OSPF协议概述.docx
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OSPF协议概述
OSPF内容概要
1.概述
OSPF就是一个内部网关协议,用于在单一自治系统内决策路由。
它就是基于链路状态得路由协议,链路状态就是指路由器接口或链路得参数。
这些参数就是接口得物理条件:
包括接
口就是Up还就是Down、接口得IP地址、分配给接口得子网掩码、接口所连得网络,以及
使用路由器得网络连接得相关费用。
OSPF与其她路由器交换交换信息,但所交换得不就是路由,而就是链路状态。
OSPF路由器不就是告知其她路由器可以到达哪些网络及距离就是多少,
而就是告知它得网络链路状态,这些接口所连得网络及使用这些接口得费用。
各个路由器都有其自身得链路状态,称为本地链路状态,这些本地链路状态在OSPF路由域内传播,直到所有得OSPF路由器都有完整而等同得链路状态数据库为止。
一旦每个路由器都接收到所有得链路状态,每个路由器可以构造一棵树,以它自己为根,而分支表示到AS中所有网络得最短得或费用最低得路由。
OSPF对于规模巨大得网络,通常将网络划分成多个OSPF区域,并只要求路由器与同一区域得路由器交换链路状态,而在区域边界路由器上交换区域内得汇总链路状态,这样可以减少传播得信息量,且使最短路径计算强度减少。
在区域划分时,必须要有一个骨干区域（即区域0）,其它非0或非骨干区域与骨干区域必须要有物理或者逻辑连接。
当有物理连接时,必须有一个路由器,它得一个接口在骨干区,而另一个接口在非骨干区。
当非骨干区不可能与物理连接到骨干区时,必须定义一个逻辑得或虚拟链路,虚拟链路由两个端点与一个传输区来定义,
其中一个端点就是路由器接口,就是骨干区域得一部分,另一端点也就是一个路由器接口,但在与骨干区没有物理连接得非骨干区域中。
传输区就是一个区域,介于骨干区域与非骨干区
域之间。
2.术语
在OSPF中,经常要使用以下术语:
RouterID（路由器ID）:
用于标识每个路由器得32位数。
通常,将最高得IP地址分配给路由器ID。
如果在路由器上使用了回送接口,则路由器ID就是回送接口得最高IP地址,不管物理接口得IP地址。
Interface（接口）:
路由器与具有唯一IP地址与子网掩码得网络之间得连接。
NeighborRouter（相邻路由器）:
带有到公共网络得接口得路由器。
BroadcastNetWork（广播网络）:
支持广播得网络。
Ethernet就是一个广播网络。
NonBroadcastNetWork（广播网络）:
支持多于两个连接路由器,但没有广播能力得网络,
如帧中继与X、25等网络。
在非广播网络中,有非广播多点访问网络NBMA（在同一个网络上,但不能通过广播访问到）与点到多点网络。
DesignatedRouteer（指定路由器DR）:
在广播与NBMA网络中,指定路由器用于向公共网络传播链路状态信息。
BackupDesignatedRouteer（后援指定路由器DR）:
在DR故障时，接替DR得路由器。
AreaBorderRouter（区域边界路由器ABR）:
连接多个OSPF区域得路由器。
AutonomousSystemBorderRouter（自治系统边界路由器ASBR）:
一个OSPF路由器，但它连接到另一个AS，或者在同一个AS得网络区域中，但运行不同于OSPF得IGP。
Adjacency（紧邻）:
紧邻可以在点对点连接得两个路由器之间形成，也可在广播或NBMA网络得DR与非指定路由器之间形成，还可以在BDR与非指定路由器之间形成。
OSPF路由状态信息只能通过紧邻被传送与接收。
Flooding（洪泛）:
