华为HCIP - OSPF协议基础

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◉ 链路状态路由协议OSPF

所谓Link State（链路状态）指的就是路由器的接口状态。

路由信息传递与路由计算分离
OSPF作为链路状态路由协议，不直接传递各路由器的路由表，而传递链路状态信息，各路由器基于链路状态信息独立计算路由。

基于SPF算法
所有路由器各自维护一个链路状态数据库。邻居路由器间先同步链路状态数据库，再各自基于SPF（Shortest Path First）算法计算最优路由，从而提高收敛速度。

以“累计链路开销”作为选路参考值
在度量方式上，OSPF将链路带宽作为选路时的参考依据。“累计带宽”是一种要比“累积跳数”更科学的计算方式。

◉ OSPF的工作过程

OSPF的路由计算过程：

• 路由器之间发现并建立邻居关系。
• 每台路由器产生并向邻居泛洪链路状态信息，同时收集来自其他路由器链路状态信息，完成LSDB（Link State Database）的同步。
• 每台路由器基于LSDB通过SPF算法，计算得到一棵以自己为根的SPT（Shortest Path Tree），再以SPT为基础计算去往各目的网络的最优路由，并形成路由表。

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OSPF基本工作原理

◉ 邻居建立过程

Router ID

用于在自治系统中唯一标识一台运行OSPF的路由器，每台运行OSPF的路由器都有一个Router ID。

Router ID是一个32位的无符号整数，其格式和IP地址的格式是一样的。

OSPF的路由器Router ID重新配置后，可以通过重置OSPF进程来更新Router ID。

Router ID选举规则：

• 手动配置OSPF路由器的Router ID（通常建议手动配置）；
• 如果没有手动配置Router ID，则路由器使用Loopback接口中最大的IP地址作为Router ID；
• 如果没有配置Loopback接口，则路由器使用物理接口中最大的IP地址作为Router ID。

发现并建立邻居 - Hello报文

OSPF路由器之间在交换链路状态信息之前，首先需要彼此建立邻居关系，通过Hello报文实现。

• OSPF协议通过Hello报文可以让互联的路由器间自动发现并建立邻居关系，为后续可达性信息的同步作准备。
• 在形成邻居关系过程中，路由器通过Hello报文完成一些参数的协商。
• 邻居关系建立后，周期性的Hello报文发送还可以实现邻居保持的功能，在一定时间内没有收到邻居的Hello报文，则会中断路由器间的OSPF邻居关系。

Hello报文的作用：

• 邻居发现：自动发现邻居路由器。
• 邻居建立：完成Hello报文中的参数协商，建立邻居关系。
• 邻居保持：通过Keepalive机制，检测邻居运行状态。

OSPF邻居建立过程

状态含义：

• Down：这是邻居的初始状态，表示没有从邻居收到任何信息。
• Init：在此状态下，路由器已经从邻居收到了Hello报文，但是自己的Router ID不在所收到的Hello报文的邻居列表中，表示尚未与邻居建立双向通信关系。
• 2-Way：在此状态下，路由器发现自己的Router ID存在于收到的Hello报文的邻居列表中，已确认可以双向通信。
  

邻居建立过程：

• RTA和RTB的Router ID分别为1.1.1.1和2.2.2.2。当RTA启动OSPF后，RTA会发送第一个Hello报文。此报文中邻居列表为空，此时状态为Down，RTB收到RTA的这个Hello报文，状态置为Init。
• RTB发送Hello报文，此报文中邻居列表为空，RTA收到RTB的Hello报文，状态置为Init。
• RTB向RTA发送邻居列表为1.1.1.1的Hello报文，RTA在收到的Hello报文邻居列表中发现自己的Router ID，状态置为2-way。
• RTA向RTB发送邻居列表为2.2.2.2的Hello报文，RTB在收到的Hello报文邻居列表中发现自己的Router ID，状态置为2-way。

因为邻居都是未知的，所以Hello报文的目的IP地址不是某个特定的单播地址。邻