OSPF基本原理和概念

news/2024/6/16 9:50:45/文章来源:https://blog.csdn.net/adminstate/article/details/137138504

文章目录

    • 背景知识
    • OSPF协议概述:
    • OSPF区域的表示
    • OSPF 骨干区域 –区域0
    • OSPF 非骨干区域 -非0区域
    • OSPF的五种区域类型
    • OSPF工作原理
    • OSPF 的报文类型
    • OSPF邻居表中的七个状态
  • 总结

背景知识

一台路由设备如何获取其他网段的路由,并加入到路由表中

  1. 直连路由 :接口配上地址,就会把此网段添加到路由表中
  2. 静态路由(含默认路由):手动配置 ip route-static 目标网段 掩码 下一跳
  3. 动态路由 :自动学习和分享

今天要将的是动态路由,动态路由产生的背景

随着企业的发展,网络的规模越来越大,网段的数量越来越多,公司内部的路由器的数量越来越多
为实现不同网络之间的互通,需要在路由器上配置大量的路由条目,工作量庞大并且随着网络扩展,后期管理难度增大
解决方案:
在路由器之间运行“动态路由协议”,让路由器之间自动的学习和分享彼此的路由表信息,每个路由器都独立的计算出一个去往目标网段的最优路由
动态路由协议的特点:

  1. 减少了后期网络管理任务,避免了人为的配置错误
  2. 在设备之间传输路由,会占用少量的网络带宽

动态路由协议的类型:
内部网关协议:在同一公司内部运行的路由协议,如RIP、ISIS、OSPF

  • RIP:最大支持15跳,不适合大型网络
  • ISIS: 之前只支持网络层的CLNP地址协议,目前通过扩展支持了网络层的IP协议,会在运营商网络出现,一般不会在企业网络出现
  • OSPF: 网红协议,目前最常用的路由协议

外部网关协议:在不同公司之间运行的路由协议,如BGP

  • BGP: 用于城市与城市之间,公司与公司之间的网关路由协议,用于传输大量的路由条目信息
    在这里插入图片描述

根据实现机制不同又可分为:

  • 距离矢量:RIP/BGP 直接分享路由条目
  • 链路状态:ISIS/OSPF 分享的是LSA,然后根据收到的LSA计算出最优的路由条目

OSPF协议概述:

OSPF:Open Shortest Path First开放式最短路径优先 协议

  • 应用在企业内部,属于公有标准协议,位于OSI模型第三层
  • OSPF的数据包,包含在IP头部后面,协议号为89
  • OSPF支持企业网络的层次化设计,将网络分为2层:骨干区域和非骨干区域
    在这里插入图片描述
    这里需要说明一下的是:AS表示的自治系统的意思,一个园区网,或者一个企业内的全部内网这样子,在一个 AS 内划分不同的区域。这里我们主要讲的是OSPF协议,即都是在同一个AS内,不涉及AS与AS之间的网络通信(外部路由器协议:BGP协议)。在遇到BGP协议时,会涉及AS的详细作用。

OSPF区域的表示

  • 通过十分制表示,例如区域 0、1、2、3等
  • 通过点分十进制表示,例如 区域 0.0.0.0、0.0.0.1、0.0.0.2等
    不管通过哪种表示方式,最终在查询配置时都以点分十进制进行展示

OSPF 骨干区域 –区域0

  • 区域号为0,表示的就是 “骨干区域”,即Backbone区域

OSPF 非骨干区域 -非0区域

  • 区域号不为0,表示的就是 “非骨干区域”也叫标准区域 ,即 Normal区域
  • 非骨干区域必须和骨干区域“直连”相连,才能实现 “区域之间的互通”

OSPF的五种区域类型

在这里插入图片描述
具体每种区域的作用,后边通过拓扑实验讲解

OSPF工作原理

  1. 建立OSPF邻居表 – 建立公路,只有建立的了邻居关系后,才能彼此传递
  2. 同步OSPF数据库 – 原料仓库
  3. 计算OSPF路由表 – 将原料制作为成品(路由条目)。具体就是 根据SPF(最短路径优先算法),计算出一条最优路径。
    :只有建立邻居表和同步数据库是需要发送报文的,而计算路由表时是不需要发生报文。

OSPF 的报文类型

一共有以下五种报文

  1. Hello报文 – 用于发现、建立、维护、和拆除OSPF邻居。
  2. 数据库描述报文(DD) – 用于发送OSPF数据库条目的简要信息,高效、稳定的实现数据库同步。
  3. 链路状态请求报文(LSR) – 用于请求自己数据库中没有的链路状态通告信息(LSA)。
  4. 链路状态更新报文(LSU)-- 用于回应LSR报文,其中包含的是详细的链路状态通告信息(LSA)。
  5. 链路状态确认报文(LSAck) – 用于对LSU报文确认,实现LSU的可靠传输。
    注意:第5种报文 是 LSAck,不是LSA。LSA是指的链路状态通告信息。

OSPF邻居表中的七个状态

OSPF邻居表中的7种状态

  1. down 关闭
  2. init 初始化
  3. 2-way 表示双向连接状态 (邻居关系状态)建立邻居表
  4. Exstart 准备同步
  5. Excharge 更新同步
  6. Loading 加载状态
  7. Full 表示完全邻接状态 (邻接关系状态) 建立邻居表 同步了LSA数据库现就看上面这两个状态
    :第三种和第七种是经常遇到的。

总结

  1. 路由器和网段较多时,动态协议效率更高
  2. 在企业内网,适应性和扩展性最强的动态路由协议是OSPF
  3. OSPF属于“网络层协议”,所以配置前,必须确保网络层的物理层和数据链路层是互通的
  4. OSPF支持将网络划分为骨干层和非骨干层,便于网络的扩展、排错和管理

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