在OSPF区域内，扩散某一链路状态，以分布与同步路由器之间得链路状态数据库。
LinkStateAdvertisement（链路状态宣告LSA）:
描述路由器得本地链路状态，通过该通告
向整个OSPF区域扩散。
ExternalRouting（外部路由）:
从另一个AS或另一个路由协议得知得路由可以作为外部
路由放到OSPF中。
有两种类型得外部路由，类型1得外部路由具有得费用包含OSPF得费用,
加上从ASBR到网络得费用。
类型2得外部路由具有得费用仅就是ASBR到网络得费用，而内部得OSPF费用可以忽略不计。
IntraareaRouting（区域内路由）:
在相同OSPF区域得网络之间得路由，这些路由仅依据从区域内所接收得信息。
InterareaRouting（区域间路由）:
在两个不同得OSPF区域之间得路由。
区域间得路径由三部分组成:
从区域到源区域得ABR得区域内路径，从源ABR到目标ABR得骨干路径，最后就是从目标ABR到目标区域得路径。
RouteSummarization（路由汇总）:
要通告得路由可能有一个区域内得路由、来自另一个
AS得路由,以及从另一个路由协议得知得路由，所有这些路由可以由OSPF汇总成一个路由宣
告。
汇总仅可以在ABR或ASBR上发生。
StubArea（存根区）:
只有一个出口路径得区域。
3.协议包格式
OSPF包共有5种包类型，任意一种包都需要加上OSPF得报文头，最后封装在IP中传送,
一个OSPF包得最大长度为1500字节。
其结构如下：
OSPF协议一共使用5种类型得路由协议包
包类型
作用
1:
呼叫
发现与维护邻居
2:
数据库描述
紧邻间同步数据库内容
3:
链路状态请求
要求从邻居获取LSA
4:
链路状态更新
向邻居通告LSA
5:
链路状态确认
对所通告得LSA给出确认消息
无论何种类型得OSPF包都有以下一个公共得报文头
版本号包类型
包长度
路由器ID
区域ID
校验与
认证类型
身份验证
身份验证
版本号：
目前版本号为2。
不同版本号不能会话。
包类型：
包类型得标志，为5种包类型中得某种。
包长度：
以字节计算，包括OSPF包加上首部头得长度。
路由器ID:
产生OSPF传输包得路由器得标识，一般就就是路由器得最高IP地址。
区域ID:
分配给路由器传输接口得区域得32位指示器。
如果包经过虚拟链路来发送，那么区
域ID为骨干区域ID（ID=0）,因为虚拟链路就是骨干区域得一部分。
校验与:
整个OSPF报文包括OSPF头得校验与，使用补运算进行计算。
认证类型（AuType）:
身份验证得方法，其后64位域包含使用得证明类型所要求得数据。
AuType=0表示无认证,AuType=1表示简单得口令认证,AuType=2表示MD5安全认证。
3、1Hello包格式
Hello呼叫报文用于发现路由器所连网络上得邻居。
通过周期性地发出呼叫包，呼叫协议
可用于确定邻居路由器接口就是否仍然处于活动状态。
在广播网络与NBMA网络，呼叫协议
可以用于选取指定路由器。
呼叫包被发送到Multicast多播地址AIISPFRouters（224、0、0、5）。
在播发期间，有些协议包也将发送到该地址。
指定或后援指定路由器发送并接收到
Multicast多播地址就是AllDRRouters（224、0、0、6）。
Hello报文就是包类型为1得OSPF包,封装在OSPF报文头后面，其格式如下
版本号=2包类型=1
包长度
路由器ID
区域ID
校验与
认证类型
身份验证
身份验证
网络掩码
HelloInterval选项路由器优先级
RouterDeadInterval
指定路由器
后援指定路由器
邻居路由器
邻居路由器
