本文小编围绕 ospf协议的作用是什么？ospf协议的特点是什么?？ospf协议是什么层协议？ospf协议的主要作用是什么？做一个相关介绍。本文共计5111个字，预计阅读时长18分钟。
问题描述
ospf协议是什么意思？该笔记将记录：OSPF 相关的概念及术语。
Router ID
解释：在 AS 中，唯一标识一台运行 OSPF 的路由器，以区分不同路由器（因此 Router ID 不能重复）。在 LSA 中，包含 Router ID 信息，用于区分 LSA 的来源。
格式：Router ID，任意，唯一，其值格式与 IP Address 格式类似。
配置：
1）手动指定（建议手动指定；其他方法并不能得到稳定的 Router ID 参数，会导致不确定性）
2）系统自动生成：
—- 使用 Loopback 中最大的 IP Address 作为 Router ID 参数；
—- 若未配置 Loopback 接口，则使用物理接口的最大 IP Address 作为 Router ID 参数；
OSPF Area
解释：OSPF Area（OSPF Domain），系列使用相同策略的连续 OSPF 网络设备所构成的网络。Area 是从逻辑上将设备划分为不同的组，每个 Area 用区域号（Area ID）来标识，以标识某个 OSPF 区域。
区域类型：
Area 0：骨干区；只有 Area 0 才是骨干区；
Area x：非骨干区；非骨干区要必须直接相连骨干区；（否则需要使用虚链路，这是不好的实践）
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如果 OSPF 没有划分区域，最这设备增多和网络增大，将出现诸多问题：
1）LSDB 越来越大，同时导致 OSPF 路由表规模增加，存储、内存等资源消耗增加；
2）LSDB 增大，导致路由计算变得困难；
3）当网络拓扑发生变化时，LSA 全域泛洪和全网 SPF 重计算也变的困难；
在划分 OSPF 区域后，将带来以下优势：
1）减小 LSA 泛洪的范围，有效地把拓扑变化的影响控制在区域内，以优化网络；
2）将 OSPF 划分为区域，能提高网络扩展性，能使 OSPF 支撑更大规模组网；
3）在区域边界路由器（ABR）能够进行路由汇总，减小路由表规模；
OSPF Router 在同个区域内的网络中泛洪 LSA 信息。为了确保每台路由器都拥有对网络拓扑的一直认证，LSDB 需要在 Area 内进行同步。
每个区域都维护一个独立的 LSDB；不同区域的 LSDB 是不同的；
在中小型企业中，我们通常使用单区域做网，并使用 Area 0 以保证以后的扩展性。
在大型企业网中，则分为多个区域。
IR, ABR, ASBR, BR
IR，Internal Router：区域内路由器；比如 RTF、RTD 等等；
ABR，Area Border Router：区域边界路由器，必须为骨干区与非骨干区之间的路由器；如图 RTA，RTB，RTC 路由器。
ASBR，AS Boundary Router：AS 的区域路由器，从其他区域引入路由；只要能够引入外部路由，便是 ASBR 设备；
BR，Backbone Router：鉴于 Area 0 为骨干区域，因此 RTA，RTB，RTC 也是骨干路由器；
OSPF Area ID
1）是个 32bit 的非负整数，按点分十进制的形式（与 IPv4 Address 格式相同）呈现。例如：Area 0.0.0.1；
2）缩写为十进制数：为了简便起见，我们也会采用十进制的 Area 1 形式来表示；Area 256 表示为 Area 0.0.1.0 表示；
OSPF Cost
解释：
1）与接口带宽相关 ⇒ 通过接口带宽，计算得到接口开销；
2）然后 OSPF 使用接口开销的累计值作为度量值：每个开启 OSPF 的接口，都会维护自身的 Cost 值。
3）我们经常说“路由开销”，这个说法是不准确的，实际这个开销是设备接口产生的，路由开销是这些开销的累计值。
接口开销值计算公式：默认接口开销 = 带宽参考值 / 接口带宽
1）带宽参考值：default=100Mbit/s；
—- 该带宽参考值能够进行修改，值越大越精准；
2）接口带宽：当前接口的带宽，取决与设备；
3）默认接口开销：若小于 1，则为 1 ⇒ 如果带宽参考值过小，按两个不同接口带宽会得到相同开销值（为 1）
接口开销值，除了计算得到，还能够进行手动设置：
1）修改带宽参考值，针对所有接口；为了保证一直性，通常需要修改所有设备；
2）修改路径开销值，针对特定接口，以控制数据选路；（常用）
累计开销值、路径开销：
