(完整word版)OSPF路由理论知识总结,推荐文档

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1 OSPF概述

1.1 协议特点

OSPF是基于链路状态的动态路由，自从该协议的出现，RIP协议基本就不在实际生产环境中使用了。

RIP协议主要存在以下几点问题:

不适合大规模组网，超过15跳路由就会不可达。

更新路由是会发送全部的路由信息，相比之下会占用大量的带宽资源。 存在路由环路 路由收敛慢 OSPF协议特点： 路由没有跳数限制 路由收敛快

SPF算法解决了路由环路 更新变化的路由信息

1.2 OSPF协议基本原理

OSPF协议的工作过程包含了寻找邻居、建立邻接关系、链路状态信息传递、计算路由 OSPF的三张表

1) 邻居表：该表记录了建立邻居关系的路由器邻居信息，是通过组播方式发送Hello报文

发现邻居（目的地址224.0.0.5）。


2) LSDB表：该表中记录了所有链路状态的信息，同一个区域内路由器的LSDB表是相同

的，并且只维护该区域的LSDB表。 3) 路由表：该表是存放最优先的路由信息。 OSPF协议路由的生成过程： 生成LSA描述自己的接口状态 通过区域内的LSDB信息 通过SPF算法计算出路由

2 分层结构

2.1 OSPF区域

为什么划分区域：

减少区域内的LSDB信息，降低对路由器性能要求 合理规划区域，统一管理

隔离拓扑变化，减少路由震荡对整个自治系统的影响 OSPF区域的两个规定：

1) 所有非骨干区域必须要和骨干区域互联 2) 骨干区域必须保持连通，不能分散

在特殊情况下，非骨干区域没有和骨干区域互联时，可以通过虚链路的方式实现。满足和骨干区域互联的要求。

缺省情况下，OSPF区域被定义为普通区

普通区域

域。普通区域包括：

通。

骨干区域自身必须保持连


标准区域：最通用的区域，它传输区域内路由，区域间路由和外部路由。

骨干区域：连接所有其他OSPF区域的中央区域，用Area 0表示。骨干区域负责区域之间的路由，非骨干区域之间的路由信息必须通过骨干区域来转发。

Stub区域是一些特定的区域，Stub区域的ABR不传播它们接收到的自治系统外部路由，因此这些区域中路由器的路由表规模以及路由信息传递的数量都会大大减少。

所有非骨干区域必须与骨干区域保持连通。

骨干区域不能配置成Stub区域。

Stub区域是一种可选的配置属性，但并不如果要将一个区域配置成是每个区域都符合配置的条件。一般情况

Stub区域，则该区域中的所

下，Stub区域位于自治系统的边界，是只有路由器都要配置Stub区

Stub区域

有一个ABR的非骨干区域，为保证到自治系统外的路由依旧可达，Stub区域的ABR将生成一条缺省路由，并发布给Stub区域中的其他非ABR路由器。

Totally Stub区域允许ABR发布Type3缺省路由，不允许发布自治系统外部路由和区域间的路由，只允许发布区域内路由。

NSSA（Not-So-Stubby

NSSA是Stub区域的一个变形，它和Stub区域有许多相似的地方。NSSA区域不允许

骨干区域不能配置成NSSA区域。 域属性。

Stub区域内不能存在ASBR，因此自治系统外部的路由不能在本区域内传播。 虚连接不能穿过Stub区域。


Area）区域 存在Type5 LSA。NSSA区域允许引入自治系统外部路由，携带这些外部路由信息的Type7 LSA由NSSA的ASBR产生，仅在本NSSA内传播。当Type7 LSA到达NSSA

如果要将一个区域配置成NSSA区域，则该区域中的所有路由器都要配置NSSA区域属性。

的ABR时，由ABR将Type7 LSA转换成NSSA区域的ABR会发布Type5 LSA，泛洪到整个OSPF域中。 Totally NSSA区域不允许发布自治系统外部路由和区域间的路由，只允许发布区域内路由。