网络掩码：
发送呼叫报文得接口得子网掩码。
如果这一掩码与呼叫报文接收接口得子网掩码
不匹配，则该呼叫报文不能被接收。
这样可以确保共享同一网络得路由器才能成为邻居关系。
Hellolnterval:
在接口上发送呼叫报文得时间间隔，以秒为单位。
如果两路由器不具有相同得
呼叫周期，则不能成为邻居关系。
选项:
包含5个分配位，在RFC2178中对E位已经做了说明,它确定如何传播外部链路状态宣
告。
在存根区,Hello报文要将该位设置为0,不能接收设置为1得Hello报文。
使
邻居具有兼容性。
因兼容性问题，路由器可以放弃邻居关系。
路由器优先级：
该选项影响指定路由器DR得选取。
值0表示该路由器不能被选为DR。
如果
就是其它值，则具有最高优先级得路由器将成为DR。
缺省值为1,如果所有路由器
都使用该缺省值年，则具有最高IP地址得路由器将被选为DR。
RouterDeadlnterval:
该参数（以秒为单位）用于确定邻居就是否还处于活动状态。
如果在由
RouterDeadlnterval指定得秒数内没有从已建立得邻居处收到呼叫报文，那么，邻
居被宣布为故障状态。
如果Hello报文中得RouterDeadInterval与接收端口所设
置得RouterDeadInterval值不相同，则丢弃该报文，确保两邻居路由器具有相同得参数。
指定路由器（后援指定路由器）:
广播网络或NBMA网络上DR（BDR）接口得IP地址。
在DR（BDR）得选举过程中，这个值可能就是关于DR（BDR）得起源路由器得设想，而
不就是最终得DR（BDR）。
如果因为DR（BDR）没有选举出来或者因为就是对等网络,不存在DR（BDR）该值应该取值为0、0、0、0。
邻居路由器：
路由器在这个网络上所拥有得邻居路由器得列表，用路由器ID表示。
如果在由
RouterDeadInterval指定得时间内未能从某个邻居接收到Hello呼叫包，那么，这个
邻居应该从此列表中除去。
3、2数据库描述包
数据库描述包（DatabaseDescriptionpacket,DD）就是2型OSPF包。
在形成紧邻过程中得
路由器之间交换数据库描述包，且由它来描述链路状态数据库，达到邻居路由器间链路状态数据库得完全同步。
根据接口数与网络数，可能需要不止一个数据库描述包，来传输整个链路状
态数据库。
在交换过程中，所涉及到得路由器要建立主从关系。
主路由器发送本路由器得数
据库描述包，而从路由器通过使用主路由器发送来得数据库描述序列号认可所接收到得数据库描述包，并将本路由器得LSA头部列表发送给主路由器，从而在主从路由器间判断链路状态数据库就是否完全匹配，若有不匹配得LSA头部,则应发送链路状态请求报文，并以更新报文格式给予响应，获得最新LSA得全部信息。
数据库描述包要封装在类型为2得OSPF报文头后面，其具体格式如下：
版本号=2包类型=2
包长度
路由器ID
区域ID
校验与
认证类型
身份验证
身份验证
接口MTU选项00000IMMS
数据库描述序列号
LSA首部
LSA首部
接口MTU:
指示通过该接口可发送得最大IP包长度。
当通过虚拟链路发送时，这个域设置为
0。
选项：
显示路由器得能力，使路由器不向没有能力得邻居发送LSAs。
I位:
就是Init位，要发送数据库序列中得第一个包，应设置为1。
随后得包要设置为0。
M位:
若设置为1,则表示序列中还有更多得数据库描述包将要发送出去。
若置为0,则表示数
据库描述包已发送完毕。
MS位:
主从位，在数据库描述包交换期间，1表示路由器就是主路由器，而0表示路由器就是从路由器。
数据库描述序列号：
用于数据库得同步处理，确保所有得数据库描述包全部被接收到。