1）笼统的说，一条 OSPF 路由的 Cost 值可理解为，是从目的网段到本路由器沿途所有路由信息入接口（数据报文出接口）的 Cost 值累加。
2）此外 LSA 在多个路由器之间传递时，其中的信息并不会被改变，路由器需要原始信息来计算路径。
路由器关系：邻居、邻接
OSPF在传递链路状态信息之前，需先建立 OSPF 邻居关系。发送 Hello 报文之后，两台设备发现彼此，成为邻居（Neighbor）关系。
当邻居关系建立后，两个路由器会进行一系列报文交互（DD LSR LSU LSAck），以完成 LSDB 同步。
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当 LSDB 同步完成，并开始独立计算路由时，这两台路由器形成邻接（Adjacency）关系。
OSPF Neighbor Table
OSPF Neighbor Table（邻居表），其中记录邻居关系：
1）OSPF 在传递链路状态信息之前，需要通过 Hello 报文来先建立 OSPF 邻居关系；
在华为设备中，使用 display ospf peer 来查看邻居关系；
OSPF LSDB Table, LSA
OSPF LSDB Table（LSDB），其中记录 LSA 信息：
1）记录自己的 LSA 信息；记录从邻居收到的 LSA 信息；同区域路由器的 LSDB 是相同的；
2）Type 表示 LSA 的类型；AdvRouter 标识发送 LSA 的路由器；
在华为设备中，使用 display ospf lsdb 来查看 LSDB 表：
display ospf lsdb OSPF Process 1 with Router ID 2.2.2.2 Link State Database Area: 0.0.0.0 Type LinkState ID AdvRouter Age Len Sequence Metric Router 4.4.4.4 4.4.4.4 608 36 8000000C 1 Router 2.2.2.2 2.2.2.2 609 36 8000000B 1 Router 1.1.1.1 1.1.1.1 607 36 8000000E 1 Router 3.3.3.3 3.3.3.3 608 36 8000000C 1 Network 10.0.12.3 3.3.3.3 608 40 80000006 0
OSPF Routing Table
OSPF Routing Table（协议路由表），其中记录 OSPF 路由：
1）通过 OSPF 协议学习而得到的路由表（此表是协议路由表，而非本地核心路由表）；
2）其包含 Destination、Cost、NextHop 等等指导转发的信息；
3）在华为设备中，使用 display ospf routing 查看 OSPF 路由表；
Network Type
（1）OSPF 网络类型是个非常重要的接口变量，该变量将影响 OSPF 在接口上的操作，比如 采用什么方式发送 OSPF 报文，所采用的 DD 格式，以及是否需要选举 DR、BDR 等等。（2）接口默认网络类型取决于接口所使用的链路层封装。（3）链路两端的 OSPF 接口网络类型必须一直，否则双方无法建立邻居关系（其实也能，需要奇技婬巧，还存在问题）
因为 OSPF 出现时间比较早，因此当时网络类型比较多，所以导致 OSPF 支持的网络类型也比较多。
在 OSPF 下，有四种网络类型（[Huawei-Interface]ospf network-type ?）：
BMA，Broadcast Multiple Access，广播式多路访问：
1）即 Broadcast 类型（多数情况是相同的），指允许多台设备接入的、支持广播的环，比如 以太网；
2）当接口采用 Ethernet 封装时，OSPF 在该接口上缺省采用 BMA 网络类型；
P2P，Point-to-Point，点到点：
1）在链路上只能连接两台网络设备的环境，比如 PPP、HDLC 网络；
2）当接口采用 PPP 封装时，OSPF 在该接口上缺省采用 P2P 网络类型；
NBMA，Non-Broadcast Multiple Access，非广播式多路访问：
1）NBMA 指允许多个网络设备接入，但不支持广播的环境；
2）帧中继（过时）、ATM 是 NBMA 类型（此时会出现 OSPF 的 Attempt 状态）；
P2MP，Point to Multi-Point，点到多点：
1）P2MP 相当于将多条 P2P 链路的一端捆绑得到的网络；
2）没有一种链路层协议会被缺省认为是 P2MP 网络类型。该类型必须由其他网络类型手动更改；
