7 开放最短路径优先OSPF

点到点式网络
在点到点链路中一般采用PPP或者HDLC的封装格式，OSPF自动 在点到点链路中一般采用PPP或者HDLC的封装格式，OSPF自动 检测接口类型，并且不需要进行DR/BDR的选举。 检测接口类型，并且不需要进行DR/BDR的选举。 在点到点模型中，既没有DR也没有BDR，直接相连的路由器形成 在点到点模型中，既没有DR也没有BDR，直接相连的路由器形成 邻接。 每个点到点链路要求一个分开的子网。 Hello记时器为10秒，dead间隔为40秒，等待间隔为40秒。 Hello记时器为10秒，dead间隔为40秒，等待间隔为40秒。
OSPF运行的模式
Point-to-multipoint nonbroadcast：如果VC中多播和广播能力没有 启用的话就不能使用point-to-multipoint模式，也路由器没办法多播 Hello包，邻居必须人工指定，不需选举DR/BDR。 Point-to-point：一个子网，不选举DR/BDR，当只有2个路由器的 接口要形成邻接关系的时候才使用，接口可以为LAN或WAN接口 。
帧中继拓扑
星型（Star/hub-and-spoke）：最常见的帧中继网络拓扑，代价最 星型（Star/hub-and-spoke）：最常见的帧中继网络拓扑，代价最 小。 全互连（Full-mesh）：冗余，但是代价大。在这样的环境中计算 全互连（Full-mesh）：冗余，但是代价大。在这样的环境中计算 VC的数量。使用n(n-1)/2的公式，n为网络中的节点数。 VC的数量。使用n(n-1)/2的公式，n 部分互连（Partial-mesh）：前两种的折中方案。 部分互连（Partial-mesh）：前两种的折中方案。
非广播式网络
NBMA网络比如帧中继,ATM和X.25，没有广播的能力。 NBMA网络比如帧中继,ATM和X.25，没有广播的能力。 有了非广播式模型， DR和BDR被选出，并且所有路由器与它们形 DR和BDR被选出，并且所有路由器与它们形 成邻接，这个联盟实现了优化扩散，因为所有LSA被送到DR，同 成邻接，这个联盟实现了优化扩散，因为所有LSA被送到DR，同 时DR将它们扩散到网络中每一个单独的路由器上。 DR将它们扩散到网络中每一个单独的路由器上。 因为广播式性能的缺陷，必须定义邻居来使用邻居命令。 所有路由器在同一个子网。 与广播式模型相同，也要选出DR，必须注意确认DR与所有的路由 与广播式模型相同，也要选出DR，必须注意确认DR与所有的路由 器有逻辑连接。 Hello记时器是30秒，终结间隔是120秒，等待间隔是120秒。 Hello记时器是30秒，终结间隔是120秒，等待间隔是120秒。

计算机网络最短路径优先协议（OSPF）开放式最短路径优先协议（Open Shortest Path First，OSPF）是另一种使用较为广泛的内部网关协议。

它是一种链路状态路由选择协议，其实现过程比RIP协议复杂，但其更新过程收敛较快，适合在大型自治系统中使用。

OSPF协议的基本原理是：在自治系统中每一台运行OSPF协议的路由器都维护着一个链路状态数据库，并通过洪泛算法在整个系统中广播自己的链路状态信息，使得在整个系统内部维护一个同步的链路状态数据库。

根据链路状态数据库，路由器能够计算出以自己为根，其他网络节点为叶的一根最短路径树，从而得到自己到达系统内部各网络的路由表。

OSPF协议不再使用UDP数据报来传送报文，而是直接使用IP数据报来传送报文，并且这种数据报很短，能够减少路由信息的通信量。

如图4-12所示，为OSPF报文的报头格式。

图4-12 OSPF报文报头格式在OSPF报文的报头中，版本字段指出了协议的版本号，类型字段指示报文的类型，源路由器IP地址字段给出了发送地址，域标识符字段指出了32位的域标识号，而鉴别类型字段说明了所使用的鉴别机制。

其中，OSPF报文的类型主要包括五种，如表4-5所示。

在OSPF协议中，每两个相邻路由器每隔10秒要交换一次Hello报文。

通过Hello报文来确定相邻站是否可以到达，因为只有可达相邻站的链路状态信息才能够存入链路状态数据库，并由此计算出路由表。

在正常情况下，网络中传送的绝大数OSPF报文都是Hello报文，如果在40秒内没有收到某个相邻路由器发来的Hello报文，则可认为该相邻路由器是不可达的，应立即修改链路状态数据库，并重新计算路由表。

