路由基礎(chǔ)詳解--OSPF路由協(xié)議
本文主要給大家講述了路由器使用時(shí)常用到的一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議--OSPF協(xié)議，并且針對(duì)它的特性特點(diǎn)，給出了具體的介紹，希望看過(guò)此文之后能對(duì)你有所幫助。
鑒于早期距離矢量協(xié)議所造成的諸多網(wǎng)絡(luò)問題，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者又開發(fā)了更新、更先進(jìn)的路由協(xié)議——鏈路狀態(tài)路由協(xié)議。OSPF路由協(xié)議就是一種鏈路狀態(tài)路由協(xié)議。隨著Internet技術(shù)在全球范圍的飛速發(fā)展，OSPF已成為目前Internet廣域網(wǎng)和Intranet企業(yè)網(wǎng)采用最多、應(yīng)用最廣泛的路由協(xié)議之一。作為一種鏈路狀態(tài)的路由協(xié)議，OSPF將鏈路狀態(tài)廣播數(shù)據(jù)包LSA（Link State Advertisement）傳送給在某一區(qū)域內(nèi)的所有路由器，這一點(diǎn)與距離矢量路由協(xié)議不同。運(yùn)行距離矢量路由協(xié)議的路由器是將部分或全部的路由表傳遞給與其相鄰的路由器。
OSPF路由協(xié)議也是一種IGP協(xié)議，它只能在工作在自治域系統(tǒng)內(nèi)部，不能跨自治域系統(tǒng)工作。對(duì)比距離矢量路由協(xié)議，OSPF路由協(xié)議具有快速收斂與適用范圍更廣的優(yōu)勢(shì)。
在大型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，如果每臺(tái)路由器都將自己學(xué)到的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的路由信息傳送更新的話，將會(huì)嚴(yán)重地占用帶寬資源，對(duì)于像榮新外企IT培訓(xùn)中心這樣以傳輸音頻、視頻為主的數(shù)據(jù)時(shí)，更會(huì)出現(xiàn)音頻、視頻傳輸?shù)牟涣鲿?。而OSPF路由協(xié)議很好地解決了這些問題。在剛剛開始工作的時(shí)候，首先和相鄰的路由器建立鄰居關(guān)系，形成鄰居表，然后互相交換自己所了解的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。路由器在沒有學(xué)習(xí)到全部網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫遣粫?huì)進(jìn)行任何路由操作的，因?yàn)檫@時(shí)候的路由表是空的。只有當(dāng)路由器學(xué)到了全部的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，建立了拓?fù)浔恚ㄒ卜Q鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)）之后，他們會(huì)使用最短路徑優(yōu)先（SPF）算法，從拓?fù)浔碇杏?jì)算出***路由。因?yàn)?，所有運(yùn)行OSPF路由協(xié)議的路由器都維護(hù)著相同的拓?fù)浔?，路由器可以自己從中?jì)算路由，所以這些路由器不需要周期性的發(fā)送路由更新包，這樣便有效地降低了帶寬的使用率。
提示：
使用OSPF協(xié)議對(duì)路由設(shè)備需要考慮，雖然OSPF路由協(xié)議對(duì)帶寬的占用降低，但是由于它需要針對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)做出計(jì)算，所以對(duì)路由器的硬件設(shè)施，包括CPU、內(nèi)存等都有較高的要求。
在運(yùn)行OSPF路由協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)里，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生了變化，例如，一條物理線路出現(xiàn)了故障。發(fā)現(xiàn)該變化的鄰居路由器會(huì)向其他路由器發(fā)送觸發(fā)的路由更新包——鏈路狀態(tài)更新包（LSU）。在LSU中包含了關(guān)于發(fā)生變化的網(wǎng)段信息，鏈路狀態(tài)通告（LSA）。接收到該更新包的路由器，會(huì)繼續(xù)向其他路由器發(fā)送更新，同時(shí)根據(jù)LSA中的信息，在拓?fù)浔砝镏匦掠?jì)算發(fā)生變化網(wǎng)段的路由。由于沒有對(duì)鏈路的保持時(shí)間，OSPF路由協(xié)議的收斂速度是相當(dāng)快的，這一點(diǎn)對(duì)于大型的網(wǎng)絡(luò)是非常關(guān)鍵的。
OSPF路由協(xié)議還可以把一個(gè)大型的網(wǎng)絡(luò)劃分區(qū)域，這點(diǎn)跟IS-IS相似，不同的是在OSPF中會(huì)有一個(gè)唯一的骨干區(qū)域。這樣對(duì)于路由信息的匯總起了很好的作用，對(duì)于設(shè)備的采用也可以根據(jù)其所在區(qū)域的位置選擇不同成本的設(shè)備，對(duì)工程成本有了很好的規(guī)劃。這種特性也使OSPF路由協(xié)議能夠在大規(guī)模的路由網(wǎng)絡(luò)中正常高效地工作。
1．鏈路
將運(yùn)行OSPF路由協(xié)議的路由器所連接的網(wǎng)絡(luò)線路稱為鏈路。