Type7 LSA缺省路由传播到本区域内。

所有域间路由都必须通过ABR才能发布。

虚连接不能穿过NSSA区域。



2.2 OSPF路由器类型

区域内路由器（Internal Router）

该类型路由器接口都属于一个OSPF区域。 该类设备可以同时属于两个以上的区域，但

区域边界路由器（ABR，Area Border

其中一个必须是骨干区域。ABR用来连接骨

Router）

干区域和非骨干区域 。

该类设备至少有一个接口属于骨干区域。

骨干路由器（Backbone Router）

所有的ABR和位于Area0的内部设备都是骨干路由器

自治系统边界路由器（ASBR，

与其他AS交换路由信息的设备称为ASBR。


Autonomous System Border Router） ASBR并不一定位于AS的边界，它可能是区域内设备，也可能是ABR。只要一台OSPF设备引入了外部路由的信息，它就成为ASBR。

下图是OSPF路由器类型举例：



3 Router ID和网络类型

3.1 Router ID

路由器运行OSPF协议，必须要存在Router ID（RID）。RID是一个32 bit无符号整数，在OSPF中标识一台路由器。说白了就像人的身份证号码。 RID可以手工配置也可以自动生成。

没有手工配置RID的话，则会自动选择Loopback接口地址最大的地址作为RID，如果不


存在Loopback接口地址，则会选择路由器上其他接口的IP地址中选择最大的作为RID。 Router ID选择示例如下图：



RID一旦自动生成就不会因为路由器上的IP地址改变而改变，重启OSPF进程后才会重新选择RID。

3.2 网络类型

OSPF有以下四种网络类型，网络类型一般都是根据链路层协议会默认选择，除了P2MP外。也可以更具自己需要手动制定网络类型。

1) Broadcast（广播）：链路层协议是Ethernet、FDDI的话，默认就是该网络类型，该网

络类型中通常是通过组播形式发送报文的。

2) NBMA（非广播多点可达网络）：链路层协议是帧中继、ATM或X.25的话，默认就是

该网络类型，是通过单播形式发送协议报文的。

3) P2MP（点到多点）：没有链路层协议默认是该类型的，需要手工指定，通过组播形式发


送报文的的。

4) P2P（点到点）：链路层协议是PPP或HDLC时，默认就是该网络类型，通过组播形式

发送协议报文。

3.3 OSPF报文

OSPF总共有以下5中报文 Hello

Database Description （DD）

建立和维护邻居关系 数据库内容的同步

Link State Request（LSR，链路状态请求） 请求链路状态信息（LSA） Link State Update（LSU，链路状态更新） 向对方发送需要的LSA信息 Link State Acknowledge（LsACK，链路状对收到的LSA确定 态确定）

4 邻居建立和状态迁移

4.1 邻居发现和维护

OSPF中两台路由器邻居发现过程：

1) 两台路由器通过组播的方式发送Hello报文。

2) 路由器根据Hello报文中收到的参数进行协商，参数一致则两者都认为发现邻居。

维护邻居关系过程：


1) 邻居之间通过周期性发送Hello报文，来判断对方是否正常工作，只要在一定时间间隔

内收到报文则判断对方正常工作，邻居关系则持续保持。

2) 在一定时间间隔内收不到Hello报文，就认为对方不存在，则从邻居表中删除该邻居信

息。

4.2 OSPF定时器

Hello定时器：该定时器是邻居之间发送Hello报文的时间间隔，邻居之间的Hello定时器要保持一致，不然会造成邻居建立失败。该值得大小决定了路由收敛速度、网络负荷大小。该值越小路由收敛越快，但是对路由器的负荷也大。

邻居失效时间：在失效时间内，接口没有收到邻居发来的Hello报文，则会判定邻居失效。

4.3 DR/BDR选举

在网络类型为广播和NBMA网络中才会选举DR和BDR，应为在这两种来那个网络中邻接复杂，需要通过选举DR，通过DR来更新路由信息，减少带宽浪费，BDR做为DR的备份。 选举原则：

1) 首先选择Hello报文中优先级高的 2) 优先级一致的话，选择Router ID大的

3) 一旦选择完毕后，有一台更高优先级的路由器加入也不会替换掉

4.4 邻接关系和邻居关系

在OSPF中邻居和邻接的概念不同。

邻居只是两台路由器成功的建立连接，不一定真正的交换LSA信息，举个例子，两个路由器一个网络类型为广播，一个是点对点，你会发现邻居能够给建立成功，但是LSA传送不过


