浅谈-动态路由之OSPF的理解

路由

在网络中,路由相当于就是一张地图,让路由器知道这个对应的IP数据包应该往哪端口、网段走;而这个“地图”我们称之为路由表,不同的目的IP路由表的下一个跳也不同,其生成方式有又有多种:

  • 静态路由:网络管理员手动定义的路由表条路
    • 默认路由:特殊的静态路由,路由表中没有的可以统一定义往这一路走。
  • 动态路由:通过路由协议来自动生成路由表条目,其中动态路由又有很多种,通过自治系统(AS)来划分
    • IGP(内部网关协议)RIP、OSPF、IS-IS、EIGRP
    • EGP(外部网关协议)BGP
协议名 协议算法 备注
RIP(路由信息协议) 距离矢量协议(DV)  
OSPF(开放式最短路径优先) 链路状态协议(LS) 可以用在大型的企业核心网中
IS-IS(中间系统到中间系统) 链路状态协议(LS) 这个协议我用比较少,和OSPF类似
EIGRP(增强内部网关路由协议) 链路状态+距离矢量协议(LS+DV) 思科私有协议
BGP(边界网关协议) 距离矢量协议(DV) 用在AS之间的路由协议,结合MPLS技术,实现不同AS内路由协议不同也可正常通信

路由协议算法

路由协议算法一般是两种,距离矢量协议和链路状态协议。

距离矢量协议

距离矢量路由协议算法,定期(比如RIP是30s)获取相邻路由器的路由表条目,对开销更低或者新的条目进行开销增加的操作,更新在自己的路由表条目。

  • 特点:开销小、路由器只知道邻居路由器的情况可能有不是最优的路由决策、收敛较慢;

链路状态协议

链路状态协议算法,获取最多使用Dijkstra算法,求出最短路径。

  • 特点:开销大、收敛快

OSPF协议(协议号89)

OSPF是我们最常用的动态路由协议。回归到我们动态路由的目的:

让路由器能够自动地建立自己的路由表,并且能够根据实际情况的变化适时地进行调整。

OSPF基本思想:

每个路由器将已知的链路状态信息通告邻居,收敛后,每个路由器对全网的链路状态有相同的路由认识,也就是全部拓扑。单台路由器根据全部拓扑,使用Dijkstra计算路由。

LSA和LSDB

名词 注解
LSA(链路状态通告) LSA含有路由器链路状态的信息(比如路由器编号,直连网段,开销等),一台路由器对于一条LSA
LSDB(链路状态数据库) 存在每台路由器中,由多条LSA组成,实现区域内部可以达到信息同步

 

图1.LSA和LSDB

DB和BDR

  • DR指定路由器(Designated Router),负责建立邻接和LSA的同步工作
  • BDR备份指定路由器(Back-up Designated Router)

DR/BDR由于端口的优先级来进行选举,接口的DR优先级越大越优先

DR和BDR会与其他所有路由器形成邻接关系并交换链路状态信息,其他路由器之间不直接交换链路状态信息

组播地址传递

组播IP 功能
224.0.0.5(AllSPFRouter) DRother侦听224.0.0.5
224.0.0.6(AllDRouter) DR/BDR侦听224.0.0.6
  1. 在点到点网络,是连接单独的一对路由器的网络、PPP(点对点)网络上的有效邻居总是可以形成邻接关系的,在这种网络上,OSPF包的目标地址使用的是224.0.0.5来发送LSA等路由选择及更新信息,这个组播地址称为AllSPFRouters。
  2. 在广播型网络,比如以太网,Token Ring和FDDI,这样的网络上会选举一个DR和BDR,DR/BDR的发送的OSPF包的目标地址为224.0.0.5,运载这些OSPF包的帧的目标MAC地址为0100.5E00.0005;而除了DR/BDR以外的OSPF包的目标地址为224.0.0.6,这个地址叫AllDRouters。

工作过程

  1. 发现邻居(A、B先相互发送Hello报文)
  2. 建立邻接关系(网络中选取DR和BDR,网络内所有的路由器只与DR和BDR建立邻接关系)
  3. 传递链路状态信息LSA(收敛以后区域内所有路由器具有相同的LSDB)
    1. 触发更新或定时(30min)更新
    2. 增量更新(只向邻居发送需要LSA)
  4. 计算最优路由(Dijkstra算法)
    1. 使用LSDB内的LSA,对应的生产加权的有向图,每台路由器自动计算自己最优的路径。

 

 图2.计算最优路由

Area 区域划分

  • 使用划分的区域的方式,将大区域划分为若干个小区域。每个区域内只需要维护本区域内的LSDB,同时可以减少LSA泛洪范围。
  • 区域ID可以使用点32位点分十进制命名,也可以直接使用一个十进制数。area 0=area 0.0.0.0

所有的区域以星型结构的方式与area0(骨干区域)直接连接。

  • 边界的路由器称之为ABR,可能端口1是area0端口2是area1。

五种报文

报文类型 功能
Hello 发现和维护邻居关系
Database Description 交互链路状态数据库摘要
Link State Request 请求特定的链路状态信息
Link State Update 发送详细的链路状态信息
Link State Ack 发送确认报文