OSPF路由协议分析

时间:2022-09-24 04:56:39

OSPF路由协议分析

【摘要】OSPF是开放最短路径优先路由协议,它是一种链路状态型路由协议,功能强大,负载小,通过自身维持的数据链路状态库计算路由表,收敛时间短,工作效率高,基于分层的网络规划可以在中型、大型网络规模中使用,OSPF支持MD5验证,在路由器相互交换信息中的安全性得到保障,是大型网络规划时的首选。

【关键词】OSPF;邻接关系通告;分组;区域;数据库

一、OSPF介绍

OSPF:Open Shortest Path First 开放最短路径优先是基于RFC 2328的开放标准协议,它非常复杂涉及到多种数据类型,网络类型,数据通告过程等,灵活的接口类型,可以随处设置通告网络地址,方便的修改链路开销等。

二、OSPF邻居关系的建立

1.在局域网中路由器A启动后处于down状态,此时没有其它路由器与它进行信息交换,它会从启用OSPF协议的接口向外发送Hello分组,发送分组使用组播地址:224.0.0.5。

2.所有运行OSPF的直连路由器将会收到Hello分组,并将路由器A加入到邻居列表中,此时的邻居处于Init状态(初始化状态)。

3.所有收到Hello分组的路由器都会向路由器A发送一个单播应答分组,其中包含它们自身的信息,并包含自己的邻居表(其中包括路由器A)。

4.路由器A收到这些Hello分组后,将它们加入到自己的邻居表中,并发现自己在邻居的邻居表中,这时就建立了双向邻居关系(two-way)状态。

5.在广播型网络中要选举DR和BDR,选举后路由器处于预启动(exstart)状态。

6.在预启动状态下路由间要交换一个或多个的DBD分组(DDP),这时路由器处于交换状态。在DBD中包含邻居路由器的网络、链路信息摘要,路由器根据其中的序列号判断收到的链路状态的新旧程度。

7.当路由器收到DBD后,使用LSAck分组来确认DBD包,并将收到的LSDB与自身的相比较,如果收到的较新,则路由器向对方发出一个LSR请求,进入加载状态,对方会用LSU进行回应,LSU中包含详细的路由信息。

8.当对方提供了自身的LSA后,相邻路由器处于同步状态和完成邻接状态,在lan中路由器只与DR和BDR建立完全邻接关系,而与DRothers只建立双向邻接关系,此时的相邻路由器进入了Full状态,完成了信息同步。

三、OSPF的分区机制

OSPF路由协议可以使用在大型网络规模中,如要规模太大,路由器需要维持很大的链路状态作息,构建大的链路状态数据库存(LSDB),路由表要较大,影响工作效率,并且当网络中拓扑出现问题时,会引起大的路由波动,所有路由器要重建路由表,所以分区的概念被提出来。

设计者可以将整个网络分为多个区域,每个区域内部的路由器只需要了解本区域内部的网络拓扑情况,而不用掌握所有路由器的链路情况,这样LSDB就减小了很多,并且当其它区域的网络拓扑变化时,相应的信息不会扩散到本区域外,如变化后影响到其它区域,这时ABR才会生成LSA发往其它区域,这样大部分的拓扑变化被隐藏在区域内部,其它区域的自身并不需要明白这些,内部路由器只需维持本区域的LSDB即可,这样就减少了协议数据包,减轻路由器及链路的负载。

四、OSPF的分组类型

1.HELLO报文(Hello Packet)。最常用的一种报文,周期性的发送给本路由器的邻居。内容包括一些定时器的数值,DR,BDR,以及自己已知的邻居。

2.DBD报文(Database Description Packet)。两台路由器进行数据库同步时,用DD报文来描述自己的LSDB,内容包括LSDB中每一条LSA的摘要(摘要是指LSA的HEAD,通过该HEAD可以唯一标识一条LSA)。这样做是为了减少路由器之间传递信息的量,因为LSA的HEAD只占一条LSA的整个数据量的一小部分,根据HEAD,对端路由器就可以判断出是否已经有了这条LSA。

3.LSR报文(Link State Request Packet)。两台路由器互相交换过DD报文之后,知道对端的路由器有哪些LSA是本地的LSDB所缺少的或是对端更新的LSA,这时需要发送LSR报文向对方请求所需的LSA。内容包括所需要的LSA的摘要。

4.LSU报文(Link State Update Packet)。用来向对端路由器发送所需要的LSA,内容是多条LSA(全部内容)的集合。

5.LSAck 报文(Link State Acknowledgment Packet)。用来对接收到的LSU报文进行确认。内容是需要确认的LSA的HEAD(一个报文可对多个LSA进行确认)。

OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先)是一个内部网关协议(Interior Gateway Protocol,简称IGP),用于在单一自治系统(autonomous system,AS)内决策路由。与RIP相比,OSPF是链路状态路由协议,它在各方面具有较大的优势,虽然比较复杂,但其优越的工作机制却是网络规划中不可或缺的。

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