在OSPF报文类型中，除了Hello报文以外，其他四种报文都是用来进行链路状态数据库的同步。

当一个运行OSPF协议的路由器开始工作时，它只能通过Hello报文获得与其相邻的工作路由器，以及将数据发送相邻路由器所需的费用。

OSPF协议简介OSPF（开放式最短路径优先）是一种内部网关协议（IGP），用于在大型企业网络或互联网中进行路由选择和转发。

它是一种链路状态路由协议，被广泛用于构建大规模的自治系统（AS）内部的动态路由网络。

OSPF的目标OSPF的设计目标是实现以下几个重要方面：1.可靠性：OSPF通过在网络中交换链路状态信息，实现了快速的网络收敛和故障恢复，以确保网络的高可靠性。

2.可扩展性：OSPF能够适应大型网络的扩展需求，支持分层设计和分区，使得网络可以灵活地增长和调整。

3.快速收敛：OSPF使用最短路径优先算法（SPF）来计算路由，能够快速选择最佳路径，并在网络拓扑发生变化时迅速收敛。

4.灵活的策略控制：OSPF提供了多种策略控制机制，如区域（Area）、路由汇总（Route Summarization）、路由过滤（Route Filtering）等，使得网络管理员能够根据实际需求进行灵活的路由控制。

OSPF的工作原理OSPF协议通过建立邻居关系、交换链路状态信息、计算最短路径和更新路由表等步骤来实现路由选择和转发。

1.邻居关系建立：OSPF路由器通过发送Hello报文来探测与相邻路由器之间的连接，建立邻居关系。

邻居关系的建立是通过交换Hello报文和协商参数来完成的。

2.链路状态信息交换：建立邻居关系后，OSPF路由器将链路状态信息（LSA）广播给邻居路由器，用于描述自身的链路状态和拓扑信息。

3.最短路径计算：OSPF路由器使用最短路径优先算法（SPF）来计算到达目的网络的最优路径，并生成路由表。

4.路由表更新：OSPF路由器根据最新的链路状态信息更新路由表，并将更新的路由信息发送给邻居路由器。

OSPF的优缺点OSPF协议具有以下优点和缺点：优点：‑高可靠性和快速收敛：OSPF能够快速收敛，自动适应网络拓扑的变化，并提供快速的故障恢复能力。

‑灵活的路由策略控制：OSPF支持多种路由策略控制机制，使得网络管理员能够根据实际需求进行灵活的路由控制。

4. Ospf 的 hello 协议 Hello 协议的目的： 用于发现邻居 在成为邻居之前，必须对 hello 包里的一些参数协商成立 扮演邻居间的 keepalive 角色 确保邻居间的双向通信 在多址网络（广播网或是 NBMA 网络）中用于 DR/BDR 选举。 Cisco 路由器上，对于广播型网络使用的缺省 hello 时间间隔是 10s，对于非广播型的网 络缺省是 30s。 命令 ip ospf hello-interval 更改； 无效的时间间隔的缺省值是 hello 时间间隔的 4 倍， 命令 ip ospf dead-intervla 更改。 Hello packet 包含的信息： 始发路由的路由 id 始发路由器接口的区域 id 始发路由器接口的地址掩码 始发路由器接口的认证类型和认证信息 始发路由器接口的 hello 间隔 始发路由器接口的路由器无效时间间隔 路由器的优先级 Dr/BDR 五个标记位（flag bit） 始发路由器的所有有效邻居的路由器 id
3. Router ID（ospf 区域内路由器的唯一标示） Ospf 路由器 ID 的三种选择方法： 使用命令 router-id 来配置路由器的 router id 取 loopback 口中的最大值 如果以上两项都没有，取物理口中的最大值（无论此接口有没有运行 ospf 协议） 注：在实际环境中建议选用 loopback 口作为路由器 id 的选择方法。
15. Ospf cost Ospf 使用接口的带宽计算 metric，以 10 Mbit/s 的接口为例： 将 10 Mbit/s 换算成 bit，为 10 000 000，然后用 100000000 除以带宽，得到 100000000/10 000 000=10,及在 ospf 中，10Mbit/s 链路的 metric 为 10.