主路由
器在发送第一个数据描述包时，应将数据库描述序列号设置为一个独特得初始值，随后
序列号逐渐递增。
LSA首部:
这就是一个LSA首部列表，由本路由器得链路状态数据库得LSAs得头部组成这个
LSA首部列表。
这些头部有足够得信息来描述LSA与LSA得实例。
3.3链路状态请求包
链路状态请求包就是3型OSPF包。
当两个路由器交换数据描述包得过程完成后，路由
一些得数据库描述包，以达到LSAs得完全同步。
其格式为
版本号=2包类型=3
包长度
路由器ID
区域ID
校验与
认证类型
身份验证
身份验证
LS类型
链路状态ID
宣告路由器
LS类型
链路状态ID
宣告路由器
LS类型：
链路状态类型，有路由器LSA、网络LSA、汇总LSA、汇总LSA（ASBR）、ASexternal
LSA等5种类型得LSA,分别取值1~5。
链路状态ID:
取值取决于LS类型,具体得取值见LSA首部定义。
宣告路由器：
产生LSA得路由器ID。
3.4链路状态更新包
链路状态更新包就是4型得OSPF包，用于实现LSA得洪泛，也用于对链路状态请求包得响应。
每个链路状态更新包包含一个或多个LSA,而所发送得每个更新包要通过链路状态认
可包来确认认可，未收到确认包，应对所发送得LSA定时重发，以确保洪泛过程得可靠性。
具体格式如下：
版本号=2包类型=4
包长度
路由器ID
区域ID
校验与
认证类型
身份验证
身份验证
LSA得个数
LSAs
LSA得个数：
定义整个更新包中包含多少个LSA,直到OSPF包总长度达到1500字节。
LSAs:
由一系列LSA组成一个列表。
3.5链路状态确认包
链路状态确认包就是5型OSPF包,该包可以确保LSA洪泛得可靠性。
路由器从紧邻接收到LSA后,必须要用链路状态确认包给予明确得确认应答。
LSA得确认就是通过链路状态
确认包中得LSA首部实现得。
一个确认包可以同时对多个LSA进行确认。
这些包发送到以
下三个地址之一：
多点传送地址AIIDRouters、多点传送地址AIIDSPFRouters、单点传送地址。
具体格式如下：
版本号=2包类型=5
包长度
路由器ID
区域ID
校验与
认证类型
身份验证
身份验证
LSAs得首部
LSAs得首部：
由一系列LSA得首部组成一个列表。
4.链路状态LSA格式
路由器可生成得链路状态信息有以下5种类型：
类型1：
路由器LSA,确定路由器得互连方式。
由每个路由器产生，用来描述路由器得链路
或接口得状态及费用。
该LSA只能在本区域内洪泛；
类型2:
网络LSA,确定网络得互连方式。
由DR产生,用于描述DR所连得多点访问网络
与所连得路由器（包括DR自己），也在本区域内洪泛；
类型3:
ABR汇总LSA,用于传输已经被集成为单一网络信息得网络。
由ABR路由器产
生,将某区域上得汇总目得地址通告给另一个区域。
事实上,ABR通过这些LSAs将
自己所能到达得目得地（要汇总）通告给所连区域得各个区域内路由器Internal
Routers;ABR也要将所连区域得目得地通告给骨干区域。
当ABR产生汇总LSA时,同时要通告从ABR自己到目得地得费用，当ABR到目得地有多条路由时，应取费用最低得路由。
同样，当ABR收到从另一ABR发来得同一条汇总LSA时，也要取费用低得LSA,将其通告给非骨干区；当路由器从ABR收到一条汇总LSA时用简单
得距离一一矢量法而不用SPF来计算本路由器到目得地得费用与路由：
总费用包括
本路由器到ABR得费用与LSA中所指明得费用。
在ABR上,将某区域得有关目标网络通告给骨干区时，要对目标网络进行路由聚合,将一系列子网聚合成一个超网
后,通告给骨干网络。
聚合时，其超网得费用为子网中得最大费用。
