OSPF基本概念、工作原理和基础配置 _OSPF

前言
•由于静态路由由网络管理员手工配置，因此当网络发生变化时，静态路由需要手动调整，这制约了静态路由在现网大规模的应用。
•动态路由协议因其灵活性高、可靠性好、易于扩展等特点被广泛应用于现网。在动态路由协议之中，OSPF（Open Shortest Path First，开放式最短路径优先）协议是使用场景非常广泛的动态路由协议之一。
•OSPF在RFC2328中定义，是一种基于链路状态算法的路由协议。
•本课程将初步介绍OSPF基本概念、工作原理和基础配置。
为什么需要动态路由协议？
•静态路由是由工程师手动配置和维护的路由条目，命令行简单明确，适用于小型或稳定的网络。静态路由有以下问题：
?无法适应规模较大的网络：随着设备数量增加，配置量急剧增加。
?无法动态响应网络变化：网络发生变化，无法自动收敛网络，需要工程师手动修改。

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动态路由协议的分类

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•BGP使用一种基于距离矢量算法修改后的算法，该算法被称为路径矢量（Path Vector）算法。因此在某些场合下，BGP也被称为路径矢量路由协议。
距离矢量路由协议
•运行距离矢量路由协议的路由器周期性的泛洪自己的路由表。通过路由的交互，每台路由器都从相邻的路由器学习到路由，并且加载进自己的路由表中。
•对于网络中的所有路由器而言，路由器并不清楚网络的拓扑，只是简单的知道要去往某个目的方向在哪里，距离有多远。这即是距离矢量算法的本质。

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链路状态路由协议 - LSA泛洪
•与距离矢量路由协议不同，链路状态路由协议通告的的是链路状态而不是路由表。运行链路状态路由协议的路由器之间首先会建立一个协议的邻居关系，然后彼此之间开始交互LSA（Link State Advertisement，链路状态通告）。

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•链路状态通告，可以简单的理解为每台路由器都产生一个描述自己直连接口状态（包括接口的开销、与邻居路由器之间的关系等）的通告。
链路状态路由协议 - LSDB组建
•每台路由器都会产生LSAs，路由器将接收到的LSAs放入自己的LSDB（Link State DataBase，链路状态数据库）。路由器通过LSDB，掌握了全网的拓扑。

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链路状态路由协议 - SPF计算
•每台路由器基于LSDB，使用SPF（Shortest Path First，最短路径优先）算法进行计算。每台路由器都计算出一棵以自己为根的、无环的、拥有最短路径的“树” 。有了这棵“树”，路由器就已经知道了到达网络各个角落的优选路径。

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•SPF是OSPF路由协议的一个核心算法，用来在一个复杂的网络中做出路由优选的决策。
链路状态路由协议 - 路由表生成
•最后，路由器将计算出来的优选路径，加载进自己的路由表（Routing Table）。

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链路状态路由协议总结

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•链路状态路由协议有四个步骤：
?第一步是建立相邻路由器之间的邻居关系。
?第二步是邻居之间交互链路状态信息和同步LSDB 。
?第三步是进行优选路径计算。
?第四步是根据最短路径树生成路由表项加载到路由表。
OSPF简介
•OSPF是典型的链路状态路由协议，是目前业内使用非常广泛的IGP协议之一。
•目前针对IPv4协议使用的是OSPF Version 2（RFC2328）；针对IPv6协议使用OSPF Version 3（RFC2740）。如无特殊说明本章后续所指的OSPF均为OSPF Version 2 。
•运行OSPF路由器之间交互的是LS（Link State，链路状态）信息，而不是直接交互路由。LS信息是OSPF能够正常进行拓扑及路由计算的关键信息。
•OSPF路由器将网络中的LS信息收集起来，存储在LSDB中。路由器都清楚区域内的网络拓扑结构，这有助于路由器计算无环路径。