OSPF总结

OSPF是一种链路状态路由协议,通过SPF算法计算最短路径。它支持VLSM和手动路由汇总,广泛应用于大规模网络。在建立邻居关系时,OSPF经历七种状态,通过五种报文类型进行通信。DR和BDR的选举确保MA网络中高效泛洪。LSA类型包括Router、Network、Summary、ASBR和External,用于构建和更新链路状态数据库。

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概述

• OSPF(Open Shortest Path First,开放最短路径优先)是典型的链路状态路由协议,是目前业内使用最广泛的IGP之一;
•路由器之间交互的是链路状态信息,而不是直接交互路由;
•每台OSPF路由器都知晓网络拓扑结构,采用SPF算法计算达到目的地的最短路径;
•支持VLSM,支持手工路由汇总;
•多区域的设计使得OSPF能够支持更大规模的网络。
• 协议号:89,处于IP字段,没有用到TCP与UDP这2个协议,所以严格来讲OSPF也算是个3层协议。
• 更新方式:触发更新+周期更新(30min)
• 管理距离:110
• 使用组播地址:所有路由器224.0.0.5,DR和BDR:224.0.0.6

OSPF工作原理

OSPF要求每台运行OSPF的路由器都了解整个网络的链路状态信息,这样才能计算出到达目的地的最优路径。OSPF的收敛过程由链路状态公告LSA(Link State Advertisement)泛洪开始,LSA中包含了路由器已知的接口IP地址、掩码、开销和网络类型等信息。收到LSA的路由器都可以根据LSA提供的信息建立自己的链路状态数据库LSDB(Link State Database),并在LSDB的基础上使用SPF算法进行运算,建立起到达每个网络的最短路径树。最后,通过最短路径树得出到达目的网络的最优路由,并将其加入到IP路由表中。

OSPF邻居关系的建立

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七种状态

Down
路由器未运行OSPF

Init
路由器收到对方发过来的Hello中没有自己的route-id

2-way
路由器收到对方发过来的Hello中有自己的route-id,表示已经双向通信
如果是广播网络,则等待40s,等所有路由器的hello包都充分交换,最大作为DR,过时不候

Ex-Start
路由器发送空的DBD(链路状态描述信息)用于选举谁来主导整个过程,比较Router-id大
L(置位表示选举未完成)、M(置位表示这不是最后一条消息)、MS(置位表示自己的Master)

Ex-Change
路由器互相交换DBD,(Slave先把自己的DBD发给Master)
比对哪些LSA是自己没有的

Loading
向对方发送LSR请求那些自己需要的LSA
接受对方的LSU,并且回复LSAck确认

Full
完成建立过程

五种报文类型

Hello 建立和维护OSPF邻居关系。
DBD 链路状态数据库描述信息(描述LSDB中LSA头部列表)
LSR 链路状态请求,向OSPF邻居请求链路状态信息
LSU 链路状态更新(包含一条或多条LSA)
LSAck 确认报文

DR、BDR

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MA(Mut- Access)多路访问网络有两种类型:广播型多路访问网络(BMA)及非广播
型多路访问网络(NBMA)。以太网是—种典型的广播型多路访问网络(见上图)。
在MA网络中每台SPF路由器需与其他的所有路由器建立OSPF邻居关系,这就导致网络中存在过多的OSPF邻接关系。
当拓扑出现变更,网络中的LSA泛洪可能会造成带宽的浪费和设备资源的损耗。
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### ### OSPF实验总结经验分享 在OSPF(开放最短路径优先)实验中,深入理解了OSPF多区域的原理及其在网络中的实际应用。通过配置多区域OSPF,不仅优化了网络性能,还减少了链路状态数据库的大小,提高了路由收敛速度。OSPF通过划分多个区域来限制链路状态信息的泛洪范围,从而降低了路由器的CPU和内存开销。此外,不同类型的区域(如标准区域、末梢区域、完全末梢区域)对LSA(链路状态通告)的处理方式也有所不同,这直接影响了路由表的生成维护[^1]。 实验中验证了OSPF的三种通信量:区域内通信、区域间通信和外部通信。由于OSPF采用Dijkstra算法计算最短路径,区域内通信的路由信息由每个路由器独立计算,而区域间通信则依赖于ABR(区域边界路由器)生成的Type-3 LSA。对于外部路由(如从其他路由协议引入的路由),则由ASBR(自治系统边界路由器)生成Type-5 LSA,并在整个OSPF域内泛洪[^1]。 在OSPF的配置过程中,Router ID的设置至关重要。Router ID用于唯一标识OSPF路由器,通常选择Loopback接口的IP地址作为Router ID,以确保其稳定性。例如,在华为设备上可通过以下命令配置OSPF进程及发布网络: ```bash interface Loopback0 ip address 10.0.2.2 255.255.255.255 ! router ospf 1 router-id 10.0.2.2 network 10.0.2.0 0.0.0.255 area 0 network 10.0.12.0 0.0.0.255 area 0 ``` 实验还验证了OSPF特殊区域的配置及其对LSA泛洪的控制作用。末梢区域(Stub Area)不接收Type-5 LSA,完全末梢区域(Totally Stubby Area)进一步阻止Type-3 LSA的传播,仅允许默认路由存在。这种设计有效减少了低层级区域的路由条目数量,提升了网络稳定性。NSSA(Not-So-Stubby Area)作为另一种特殊区域,允许引入外部路由但不泛洪Type-5 LSA,而是使用Type-7 LSA进行替代,由ABR转换为Type-5 LSA后传播到其他区域。 通过本次实验,掌握了OSPF多区域的规划原则、区域类型的配置方法,以及如何通过LSA控制路由信息的传播。理解了OSPF在大规模网络中的优势,特别是在路由收敛、负载均衡和故障隔离方面的表现。
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