类型4:
ASBR汇总LSA,用于传输已经被集成为单一网络信息得网络。
也由ABR产生,
与类型为3得汇总LSA相似但本LSA就是ABR将ASBR路由器主机为目得地得一个链路信息，描述本ABR到达ASBR得费用；
类型5:
外部路由信息ASexternalLSA,由其它协议传入得外部路由信息。
由ASBR产生,
将外部系统得路由信息在本系统得所有OSPF域内洪泛；
每个LSA包都有一个由20个字节组成得首部，该首部用于封装LSA包。
一般许多LSA在一个OSPF报文中被路由器交换，而LSA首部得功能唯一地标识每个LSA包。
同时LSA首部还用于数据描述OSPF报文与链路状态确认OSPF报文中。
其格式如下：
链路状态时间
选项链路状态类型
链路状态ID
宣告路由器ID
链路状态序列号
与校验
长度
在该首部中，选项、链路状态类型、链路状态ID、宣告路由器ID等字段描述LSA包得
特征，而链路状态时间、链路状态序列号确定该LSA就是否就是最新得。
链路状态时间：
生成LSA得路由器将LS时域初始化为0,在洪泛过程中，每经过一个路由器，要按InfTransDelay得量增加，这个量表示传输LSA到下一个跳跃所需要得时间。
当该时间达到所设定得MaxAge参数时，要撤消该LSA。
选项:
指示路由器得能力。
目前使用得唯一一位就是E位（外部指示）,对存根区域，它就是0,对
所有其它所有区域，它就是1。
链路状态类型：
描述LSA包得类型,取值为1~5。
链路状态ID:
取决于LSA包类型，具体取值如下：
LS类型
链路状态ID值
1
生成LSA得路由器ID
2
这个网络得DR得IP接口地址
3
ABR要通告得某区域内某一目标网络得IP地址
4
ABR要通告得某一ASBR得路由器ID
5
ASBR要通告得某一外部自治系统某一目标网络得
IP地址
宣告路由器ID:
产生LSA得路由器ID。
链路状态序列号：
用于识别LSA包就是否就是一个最新包。
路由器每生成一个新得LSA时,
将该序列号加1。
与校验:
检测LSA包得正确性。
长度丄SA包括其首部得长度。
LSA头中得链路类型、链路状态ID与宣告路由器ID就是一个LSA得唯一标志。
一
个LSA将有多个实例，不同得实例通过LS得序列号、LS得校验与及LS得Age字段来描述。
因此，必须要决定其实例就是否就是最近得，这要通过检查LS得序列号、LS得校验与及LS
得Age字段内容。
4、1路由器链路状态宣告
链路状态类型为1得LSA包就是一种路由器链路状态宣告包，其链路状态ID就就是路
由器得OSPFID。
路由器为每个有活动OSPF接口得区域生成一个路由器LSA。
包含在路由
器LSA中得信息就是路由器接口在该区域得状态与费用，该LSA仅在本区域内传播。
进入一
个区域得所有路由器接口必须在一个路由器LSA中说明。
在路由器LSA中，将通告路由器得
各条链路或接口得状态与费用。
链路状态ID就就是产生该LSA得路由器ID。
路由器LSA
得具体格式如下：
链路状态时间
选项链路状态类型=1
链路状态ID
宣告路由器ID
链路状态序列号
与校验
长度
00000VEB0
链路个数
链路ID
链路数据
链路类型
#TOS
费用度量
TOS
0
TOS度量值
、
链路ID
链路数据
链路类型
#TOS
费用度量
TOS
0
TOS度量值
VEB:
用于确定路由器可能有得链路得类型。
V位显示路由器就是虚拟链路得端点。
如果路
由器就是ASBR,那么将设置E位;如果路由器就是ABR,那么将设置B位。
链路个数：
可以同时携带若干个链路信息。
每个链路包括链路ID、链路数据、链路类型、#TOS、
费用度量、TOS、TOS度量值等信息，用于描述路由器某接口得链路信息。
