OSPF

jessy jessy #computer network#计算机网络学习博客

Introduction

Introduction

  • OSPF stands for Open shortest Path First

    OSPF是开放最短路径优先的意思。

  • Open standard protocol

    开放标准协议

  • It is a link State protocol

    它是链路状态协议

  • It uses a Shortest Path First (SPF) algorithm (Dijkistra algorithm)

    它使用最短路径优先（SPF）算法（Dijkistra算法）。

  • Metric is cost (reference BW [100Mb/s] / interface BW)

    指标是成本（参考BW[100Mb/s]/接口BW）。

  • Administrative distance is 110

    管理距离为110

  • It is a classless routing algorithm

    它是一种无类别的路由算法

  • It supports equal cost load balancing

    它支持同等成本的负载平衡

  • Introduces the concept of Area’s (reduce the amount of Link State Advertisements [LSA’s]

    引入区域的概念（减少链接状态广告[LSA]的数量

  • All routers have the same information

    所以路由都有相同的信息

  • Updates are sent using 224.0.0.5

    使用224.0.0.5发送更新。

动态路由协议类型

专有名词

Process ID

router ospf process-id命令是任何Cisco IOS OSPF配置的开始（16位值1-65,535）。它用于创建或修改一个现有的OSPF路由进程，并使用户进入OSPF路由器配置模式。进程ID - 允许一个路由器运行OSPF的多个实例。(例如，连接到3个不同客户的路由器）这些OSPF进程ID只在本地有意义，不必从一个OSPF设备到另一个匹配.

Router ID(RID)

router-id命令用来静态配置OSPF的路由器id；这个路由器id（RID）用来向OSPF网络中的其他设备识别OSPF设备。对于每个OSPF设备来说，这个路由器ID必须是唯一的；如果没有配置路由器ID，它将根据以下顺序被选择：最高的环回接口，最高的活动（向上/向上）物理接口。配置环回接口或使用router-id命令在OSPF实施中非常普遍，因为它使特定的OSPF设备的识别更容易。

Router Priority

在多接入网络中，具有最高优先级值的路由器被选为DR，作为LSA交换的中心点。优先级命令被分配到一个接口上。OSPF接口的默认优先级是1，其范围是0到255。0意味着该接口不参与DR的选举。

具有最高OSPF优先级的路由器将成为DR。默认情况下，所有路由器的优先级都是1。 如果出现平局，具有最高路由器ID的路由器赢得选举。具有第二高OSPF优先级或路由器ID的路由器将成为一个BDR。

AREA ID

在OSPF中，一个单一的自治系统（AS）可以被划分为较小的组，称为区域。这减少了网络上发送的链路状态广告（LSA）和其他OSPF开销流量的数量，并减少了每个路由器必须维护的拓扑数据库的大小。

Processing

三个大流程（宏观）

  1. Become Neighbours – Routers running OSPF on the same segment form neighbour relationships.

    成为邻居 - 同一网段上运行OSPF的路由器形成邻居关系。

    [PtP segment – Master/Slave, Broadcast segment - DR/BDR/Drother.]

    有Master/Slave - PPP

  2. Exchange database information – the neighbour routers exchange their LSDB data with each other using LSA’s.

    **交换数据库信息-**邻居路由器和其他路由器使用LSA‘s(link-state advertisements)交换他们的LSDB(Link states databse)数据

  3. Choose the best routes – each router adds the best routes to its routing table based on the results of running the SPF algorithm on the LSDB

    选择最好的路由-每个路由器根据在LSDB上运行SPF算法的结果，向其路由表添加最佳路由。

7大步骤（微观）

  • Down (No info has been exchanged or retained)

    Down (没有交换或保留信息)

  • Init (A hello packet has been received, but hasn’t gone to two way yet) )

    init (已收到一个hello数据包，但还没有进入双路) )

  • Two way (establishment of a bidirectional conversation between two routers)

    双向（在两个路由器之间建立双向对话）。

  • Exstart (first step of adjacency, decide on Master Slave)

    Exstart（邻接的第一步，决定主从）。

  • Exchange (exchange LSDB’s )