3）常用的做法是将非全连通的 NBMA 改为点到多点的网络；
DR and BDR
Designated & Backup Designated Router
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注意：在解释 DR 和 BDR 之前，需要先了解 OSPF 的网路类型。
问题描述
在 Multi-Access（MA、NBMA）中，Router 间需要建立邻接关系：
1）这便会导致网络存在过多的 OSPF 邻接关系，增加设备负担，也增加 OSPF 报文数量；
2）当拓扑发生变化时，网络的 LSA 泛洪会造成带宽的浪费和资源的损耗；
3）n*(n−1)/2 个邻接关系，管理复杂。
4）重复的 LSA 泛洪，造成资源浪费。
在 P2P 中，Router 间也需要建立邻接关系，但为点到点链路，所以无需选举 DR 与 BDR 关系；
解决方案
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因此，提出 DR（Designated Router）、BDR （Backup Designated Router）、DR Other 概念：
1）DR 负责在 MA 中建立和维护邻接关系并负责 LSA 的同步；
2）DR/BDR 与 DR Other 建立邻接关系，并交换链路状态信息；DR Other 间不直接交换链路状态信息。
3）当选举 DR 与 BDR 后，DR Othter 之间只需要保持邻居关系（停滞在 two-way 状态）。
4）BDR 会监控 DR 状态，以在 DR 发生故障时接替其角色；
5）DR Other 的路由信息会通过组播地址（224.0.0.6）发送给 DR 和 BDR 路由器，然后 DR 通过（224.0.0.5）向下发送路由信息。
选举（Election）依旧是本质：
1）DR 基于端口的 Router Priority 进行选举（高胜出），然后在根据 Router ID 选举（高胜出）；
2）非抢占式：当原始 DR 恢复后，不会抢占 DR 角色 ⇒ 不可抢占，即高优先级接入，并不会发生拓扑变化；
如果路由器的优先级全部设置为0，OSPF 将无法正常工作。
广播链路或者NBMA链路上DR和BDR的选举过程如下：
- 接口UP后，发送Hello报文，同时进入到Waiting状态。在Waiting状态下会有一个WaitingTimer，该计时器的长度与DeadTimer是一样的。默认值为40秒，用户不可自行调整。
- 在WaitingTimer触发前，发送的Hello报文是没有DR和BDR字段的。在Waiting阶段，如果收到Hello报文中有DR和BDR，那么直接承认网络中的DR和BDR，而不会触发选举。直接离开Waiting状态，开始邻居同步。
- 假设网络中已经存在一个DR和一个BDR，这时新加入网络中的路由器，不论它的Router ID或者DR优先级有多大，都会承认现网中已有的DR和BDR。
- 当DR因为故障Down掉之后，BDR会继承DR的位置，剩下的优先级大于0的路由器会竞争成为新的BDR。
- 只有当不同Router ID，或者配置不同DR优先级的路由器同时起来，在同一时刻进行DR选举才会应用DR选举规则产生DR。
不同网络类型中DR与BDR的选举操作
按需调整 OSPF 网络类型
OSPF的网络类型是根据接口的数据链路层封装自动设置的。
图中的路由器采用以太网接口互联，因此这些接口的网络类型缺省均为Broadcast。
每段链路实际上都是点对点链路，因此在链路上选举DR与BDR是没有必要的。
为了提高OSPF的工作效率，加快邻接关系的建立过程，可以把这些互联接口的网络类型都修改为P2P。
OSPF的网络类型是协议根据接口的数据链路层封装自动设置的，在图中，两台处于网络接入层的路由器AS-R1及AS-R2都通过双链路上联到核心层的路由器CO-R1及CO-R2。四台路由器都在各自接口上激活OSPF。由于这些路由器都是采用以太网接口互联，因此这些接口的网络类型缺省均为Broadcast，于是在邻居关系的建立过程中，OSPF会在每段以太网链路上选举DR及BDR。
然而，这实际上是没有必要而且浪费时间的（DR及BDR的选举过程涉及一个等待计时器，这增加了直连路由器形成邻接关系的时间），因为这些链路其实从逻辑的角度看都是点对点的连接，选举DR或BDR实在是画蛇添足。因此为了提高OSPF的工作效率，加快邻接关系的建立过程，可以把这些互联接口的网络类型都修改为P2P。
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