淺談-動態路由之OSPF的理解

路由

在網路中，路由相當於就是一張地圖，讓路由器知道這個對應的IP封包應該往哪埠、網段走；而這個「地圖」我們稱之為路由表，不同的目的IP路由表的下一個跳也不同，其生成方式有又有多種：

• 靜態路由：網路管理員手動定義的路由表條路
• 預設路由：特殊的靜態路由，路由表中沒有的可以統一定義往這一路走。
• 動態路由：通過路由協定來自動生成路由表條目，其中動態路由又有很多種，通過自治系統（AS）來劃分
• IGP（內部網路關協定）RIP、OSPF、IS-IS、EIGRP
• EGP（外部閘道器協定）BGP

路由協定演演算法

路由協定演演算法一般是兩種，距離向量協定和鏈路狀態協定。

距離向量協定

距離向量路由協定演演算法，定期（比如RIP是30s）獲取相鄰路由器的路由表條目，對開銷更低或者新的條目進行開銷增加的操作，更新在自己的路由表條目。

• 特點：開銷小、路由器只知道鄰居路由器的情況可能有不是最優的路由決策、收斂較慢；

鏈路狀態協定

鏈路狀態協定演演算法，獲取最多使用Dijkstra演演算法，求出最短路徑。

• 特點：開銷大、收斂快

OSPF協定（協定號89）

OSPF是我們最常用的動態路由協定。迴歸到我們動態路由的目的：

讓路由器能夠自動地建立自己的路由表，並且能夠根據實際情況的變化適時地進行調整。

OSPF基本思想：

每個路由器將已知的鏈路狀態資訊通告鄰居，收斂後，每個路由器對全網的鏈路狀態有相同的路由認識，也就是全部拓撲。單臺路由器根據全部拓撲，使用Dijkstra計算路由。

LSA和LSDB

圖1.LSA和LSDB

DB和BDR

• DR指定路由器（Designated Router），負責建立鄰接和LSA的同步工作
• BDR備份指定路由器(Back-up Designated Router)

DR/BDR由於埠的優先順序來進行選舉，介面的DR優先順序越大越優先

DR和BDR會與其他所有路由器形成鄰接關係並交換鏈路狀態資訊，其他路由器之間不直接交換鏈路狀態資訊

組播地址傳遞

1. 在點到點網路，是連線單獨的一對路由器的網路、PPP（對等）網路上的有效鄰居總是可以形成鄰接關係的，在這種網路上，OSPF包的目標地址使用的是224.0.0.5來傳送LSA等路由選擇及更新資訊，這個組播地址稱為AllSPFRouters。
2. 在廣播型網路,比如乙太網，Token Ring和FDDI，這樣的網路上會選舉一個DR和BDR，DR/BDR的傳送的OSPF包的目標地址為224.0.0.5，運載這些OSPF包的幀的目標MAC地址為0100.5E00.0005；而除了DR/BDR以外的OSPF包的目標地址為224.0.0.6，這個地址叫AllDRouters。

工作過程

1. 發現鄰居（A、B先相互傳送Hello報文）
2. 建立鄰接關係（網路中選取DR和BDR，網路內所有的路由器只與DR和BDR建立鄰接關係）
3. 傳遞鏈路狀態資訊LSA（收斂以後區域內所有路由器具有相同的LSDB）
1. 觸發更新或定時（30min）更新
2. 增量更新（只向鄰居傳送需要LSA）
4. 計算最優路由（Dijkstra演演算法）
1. 使用LSDB內的LSA，對應的生產加權的有向圖，每臺路由器自動計算自己最優的路徑。

 圖2.計算最優路由

Area 區域劃分

• 使用劃分的區域的方式，將大區域劃分為若干個小區域。每個區域內只需要維護本區域內的LSDB，同時可以減少LSA泛洪範圍。
• 區域ID可以使用點32位元點分十進位制命名，也可以直接使用一個十進位制數。area 0=area 0.0.0.0

所有的區域以星型結構的方式與area0（骨幹區域）直接連線。

• 邊界的路由器稱之為ABR，可能埠1是area0埠2是area1。

五種報文