路由器會(huì)檢查其所連接的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，然后將該信息由自己的所有接口向鄰居傳送，這個(gè)過(guò)程稱為“泛洪（Flooding）”。運(yùn)行OSPF路由協(xié)議的路由器，由鄰居處得到關(guān)于鏈路的信息，并且將該信息繼續(xù)向其他鄰居傳送。
2．鏈路狀態(tài)
鏈路的工作狀態(tài)，是正常工作，還是發(fā)生故障，這些相關(guān)的信息稱為鏈路狀態(tài)。
在OSPF中，只需要發(fā)送鏈路狀態(tài)信息就可以確保對(duì)網(wǎng)絡(luò)的掌握。也是通過(guò)這種信息來(lái)交換學(xué)習(xí)路由信息。
3．區(qū)域
OSPF路由協(xié)議會(huì)把大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)劃分成多個(gè)小范圍的區(qū)域，以避免大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)所帶來(lái)的弊病，從而提高網(wǎng)絡(luò)性能。OSPF中區(qū)域的劃分是非常重要的內(nèi)容，很多公司的面試題都會(huì)涉及到這個(gè)方面，后面會(huì)具體了解OSPF。
4．鄰居
在同樣運(yùn)行OSPF路由協(xié)議的兩臺(tái)路由器物理直連時(shí)，就可以成為鄰居關(guān)系。只有成為了鄰居關(guān)系它們互相才能交換路由信息。當(dāng)線路出現(xiàn)問題時(shí)，可以通過(guò)查看鄰居狀態(tài)來(lái)排除故障。
5．鏈路開銷
OSPF路由協(xié)議通過(guò)計(jì)算鏈路的帶寬來(lái)計(jì)算***路徑的選擇。每條鏈路根據(jù)帶寬不同會(huì)有不同的度量值，這個(gè)度量值在OSPF路由協(xié)議中稱作“開銷（Cost）”。
10Mbps的以太網(wǎng)的鏈路開銷是10，16Mbps令牌環(huán)網(wǎng)的鏈路開銷是6，F(xiàn)DDI或快速以太網(wǎng)的開銷是1，2M串行鏈路的開銷是48，56KB串行線路的開銷為1785。
路由器將整條路徑的開銷相加，所得之和最小的值為***路徑。
6．鄰居表
與EIGRP、IS-IS一樣，OSPF路由協(xié)議也需要維系3張表。最基礎(chǔ)的就是鄰居表。
凡是與路由器同在OSPF路由協(xié)議中并且物理直連的路由器都會(huì)被收錄在該表中，只有形成了鄰居表，路由器才可能像其他的路由器學(xué)習(xí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
7．拓?fù)浔?/strong>
當(dāng)路由器建立了鄰居表之后，運(yùn)行OSPF路由協(xié)議的路由器會(huì)互相通告自己所了解的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣⑼負(fù)浔?。在一個(gè)區(qū)域里，所有的路由器應(yīng)該形成相同的拓?fù)浔?。只有建立了拓?fù)浔碇螅酚善鞑拍苁褂肧PF算法從拓?fù)浔砝镉?jì)算路由。
8．路由表
路由器依靠路由表來(lái)為數(shù)據(jù)包進(jìn)行路由操作。在運(yùn)行OSPF路由協(xié)議的路由器中，當(dāng)完整的拓?fù)浔斫⑵饋?lái)之后，路由器便會(huì)按照鏈路帶寬的不同，使用SPF算法從拓?fù)浔砝?jì)算出路由，記入路由表。
9．路由器標(biāo)識(shí)（Route ID）
路由器標(biāo)識(shí)不是為路由器起的名稱，而是路由器在OSPF路由協(xié)議操作中對(duì)自己的標(biāo)識(shí)。一般來(lái)說(shuō)，在沒有配置回環(huán)接口（Loopback Interface：一種路由器上的虛擬接口，它是邏輯存在的，路由器上并沒有這種物理接口，它是***開啟的。）時(shí)，路由器的所有物理接口上配置的***IP地址就是這臺(tái)路由器的標(biāo)識(shí)。如果在路由器上配置了回環(huán)地址接口，則不論回環(huán)地址上的IP地址是多少，該地址都自動(dòng)成為路由器的標(biāo)識(shí)。當(dāng)在路由器上配置了多個(gè)回環(huán)接口時(shí)，這些回環(huán)接口中***的IP地址將作為路由器的標(biāo)識(shí)。
在實(shí)際工程中，可能會(huì)遇到?jīng)]有設(shè)置Route ID的情況，由路由器默認(rèn)的***物理接口地址為Route ID，而這個(gè)接口并沒有連接任何設(shè)備，也就是Shut Down狀態(tài)，在這時(shí)不管這臺(tái)路由器的其他接口狀態(tài)如何，OSPF都將隨著Route ID的Shut Down而不啟動(dòng)。所以，在設(shè)置Route ID時(shí)一定要選用Loopback地址作為Route ID，因?yàn)檫@個(gè)地址是***不關(guān)閉的，而且***有完善的規(guī)劃。
10．LSA與LSU
路由器對(duì)某一條線路的狀態(tài)更新稱為L(zhǎng)SA，對(duì)一組鏈路的狀態(tài)更新稱為L(zhǎng)SU，LSU更新包里可包含多個(gè)LSA。
11．DR與BDR
當(dāng)幾臺(tái)路由器工作在同一網(wǎng)段上時(shí)，為了減少網(wǎng)段中路由信息的交換數(shù)量，OSPF路由協(xié)議定義了DR和BDR。負(fù)責(zé)收集網(wǎng)絡(luò)中的鏈路狀態(tài)通告，并將他們集中發(fā)給其他的路由器。BDR實(shí)際上是DR的備份，在DR本身沒有問題時(shí)，BDR并不工作，一旦DR出現(xiàn)了問題BDR就會(huì)接替DR的工作。在實(shí)際工程中，DR與BDR的概念應(yīng)用并不廣泛。
