OSPF

网络
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  1. 一、概述
    1. 1.1 AreaArea
    2. 1.2 Router
    3. 1.3 Neighbor 与 Adjacency 的建立
    4. 1.4 成为 Neigbhor 的条件:
  2. 四、Designated Router
  3. 五、Network Type
  4. 六、Link-state Advertisement (LAS)
  5. 七、特殊区域
  6. 八、Route
  7. 九、区域合并
  8. 10. OSPF 优化

一、概述

Open Shortest Path First (OSPF) 是一种 Link-State Routing Protocol, OSPF 中的 Router 都会向 Neighbor 交换自己的 Link-State, 当 Router 收到这些 Link-State 之后，就会使用 Dijkstra Algorithm (狄杰斯特拉算法) 计算出最短的路径 (Shortest Path).

1.1 AreaArea

Area 是 OSPF 在中大型网络中为了解决管理上的问题，设置的一种分层系统, Area 一般使用一个 16 Bits (0~65535)的数字表示, 其中 Area 0 是一个特别的 Area, 我们一般称之为 Backbone Area (骨干区域), 其他所有的 Area 必须与 Area 0 连接。从设计层面降低环路出现的风险。

1.2 Router

  1. Internal Router: 参与 OSPF 的所有 Interface 都连接在同一个 Area 的 Router.
  2. Backbone Router: 最少一个参与 OSPF 的 Interface 连接在 Backbone Area 的 Router.
  3. Area Border Router (ABR): 连接两个 Area (必须包含一个 Area0) 或以上的 Router.
  4. Autonomous System Border Routers (ASBR): 有 Interface 连接到其他 AS，并且引入了外部路由 的 Router.

1.3 Neighbor 与 Adjacency 的建立

  1. Down: 没有发送 Hello Message.
  2. Init: 刚刚向对方发送 Hello Message.
  3. 2-Way: 两个 Router 以成为 Neighbor. 他们开始沟通了! 在这个时候，他们会选出 DR 和 BDR. 如果未能成为 DR 和 BDR, 则成为 DROTHER, DROTHER 会停在 2-Way 的状态.
  4. ExStart: 准备交换 Link 的信息.
  5. Exchange: 他们开始交换 DBD (Database Descriptors).
  6. Loading: 正在交换 LSA.
  7. Full: 两个 Router 成为 Adjacency。LSA 交换完成, 此时同一个 Area 的 Router 里面的 Topology Table 应该是完成相同的.

1.4 成为 Neigbhor 的条件:

Router-id: 按照优先级可以是指定的 Router-id; Loopback Interface 的最大 IP Address; 参与 OSPF 的 Interface IP Address.
Priority: 用于选举 DR/BDR/DROTHER,越大越优先; 如果优先级一样就比较 Router-id.
Dead Time: 默认由 40 秒开始倒数，如果一直倒数到 0 秒没有还收到 Hello, 就判断 Neighbor 离线了.
State: 可以表示 Neighbor 的状态和 DR/BDR/DROTHER 的角色.

  1. Area ID 相同.
  2. Area Type 相同. Backbone Area (Area 0), Standard Area, Stub Area, Totally Stubby Area, Not-so-stubby Area 和 Totally Not-so-stubby Area.
  3. Prefix 与 Subnet Mask 必须相同.
  4. Interval Timer 时间相同. Hello Interval 和 Dead Interval 时间必须相同.
  5. Authentication 认证相同. 认证方式有无密码认证, 明文认证和密文认证.

四、Designated Router

  1. 在 Broadcast Multi-Access 的网络中, 例如我们常用的 Ethernet,
  2. 同一个网络中可能会连接着 3 个或以上的 Router, 即每个 Router 需要建立 n-1 的 connection,
  3. Full Mesh 的 connection 数量为 n(n-1)/2;
  4. 如果在网络中选一位 DR(Designated Router), 其他的 Router 只需与 DR 建立 connection,
  5. 每次有 Routing Update, Router 只需把 Update 传给 DR, 再由 DR 统一发给其他 Router;
  6. 这样网络中每个 Router 只需处理一条 Connection;
  7. 还要选一位 BDR(Backup Designated Router), 是在 DR 离线时由 BDR 顶上变成 DR.

五、Network Type

Network Type

Network Type

六、Link-state Advertisement (LAS)

  1. Router LSA (Type 1): 描述 Router 连接的 Router 信息. Area 内的 Router 都会产生一条, Area 内传递.
  2. Network LSA (Type 2): 描述 DR 连接的 Router 信息. Area 内的 DR 产生一条, Area 内传递.
  3. Network Summary LSA (Type 3): 描述 Area 内的 Router 去往 Area 间的路由信息. ABR 产生, 一条 Area 间路由产生一条 LSA, Area 间传递.
  4. ASBR Summary (Type 4): 描述 Area 内的 Router 去往 ASBR 的路由信息. ABR 产生, 一台 ASBR 产生一条 LSA, Area 间传递.
  5. External LSA (Type 5): 描述 Area 外的 External Network 路由信息. ASBR 产生, 一条外部路由产生一条 LSA, Area 传递.(除了 Stub Area)
  6. (Type 7)

LSA

LSA

七、特殊区域

减少 LSA 的发送, 简化 Route Table.
Stub Area 和 Totally Stubby Area 适用于没有连接 External Network 的 Area

  1. Stud Area: 禁止 Type4 和 Type5 的 LSA 进入, ABR 会下发一条 Default Rtoue 的 Type3 LSA.
  2. Totally Stubby Area: 除了 ABR 下发的 Default Route，所有的 Type3 LSA 也禁止了.
  3. NSSA: 禁止 Type4 和 Type5 的 LAS 进入, ASBR 改用 Type7 传递 External Network 的路由信息.
  4. Not So Stubby Area (NSSA): 除了 ASBR 下发的 Default Route, 所有的 Type3 LSA 也禁止了.

八、Route

  1. Metric
  2. Cost
  3. Route Type
  4. 路由选择
  5. 路由汇总

九、区域合并

  1. Virtual Link
  2. Tunnle

10. OSPF 优化

  1. Pacing Timer
  2. SPF Throttle Timer
  3. LSA Throttle Timer
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