6-23 OSPF基础

OSPF简介

• Open Shortest Path First，开放式最短路径优先协议

• OSPF是一种链路状态路由协议，在RFC2328中描述

• Open意味着公有，任何厂商都能支撑OSPF，OSPF是目前业内使用最广泛的IGP

• 在华为设备上，OSPF协议优先级

  • 内部网络域 Internal10，
  • 外部网络域 External150;

• 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

• OSPF支持VLSM，支持手工路由汇总

OSPF基本特点

• 适应范围广：支持各种规模的网络（超大型网络如运营商使用的是IS-IS协议）
• 快速收敛：在网络的拓扑结构发生变化后立即发送更新报文，使这一变化在自治系统中同步。
• 无自环：使用SPF最短路径树算法进行路由计算，不会产生环路
• 区域划分：允许网络被划分成区域来管理，链路状态数据库仅需和区域内其他路由器保持一致。减小对路由器内存和CPU的消耗。同时区域间传送的路由信息减小，降低网络带宽占用

OSPF的基本概念

RouterID

OSPF使用RouterID作为路由器的标识，通常使用环回接口作为RouterID（环回口比较稳定）

• Router Identifier，路由器标示符，用于在一个OSPF域中唯一地标识一台路由器，每台运行OSPF的路由器具备Router-ID。
• 相同OSPF域内，禁止出现两台路由器有相同RouterID。
• OSPF Router-ID可以通过手工配置的方式，或使用自动获取的方式。自动选取的机制是：
  • 若路由器存在loopback接口，则选最大的loopback接口IP地址
  • 若无loopback接口，则选活跃的物理接口中IP地址最大的作为RouterD(实际项目手工配置)。
• Router-ID值遵循稳定第一的原则，不会抢占。如果需要更新RouterID：
  • 重配地址：Undo ip address
  • 重启进程：Reset ospf process

OSPF Cost

• OSPF使用Cost“开销”作为路由度量值，依据是接口的带宽。
• OSPF接口cost = 100M÷接口带宽，如10M接口的cost = 10。其中将100M为OSPF参考带宽(reference-bandwidth)即前面式子中的被除数，可修改
• 每一个激活OSPF的接口都有一个cost值。
• 一条OSPF路由的cost由该路由从起点一路到达本地的所有入接口cost值的总和。如下图所示，假设1.1.1.0/24网络中有一个IP向R3右侧直连网络中某个IP发送数据，则这条OSPF路由的开销为所有入接口开销值之和即1 + 50 + 1 = 52。下图黄色标签即
  • 1.1.1.0/24网络中IP到达路由器R1的其他直连网络，其OSPF路由开销为1
  • 1.1.1.0/24网络中IP到达路由器R2的右/上/下侧直连网络，其OSPF路由开销为51
  • 1.1.1.0/24网络中IP到达路由器R3的右/上/下侧直连网络，其OSPF路由开销为52

OSPF Cost实验

OSPF协议之下，可以通过修改接口的开销，达到修改路由表的目的

如左图所示，从192.168.100.0/24网络中的一个IP欲到达R2下方的直连网络，有通过R1和通过R3两条路由可走，根据OSPF协议，两条路由的开销值都为2，于是R2的路由表中有相同开销的2条路由

如果此时如右图所示，将一条路径的开销值修改为9，那么OSPF协议将会使得R2的路由表中只有一条开销较小的路由

OSPF的三张表

邻居表(Peertable)

OSPF是一种可靠的路由协议，要求在路由器之间传递链路状态通告之前，需先建立OSPF邻居关系，hello报文用于发现直连链路上的其他OSPF路由器再经过一系列的OSPF消息交互最终建立起全毗邻的邻居关系，OSPF路由器的邻居信息显示在邻居表中。

笔者注：OSPF邻居表中保存了本路由器的邻居路由器信息

链路状态数据库(Link-state database，简称LSDB)

OSPF用LSA(link state Advertisement 链路状态通告)来描述网络拓扑信息，然后OSPF路由器用链路状态数据库来存储网络的这些LSA。OSPF将自已产生的以及邻居通告的LSA搜集并存储在链路状态数据库LSDB中。掌握LSDB的查看以及对LSA的深入分析才能够深入理解OSPF。

笔者注：OSPF链路状态数据库收集了全网的链路状态信息

OSPF路由表(Routingtable)

基于LSDB进行SPF(Dikstra算法)计算，而得出的OSPF路由表

拓展：查路由表消耗CPU，实际上现在路由器的转发依靠FIB转发表，该表是根据路由表和ARP表生成的，查找FIB表再通过硬件转发，效率更高。

OSPF的报文类型