文
- 链路状态数据库描述报文
- 包含了本地所有拓扑的目录信息
LSR报文
- 链路状态请求报文
- 请求获取未知的LSA信息
LSU报文
- 链路状态更新报文
- 携带真正的LSA信息的数据包
LSAck报文
- 链路状态确认

OSPF状态机

down----未激活状态----一旦启动了OSPF协议，则发出hello报文、并进入下一个状态
init----初始化状态----收到的hello报文中携带有接收方本地的RID值，则进入下一个状态
Tow-way----双向通讯状态----邻居关系建立的标志

条件匹配：匹配成功则进入下一个状态，匹配失败则停留在邻居关系。（在MA网络中，将进行DR和BDR的选举；所有非DR/BDR）

exstart----预启动状态----使用未携带数据库目录的DD报文进行主从关系选举，RID数值大的为主设备，优先进入下一个状态机
exchange----准交换状态----使用携带具体数据库目录信息的DD报文进行交换，需要ACK确认
loading----加载状态----在查看完对端邻居的DD后，邻居间使用LSR来查询本地位置的LSA信息，对端使用LSU进行回复，本地还需要使用ACK来确认所接受到的LSU包
full----转发状态----拓扑交换完成后进入该状态，标志着邻接关系的建立。

OSPF工作过程

启动OSPF协议，路由器A向本地所有启动了OSPF协议的直连接口，使用本地组播地址224.0.0.5发送hello报文
1. hello报文中携带了本地的的RID值，及本地已知的所有RID值；
2. 之后对端路由器B在启动OSPF后，也会发送hello报文。
3. 当A接收到的hello报文中存在A的RID值时，则A与B建立邻居关系，并生成邻居表。
邻居关系建立后，邻居间进行条件匹配，匹配失败则停留在邻居关系，仅10S使用hello包保活；若匹配成功，则可以开始建立邻接关系。
邻接间共享DD报文，将本地和邻接的DD包进行对比，查找RID值，进行主从关系选举。
1. 从设备主动发送携带目录信息的DBD报文，主设备通过对比DBD报文内容，使用LSR/LSU/LSAck报文来请求未知LSA信息。
2. 该过程完成后，邻接关系建立，并生成数据库表（LSDB）。
之后，根据本地数据库表，启用SPF算法，计算到达所有未知网段的最短路径，将其加载到本地的OSPF路由表中，并将未知路由信息加入到全局路由表。
1. 此时路由收敛完成。
2. 最后，hello包周期保活，并且每30min进行一次周期链路状态刷新。
3. 每30min邻接关系间，进行DD包对比，若一致，则继续保活，若不一致，将重新收敛。

结构突变

新增网段----直连新增网段的设备，直接使用更新包告知邻接关系，需要ADC确认
断开网段----直接断开网络的设备，直接使用更新包告知邻接关系，需要ACK确认系接口—触发更新
无法沟通—hello包10S发送一次，若40S时间未接收hello包，即超出死亡时间；
- 断开邻接关系
- 删除路由信息
- 当无法沟通超过1h，则删除掉本地存储的LSA信息。（华为规定LSA信息仅能由始发设备删除）