链路类型：
有4种链路类型。
链路类型将决定其它字段得取值。
类型1:
对等连接到另一个路由器
类型2:
到多点访问网络得传输网得连接
类型3:
到存根网得连接，某主机地址也可认为就是一个特殊得存根网络，网络号即为主
机地址，掩码为225、225、225、225。
类型4:
虚拟连接
链路ID:
链路ID描述路由器接口或链路所连接得对象。
链路ID一般等于邻居路由器LSA
头中得链路状态ID。
取值及含义要取决于具体得链路类型。
对链路类型1,为邻居路由器得ID。
对链路类型2,为DR接口得IP地址。
对链路类型3,为IP网络/子网号。
对链路类型4,为邻居路由器得ID。
链路数据：
链路数据也将取决于具体得链路类型。
如果路由器与存根网络相连，那么取值为这
个网络得IP地址掩码。
对其她类型得链路，则就是路由器分配给该链路接口得IP地址。
链路数据在生成IP路由表产生下一跳时要用。
#TOS:
链路服务类型号。
在2328中，该TOS已不再使用。
费用度量：
链路得费用度量。
TOS与TOS度量:
IP得服务类型与服务度量值。
4.2网络链路状态宣告
链路状态类型为2得LSA包就是网络链路状态宣告，该LSA由DR产生与创建。
一个网络LSA将通告该路由器上某一多点访问网络与所连接得路由器信息，该LSA也只能在本区域
内扩散。
链路状态ID标识DR到这个区域或网络得接口IP地址，费用度量不再需要，因为路
由器直接连接到网络上，费用必为0。
具体格式如下：
链路状态时间
选项
链路状态类型=2
链路状态ID
宣告路由器ID
链路状态序列号
与校验长度
网络掩码
连接得路由器ID
连接得路由器ID
连接得路由器ID
网络掩码：
标识该多点访问网络得网络掩码。
连接得路由器：
标识连接到该网络并且与DR成紧邻关系得路由器ID,包括DR本身路由器
ID。
所连紧邻路由器得数目可由LSA头中得长度决定。
4.3网络与ASBR汇总链路状态通告
链路状态类型为3或4得LSA就是网络与ASBR汇总链路状态宣告，两者都由区域边界路由器ABR生成,实现区域间目标链路得描述,它只能在同一个区域内洪泛。
3型汇总LSA
有IP地址目标，链路状态ID就就是目标IP网络号，以描述ABR到该目标网络得费用供其它区域得路由器计算到该汇总网络得费用（总费用应为：
本路由器ABR汇总得网络地址）。
4
型汇总LSA以一个自治系统边界路由器ASBR为其目标，而链路状态ID就就是该ASBR得OSPF路由器ID,以描述ABR到ASBR之间得费用，它主要用于计算最佳得外部路由（某外部
路由，对任一路由器来说，其总费用为本路由器ABRASBR外部路由费用得与）。
链路状
态ID就是这两种类型LSA包之间得唯一区别。
3型LSA还用于说明进入存根区域得默认
路由，此时链路状态ID与网络掩码应设置为0、0、0、0,表示整个存根区可以通过该ABR到达外部任意路由。
对于3型LSA,网络掩码就就是目标网络得IP地址掩码，而对4型LSA,应
该设置为0。
费用度量值与路由器LSA相同，就是ABR到该目标得费用。
TOS与TOS度量就是IP得服务类型与度量值。
LSA得具体格式如下：
链路状态时间
选项链路状态类型=3或4
链路状态ID
宣告路由器ID
链路状态序列号
与校验
长度
网络掩码
0
费用度量值
TOS
TOS度量值
4、4外部链路状态ASexternalLSA通告
5型LSA就是ASexternalLSA,由ASBR产生，它被用于说明自治系统以外得网络或路由，
在整个自治系统（非存根区除外）内不加改变地洪泛，与路
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