    Exchange（交换LSDB的）。

  • Loading (requests the most recent link-state advertisements (LSA’s) from its neighbour)

    Loading（请求其邻居提供最新的链接状态广告（LSA））。

  • Full (when the routers are fully adjacent, and the state appears in all router- and network-LSA’s)

    Full（当路由器完全相邻，并且该状态出现在所有路由器和网络LSA中时）

Proceesing detail

Become neighbour

  • R1发送Hello message 给R2

  • 建立邻居关系要满足的要求

  1. Area ID
  2. Subnet
  3. Hello and Dead interval
  4. Authentication
  5. Stub area flag
  6. Unique router ID(RID)

Hellow message Content

Hellow timer 默认10s

Dead interval默认40s

  • R2 发送Hello包含neighbor ID给R1，并R2进入初始化状态

  • R1直接从Down转变成2-way，因为R1已经知道了R2的RID和neighbourID

R1将R2列为邻居

  • R2收到R1的hello message后也知道R1的情况，将R1列为R2的邻居，从init变成2-way

DR’s and BDR’s 不再PtP中选出。

  • 选择DR和BDR

选择基于最高的OSPF priority, priority默认为1.

如果优先级相等，则通过RID来进行选择DR/BDR，RID越高则是DR。

路由器只会与DR或BDR成为邻居

2-way的邻居状态意味着他们都发送和接受彼此的hello，但之间并不交换路由信息。

  • 进入2-way之后就要交换路由器的LSDB了。

PtP link

进入2-way状态，准备交换LSDB，必须选择一个路由器将启动交换，这个是在Exstart state下完成的

Exstart state

根据RID选择Master或Slave，高RID的将会成为Master并启动进程并控制序列号。

Exchange Database Information

  • 选完Master和slave后进入Exchange状态

路由器开始相互发送LSA列表，这个过程叫做DBD(Database description)

  • 交换完LSA后进入loading

每个路由器将检查DBD，并请求任何如果它没有的信息（相当于updata）

通过路由器请求信息不仅仅是发送更新来防止循环。

  • 假如R2 有R1没有的信息，如有一个192.168.3.0，R1没有

在LSR(Link State Request)中R1请求LSA(Link State Advertisement )

  • R2回复并发送更新LSU

LSU- link State Update, R2向R1发送更新。

  • R1向R2 发送一个ACK

LSAck- link state Ack

  • R2也想要R1的DBD，重复以上过程

当然R2也会想要R1的192.168.1.0,所以重复以上过程。

Full

  • 当信息全部交换完成便变成full 状态

  • In the full state, the routers have full OSPF adjacency and identical LSDB’s.

    在完全状态下，路由器具有完整的OSPF邻接性和相同的LSDB。

  • They will continue to send and listen for Hello packets (every 10 seconds by default on an Ethernet interface, 30 sec on serial links) to maintain the neighbour adjacency

    他们将继续发送和收听Hello数据包（默认情况下在以太网接口上每10秒，在串行链路上每30秒），以保持邻居邻接

  • Every time a hello packet is received the dead timer (40 seconds by default) is reset back to 40 sec.

    每次收到hello数据包时，死计时器（默认情况下为40秒）都会重置为40秒。

  • If the Dead timer counts down to 0 and NO Hello message is received, the neighbour is removed.

    如果死计时器倒计时到0，并且没有收到Hello消息，则邻居将被删除。

  • The routers will continue to send LSA’s as the network changes to ensure each router has a complete and accurate map of the network (LSDB)

    随着网络的变化，路由器将继续发送LSA，以确保每个路由器都有完整准确的网络地图（LSDB）

Cisco command

Change reference Bandwidth

auto-cost reference-bandwidth 1000

Neighbour relationship

  • Command of ospf

sh ip ospf int brief告诉我自己的信息

sh ip ospf neighbors告诉我邻居的信息

死亡计时器从40s开始倒计时，收到hello message则重置。

Full state

Example of cisco

OSPF Area

Internal Routers

Area Border Router

Backbone Routers

intra-area route

interatea route

Autonomous system boundary router