什么是OSPF链路状态路由协议

什么是OSPF链路状态路由协议？OSPF可适应于大规模网络组网，为了适应大型网络，OSPF在AS类划分多个区域。每个区域内部的OSPF路由器只维护所在区域的完整链路信息。

Area0是骨干区域，Area1和Area2是子区域

OSPF的路由器类型可分为：

区域边界路由器(ABR)：用来连接骨干区域和其他子区域的路由器。

自治边界路由器(ASBR)：用来连接所在AS与外部自治区域的路由器，可以连接采用非OSPF协议(比如RIP或EIGRP)管理的自治区域。

内部路由器：保存自己区域的链路状态信息。内部路由器又可分为指定路由器(DR)、非指定路由器(BDR)和其他路由器(DRother)。

其他路由器只与DR形成邻接关系(adjacency)，如果DR失效，那么BDR就顶上去工作。

Router ID及DR的选举

在OSPF区域内，用Router ID(RID)作为唯一标识区分每一个路由器。RID可以手工配置，也可以自动生成。如果没有指定RID，将按照如下逻辑自动生成一个RID：

首先选取所有Loopback接口上数值较大的IP地址作为RID;

如果没有配置Loopback接口，那么选取所有物理接口中数值较大的IP地址作为RID。

有了RID以后才能判断DR和BDR。DR和BDR可以手动选择，也可以自动选举。自动选举的逻辑是：

网段上RID较大的路由器被选为DR;

网段上RID第二大的路由器被选为BDR。

OSPF协议包

OSPF协议共有5种包类型：

OSPF包类型

Hello：用于建立和维护OSPF邻居关系;

DBD：用于向邻居发送链路状态数据库(LSDB)中LSA的摘要;

LSR：链路状态请求，用于向OSPF邻居请求链路状态信息;

LSU：链路状态更新，收到LSR后发送链路状态通告(LSA)，一个LSU可能包含一条或多条LSA;

LSAck：链路状态确认，确认收到LSU，LSU中的每个LSA需要分别确认。

邻接关系的建立

邻居关系的建立和维持都是靠Hello包完成的，一般Hello包以周期性的规律发送。邻接关系的建立可分为4个阶段：

邻居发现：发现直连链路上的OSPF路由器，建立双向关系。

协商主从关系：交换LSA摘要信息。

数据库同步：请求和发送完整的LSA信息。

进入完全邻接(full adjacency)阶段。

OSPF路由器状态

OSPF路由器在进入完全邻接阶段之前，通常要经历几个状态:Down: 初始化状态Init: 收到了Hello包，但是双向通信还没有建立起来Two-way: 双向会话建立ExStart: 信息交换初始态，本地路由器和邻居间建立主从关系，向邻居发送数据库描述包(DBD)Exchange: 信息交换状态，向邻居发送LSR用于请求新的LSALoading: 信息加载状态，本地路由器向邻居发送LSR用于请求新的LSAFull: 完全邻接状态,这种邻接出现在Router LSA和Network LSA中

总结

以OSPF为代表的链路状态路由协议，我们将工作原理总结如下：

每台路由器通过使用Hello报文与它的邻居之间建立邻接关系;

每台路由器向每个邻居发送链路状态通告(LSA)，也叫链路状态报文(LSP)。每个邻居在收到LSP之后，还要向它的邻居转发这些LSP(OSPF泛洪);

每台路由器要在数据库中保存一份它所收到的LSA的备份，所有路由器的数据库应该相同;

依照拓扑数据库每台路由器使用Dijkstra算法(SPF算法)计算出到每个网络的最短路径，并将结果输出到路由选择表中。