简述ospf的工作原理_全方位了解OSPF的工作原理以及涉及到的重要技术

OSPF协议是IGP中的一种动态路由协议，它属于链路状态协议，交互的是LSA(链路状态通告)信息，对路由信息的认知很清晰。该文主要阐述了OSPF协议的工作原理、OSPF状态机以及OSPF协议中涉及到的重要技术。

关键词 OSPF协议，LSA，状态机，重要技术

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OSPF的工作原理

当带有路由功能的网络设备运行OSPF协议之后，设备之间会开始交互hello报文，hello报文内通常包含了一些路由的基本信息，之后交互的是DBD报文，DBD报文，DBD报文简要描述了自身的LSA信息，通过收到的DBD报文来跟自身的LSA信息作对比

如果部分LSA信息缺失，则发送LSR报文，请求发送缺失部分，这时对等体设备会发出一个LSU报文，LSU主要更新LSA信息，然后发送ack报文来确保安全，最后LSU存放进LSA数据库，形成LSDB，再运行SPF算法，计算出最优路径，形成路由表。

工作原理图如下图1.1所示。

图1.1 ospf工作原理图

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OSPF的状态机

ospf状态机基于端口，在ospf进程还未启动时处于down状态；在hello报发送出去后处于attempt状态，该状态只会出现在frame-relay环境下；从邻居收到hello包，不包含自己RID信息后处于init状态双方都看到了对方发送的hello报文包含自己的RID时处于two-way状态。接下来的状态要基于网络环境来评定

如果是多路访问网路类型，直接选举出DR/BDR/DRothers来减少LSA信息的交换次数

如果是点对点网络类型，接下来就要交换初期DBD报文(不包含LSA头部)，基于RID来选举主从，该阶段处于exstart状态，随后进入exchange状态，该状态交互包含LSA头部的DBD报文，然后进入load状态，根据DBD报文内容发送对应的LSA报文，最后进入full状态

接受并回复LSU报文、ack报文、加载路由表。状态机的原理图如图2.1所示：

图2.1 状态机的原理图

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OSPF协议涉及到的技术

3.1 虚链路技术

在介绍虚链路技术之前，先了解一下设备的类型，设备分为ABR设备和ASBR设备，ABR设备是区域间设备，必须与区域0相连、至少连接一个其他区域；ASBR设备是自制系统边界设备。如图3.1所示,R2、R3为ABR设备，R1、R4为ASBR设备。

图3.1 OSPF区域拓扑图

我们都知道ospf协议一般情况下要求拓扑图中的普通区域必须要与核心区域紧密相连，形成向日葵状结构建立通讯。

但是如上图4.1所示，拓扑图中的区域2没有与核心区域相连，如果想要与核心区域通讯，在一般情况下肯定是做不到的，这就反映出了向日葵状结构存在局限性比较大的问题，虚链路技术的存在就是为了解决这一问题，虚链路技术就是在ABR设备之间打通一个隧道来建立连接，以此完成通讯，还以上图为例，就是在R2和R3之间的区域1上打通一个隧道，配置如图3.2、3.3所示：

图3.2 R2配置图

图3.3 R3配置图

3.2 负载均衡技术

路由器的负载均衡有着分担流量，优化带宽的作用，提高了网络的灵活性和可用性，主要通过修改带宽和cost值来实现。下面我们以下图图3.3为例利用负载均衡技术来解决问题。

图3.3 ospf拓扑图

首先我们查看一下R1的路由表，如图3.4所示：

图3.4 R1路由表

可以看出R1上只有一条4.4.4.4的路由，想要把从13.1.1.3学到的4.4.4.4加入路由表，我们就要使用负载均衡技术，配置及结果如图3.5所示：

图3.5 负载均衡配置及结果图

从图中可以看出R1的路由表已经收到了来自13.1.1.3的4.4.4.4路由了，说明负载均衡配置成功。