来。只有能够成功传输LSA才能确定为邻接。

4.5 OSPF邻居状态机

OSPF共有8中邻居状态其中DOWN、2-way和Full三种状态是未定状态，其他状态都是瞬间的。

1) Down：邻居会话的初始阶段。表明没有在邻居失效时间间隔内收到来自邻居设备的

Hello报文。除了NBMA网络OSPF路由器会每隔PollInterval时间对外轮询发送Hello报文，包括向处于Down状态的邻居路由器（即失效的邻居路由器）发送之外，其他网络是不会向失效的邻居路由器发送Hello报文的。

2) Attempt：这种状态适用于NBMA网络，邻居路由器是手工配置的。邻居关系处于本

状态时，路由器会每隔HelloInterval时间向自己手工配置的邻居发送Hello报文，尝试建立邻居关系。

3) Init：本状态表示已经收到了邻居的Hello报文，但是对端并没有收到本端发送的Hello

报文，收到的Hello报文的邻居列表并没有包含本端的Router ID，双向通信仍然没有建立。

4) 2-Way：互为邻居。本状态表示双方互相收到了对端发送的Hello报文，报文中的邻居

列表也包含本端的Router ID，邻居关系建立。如果不形成邻接关系则邻居状态机就停留在此状态，否则进入ExStart状态。DR和BDR只有在邻居状态处于2-Way及之后的状态才会被选举出来。

5) ExStart：协商主从关系。建立主从关系主要是为了保证在后续的DD报文交换中能够

有序的发送。邻居间从此时才开始正式建立邻接关系。

6) Exchange：交换DD报文。本端设备将本地的LSDB用DD报文来描述，并发给邻居


设备。

7) Loading：正在同步LSDB。两端设备发送LSR报文向邻居请求对方的LSA，同步LSDB。 8) Full：建立邻接。两端设备的LSDB已同步，本端设备和邻居设备建立了完全的邻接关

系。

4.6 LSDB更新

当网络拓扑发生改变时，OSPF路由器会发送LSA的更新报文，具体的流程如下： 1) 首先在LSDB表中查找有没有此条LSA信息，如果没有就会加入表中。

2) 如果找到该条LSA信息，则会对比该条信息的序列号。如果该条LSA序列号更大，就

会更新，并且刷新LSA计时器和序列号。

3) 如果找到该条LSA信息，对比后发现序列号小于原来的，就会认为该条信息重传过来

的老旧LSA，就不会更新LSDB表，丢弃更新报文。

5 LSA类型

LSA说白了就是OSPF生成的路由信息，在OSPF中LSA共分成11类，但在通常情况下，使用最多的还是以下几类：

1) 第一类LSA：Router LSA，描述区域内部与路由器直连的链路信息，所有路由器都会产

生此类LSA，并且只在区域内部传播。

2) 第二类LSA：Network LSA，由DR产生。描述连载在一个特点的广播网络或NBMA网

络的所有路由器链路状态，该类LSA描述了这一网段内所有路由器的Router ID，并且只在区域内传播。

3) 第三类LSA：Summary LSA，由ABR生成。该类LSA将所连接区域内的链路状态以子


网的形式传播给相邻的区域，和第一类、第二类不同的是，该类LSA是将这两类LSA收集起来通过子网的形式传播，前两类只是链路状态而已。

4) 第四类LSA：ASBR LSA，由ABR生成描述了目标网络的ASBR的Router ID，告知区域

内的路由器如何到达ASBR。一般情况下在OSPF网络中存在第五类LSA时才会生成该类LSA。

5) 第五类LSA：AS External LSA，由ASBR产生，描述AS外部路由信息。该类LSA生成后

会在整个OSPF系统中传播

6) 第七类LSA：NSSA LSA，由ASBR产生，描述到AS外部路由信息，只在NSSA区域内

部传播，外部路由信息通过NSSA传播到OSPF其他区域后会转化为第五类LSA。

6 OSPF选路原则

OSPF中的选路原则从高到底排序： 1) 区域内路由 2) 区域间路由 3) 第1类外部路由 4) 第2类外部路由

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