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一 OSPF協(xié)議介紹

云知道

一、基本概念和術(shù)語
1. 鏈路狀態(tài)
OSPF路由器收集其所在網(wǎng)絡(luò)區(qū)域上各路由器的連接狀態(tài)信息，即鏈路狀態(tài)信息（Link-State），生成鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(Link-State Database) 。路由器把握了該區(qū)域上所有路由器的鏈路狀態(tài)信息，也就等于了解了整個網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)錉顩r 。OSPF路由器利用“最短路徑優(yōu)先算法(Shortest Path First, SPF)”，獨(dú)立地計(jì)算出到達(dá)任意目的地的路由 。
2. 區(qū)域
OSPF協(xié)議引入“分層路由”的概念，將網(wǎng)絡(luò)分割成一個“主干”連接的一組相互獨(dú)立的部分，這些相互獨(dú)立的部分被稱為“區(qū)域”(Area)，“主干”的部分稱為“主干區(qū)域” 。每個區(qū)域就如同一個獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，該區(qū)域的OSPF路由器只保存該區(qū)域的鏈路狀態(tài) 。每個路由器的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫都可以保持合理的大小，路由計(jì)算的時間、報文數(shù)量都不會過大 。
3. OSPF網(wǎng)絡(luò)類型
根據(jù)路由器所連接的物理網(wǎng)絡(luò)不同，OSPF將網(wǎng)絡(luò)劃分為四種類型：廣播多路訪問型（Broadcast multiAccess）、非廣播多路訪問型（None Broadcast MultiAccess，NBMA）、點(diǎn)到點(diǎn)型（Point-to-Point）、點(diǎn)到多點(diǎn)型（Point-to-MultiPoint） 。
廣播多路訪問型網(wǎng)絡(luò)如：Ethernet、Token Ring、FDDI 。NBMA型網(wǎng)絡(luò)如：Frame Relay、X.25、SMDS 。Point-to-Point型網(wǎng)絡(luò)如：PPP、HDLC 。
4. 指派路由器（DR）和備份指派路由器（BDR）
在多路訪問網(wǎng)絡(luò)上可能存在多個路由器，為了避免路由器之間建立完全相鄰關(guān)系而引起的大量開銷，OSPF要求在區(qū)域中選舉一個DR 。每個路由器都與之建立完全相鄰關(guān)系 。DR負(fù)責(zé)收集所有的鏈路狀態(tài)信息，并發(fā)布給其他路由器 。選舉DR的同時也選舉出一個BDR，在DR失效的時候，BDR擔(dān)負(fù)起DR的職責(zé) 。
點(diǎn)對點(diǎn)型網(wǎng)絡(luò)不需要DR，因?yàn)橹淮嬖趦蓚€節(jié)點(diǎn)，彼此間完全相鄰 。協(xié)議組成OSPF協(xié)議由Hello協(xié)議、交換協(xié)議、擴(kuò)散協(xié)議組成 。本文僅介紹Hello協(xié)議，其他兩個協(xié)議可參考RFC2328中的具體描述 。
當(dāng)路由器開啟一個端口的OSPF路由時，將會從這個端口發(fā)出一個Hello報文，以后它也將以一定的間隔周期性地發(fā)送Hello報文 。OSPF路由器用Hello報文來初始化新的相鄰關(guān)系以及確認(rèn)相鄰的路由器鄰居之間的通信狀態(tài) 。
對廣播型網(wǎng)絡(luò)和非廣播型多路訪問網(wǎng)絡(luò)，路由器使用Hello協(xié)議選舉出一個DR 。在廣播型網(wǎng)絡(luò)里，Hello報文使用多播地址224.0.0.5周期性廣播，并通過這個過程自動發(fā)現(xiàn)路由器鄰居 。在NBMA網(wǎng)絡(luò)中，DR負(fù)責(zé)向其他路由器逐一發(fā)送Hello報文 。
二、協(xié)議操作
【一 OSPF協(xié)議介紹】第一步：建立路由器的鄰接關(guān)系
所謂“鄰接關(guān)系”（Adjacency）是指OSPF路由器以交換路由信息為目的，在所選擇的相鄰路由器之間建立的一種關(guān)系 。
路由器首先發(fā)送擁有自身ID信息（Loopback端口或最大的IP地址）的Hello報文 。與之相鄰的路由器假如收到這個Hello報文，就將這個報文內(nèi)的ID信息加入到自己的Hello報文內(nèi) 。
假如路由器的某端口收到從其他路由器發(fā)送的含有自身ID信息的Hello報文，則它根據(jù)該端口所在網(wǎng)絡(luò)類型確定是否可以建立鄰接關(guān)系 。
在點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中，路由器將直接和對端路由器建立起鄰接關(guān)系，并且該路由器將直接進(jìn)入到第三步操作：發(fā)現(xiàn)其他路由器 。若為MultiAccess 網(wǎng)絡(luò), 該路由器將進(jìn)入選舉步驟 。
第二步：選舉DR/BDR
不同類型的網(wǎng)絡(luò)選舉DR和BDR的方式不同 。
MultiAccess網(wǎng)絡(luò)支持多個路由器，在這種狀況下, OSPF需要建立起作為鏈路狀態(tài)和LSA更新的中心節(jié)點(diǎn) 。選舉利用Hello報文內(nèi)的ID和優(yōu)先權(quán)(Priority)字段值來確定 。優(yōu)先權(quán)字段值大小從0到255，優(yōu)先權(quán)值最高的路由器成為DR 。假如優(yōu)先權(quán)值大小一樣，則ID值最高的路由器選舉為DR，優(yōu)先權(quán)值次高的路由器選舉為BDR 。優(yōu)先權(quán)值和ID值都可以直接設(shè)置 。

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