详解OSPF协议原理一
开放式最短路径优先OSPF（Open Shortest Path First）是IETF组织开发的一个基于链路状态的内部网关协议（Interior Gateway Protocol）。OSPF 协议基于链路状态技术，不同于传统Internet 路由协议（如 RIP）中使用的基于距离矢量的算法。OSPF引入了一些新概念，如可变长度子网掩码(VLSM) 、路由汇总等
SPF优点：
（1）OSPF 适合在大范围的网络：OSPF 协议当中对于路由的跳数，它是没有限制的，所以 OSPF协议能用在许多场合，同时也支持更加广泛的网络规模。只要是在组播的网络中，OSPF协议能够支持数十台路由器一起运作。
（2）组播触发式更新：OSPF协议在收敛完成后，会以触发方式发送拓扑变化的信息给其他路由器，这样就可以减少网络宽带的利用率；同时，可以减小干扰，特别是在使用组播网络结构，对外发出信息时，它对其他设备不构成其他影响
（3）收敛速度快：如果网络结构出现改变，OSPF 协议的系统会以最快的速度发出新的报文，从而使新的拓扑情况很快扩散到整个网络；而且，OSPF 采用周期较短的 HELLO 报文来维护邻居状态。
（4）以开销作为度量值：OSPF 协议在设计时，就考虑到了链路带宽对路由度量值的影响。OSPF 协议是以开销值作为标准，而链路开销和链路带宽，正好形成了反比的关系，带宽越是高，开销就会越小，这样一来，OSPF选路主要基于带宽因素。
（5）OSPF协议的设计是为了避免路由环路：在使用最短路径的算法下，收到路由中的链路状态，然后生成路径，这样不会产生环路。
OSPF整体拓扑
? OSPF把自治系统划分成逻辑意义上的一个或多个区域,所有其他区域必须与区域0相连。区域0称为骨干区域。
路由器类型：
区域内路由器（Internal Router）：该类设备的所有接口都属于同一个OSPF区域。
区域边界路由器ABR（Area Border Router）：该类路由器可以同时属于两个以上的区域，但其中一个接口必须在骨干区域。ABR用来连接骨干区域和非骨干区域，它与骨干区域之间既可以是物理连接，也可以是逻辑上的连接。
骨干路由器（Backbone Router）：该类路由器至少有一个接口属于骨干区域。所有的ABR和位于Area0的内部路由器都是骨干路由器。
自治系统边界路由器ASBR（AS Boundary Router）：与其他AS交换路由信息的路由器称为ASBR。ASBR并没有特定的位置要求，它可能位于普通的区域，也可能是ABR。**只要一台OSPF路由器引入了外部路由的信息，它就成为ASBR。
OSPF支持的网络类型
? 广播类型：数据链路层是Ethernet
? 点对点P2P类型：数据链路层是点到点
? NBMA类型：数据链路层是帧中继
? 点到多点P2MP类型：手工配置
点到点类型：
当链路层协议是PPP、HDLC时，缺省情况下，OSPF认为网络类型是P2P。
在该类型的网络中，以组播形式（224.0.0.5）发送协议报文（Hello报文、DD报文、LSR报文、LSU报文、LSAck报文）。
广播类型：
当链路层协议是Ethernet、FDDI时，缺省情况下，OSPF认为网络类型是Broadcast。
在该类型的网络中，通常以组播形式发送Hello报文、LSU报文和LSAck报文。
○ 224.0.0.5的组播地址为OSPF路由器的预留IP组播地址；
○ 224.0.0.6的组播地址为OSPF DR的预留IP组播地址。
○ 以单播形式发送DD报文和LSR报文。
NBMA类型（Non-broadcast multiple access）：
当链路层协议是ATM或FR时，缺省情况下，OSPF认为网络类型是NBMA。（NBMA方式要求网络中的路由器组成全连接）
在该类型的网络中，以单播形式发送协议报文（Hello报文、DD报文、LSR报文、LSU报文、LSAck报文）。
点到多点P2MP 类型（Point-to-Multipoint）
没有一种链路层协议会被缺省的认为是Point-to-Multipoint 类型。点到多点必须是由其他的网络类型强制更改的。常用做法是将非全连通的NBMA改为点到多点的网络，例如只使用PVC的不完全连接的帧中继网络。
在该类型的网络中以组播形式（224.0.0.5）发送Hello报文，以单播形式发送其他协议报文（DD报文、LSR报文、LSU报文、LSAck报文。
在广播类型或NBMA网络中会选举DR和BDR
DR/BDR的作用
? 减少邻接关系的数量，从而减少链路状态信息交换的次数。DRother只与DR/BDR建立完全邻接关系。DR与BDR之间建立完全邻接关系。
? DR产生网络LSA来描述NBMA网段或者广播网段信息。
DR/BDR选举规则
? DR/BDR由OSPF的Hello协议选举，选举是根据端口的路由器优先级（Router Priority）进行的。
? 如果Router Priority被设置为0，那么该路由器将不允许被选举成DR或者BDR。
? Router Priority越大越优先。如果相同，Router ID大者优先。
? DR/BDR不能抢占。
? 如果当前DR发生故障，当前BDR自动成为新的DR，网络中重新选举BDR；如果当前BDR发生故障，则DR不变，重新选举BDR。
报文类型：
Hello报文
? 用于建立和维护邻居关系
DD报文
? 描述本地LSDB的摘要信息，用于两台路由器进行数据库同步
LSR报文
? 用于向对方请求所需的LSA
? 路由器只有在OSPF邻居双方成功交换DD报文后才会向对方发出LSR报文
LSU报文
? 用于向对方发送其所需要的LSA
LSAck报文
? 用来对收到的LSA进行确认
OSPF报文直接运行于IP之上，IP协议字段号为89。
OSPF有五种报文类型，但是OSPF报文头部格式都是相同的。
除Hello报文外，其它的OSPF报文都携带LSA信息。
报文头部：
? Version：OSPF协议号，应当被设置成2。
? Type：OSPF报文类型，OSPF共有五种报文。
? Packet length：OSPF报文总长度，包括报文头部。单位是字节。
? Router ID：生成此报文的路由器的Router ID。
? Area ID：此报文需要被通告到的区域。
? Checksum：是指一个对整个数据包(包括包头)的标准IP校验和。
? AuType：验证此报文所应当使用的验证方法。
? Authentication：验证此报文时所需要的密码等信息。
验证一个OSPF报文头部是否合法包括：
? 1.Version必须为2；
? 2.Area ID应当满足以下两种情况之一：
○ 和接收端口所属区域的Area ID一致；
○ 和接收端口所属区域的Area ID不一致，但是值为0，表示该报文属于骨干区域，而且是在一个虚连接上发送的；
? 3.AuType字段必须与该区域配置的Autype一致；
? 4.Authentication为验证信息，内容与AuType字段相关。
? 只有通过验证的OSPF报文才能被接受，否则将不能正常建立邻居关系。
? VRP支持两种验证方式：区域验证方式和接口验证方式。当两种验证方式都存在时，优先使用接口验证方式。
