计算机网络之网络层篇-内部网关口路由协议OSPF协议

不念不忘少年蓝@ 2022-12-11 13:37 267阅读 0赞

部分内容转载来自知乎

### 链路状态协议 ###

*  向所有的路由器发送消息

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*  消息描述该路由器与相邻路由器的链路状态

链路状态包括 距离、时延、带宽 ......

*  只有链路状态发生变化时，才发送更新信息

减少了数据的交换，更快收敛

每隔30s交换路由信息

### OSPF（Open Shortest Path First: 开放最短路劲优先） ###

OSPF协议的核心是Dijkstra算法

### OSPF协议的过程 ###

五种消息类型

*  问候消息
 *  链路状态数据库描述信息
 *  链路状态请求信息
 *  链路状态更新信息
 *  链路状态确认信息

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链路状态协议的具体过程来自：

[https://zhuanlan.zhihu.com/p/97957818][https_zhuanlan.zhihu.com_p_97957818]

这里我画了一幅清晰的图

RREQ消息：路由发现请求消息

RREP消息：路由请求回应消息

RERR消息：路由错误消息

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# 工作过程 #

### 一、了解直连网络 ###

每台[路由器][Link 1]了解其自身的链路（即与其直连的网络）。这通过检测哪些接口处于工作状态（包括第3层地址）来完成。

对于链路状态路由协议来说，直连链路就是路由器上的一个接口，与[距离矢量协议][Link 2]和[静态路由][Link 3]一样，链路状态路由协议也需要下列条件才能了解直连链路：正确配置了接口IP地址和[子网掩码][Link 4]并激活接口，并将接口包括在一条network语句中。

### 二、向邻居发送Hello数据包 ###

每台路由器负责“问候”直连网络中的相邻路由器。与EIGRP路由器相似，链路状态路由器通过直连网络中的其他链路状态路由器互换Hello数据包来达到此目的。

[路由器][Link 1]使用Hello协议来发现其链路上的所有邻居，形成一种邻接关系，这里的邻居是指启用了相同的链路状态路由协议的其他任何路由器。这些小型Hello[数据包][Link 5]持续在两个邻接的邻居之间互换，以此实现“保持激活”功能来监控邻居的状态。如果路由器不再收到某邻居的Hello数据包，则认为该邻居已无法到达，该邻接关系破裂。

### 三、建立链路状态数据包 ###

每台路由器创建一个链路状态数据包（LSP），其中包含与该路由器直连的每条链路的状态。这通过记录每个邻居的所有相关信息，包括邻居ID、链路类型和[带宽][Link 6]来完成。一旦建立了邻接关系，即可创建LSP，并仅向建立邻接关系的[路由器][Link 1]发送LSP。LSP中包含与该链路相关的链路状态信息、[序列号][Link 7]、过期信息。

### 四、将链路状态数据包泛洪给邻居 ###

每台路由器将LSP泛洪到所有邻居，然后邻居将收到的所有LSP存储到数据库中。接着，各个邻居将LSP泛洪给自己的邻居，直到区域中的所有路由器均收到那些LSP为止。每台路由器会在本地数据库中存储邻居发来的LSP的副本。

路由器将其链路状态信息[泛洪][Link 8]到路由区域内的其他所有链路状态路由器，它一旦收到来自邻居的LSP，不经过中间计算，立即将这个LSP从除接收该LSP的接口以外的所有接口发出，此过程在整个路由区域内的所有路由器上形成LSP的泛洪效应。距离[矢量路由协议][Link 9]则不同，它必须首先运行贝尔曼-福特算法来处理路由更新，然后才将它们发送给其他[路由器][Link 1];而链路状态路由协议则在泛洪完成后再计算SPF算法，因此达到收敛状态的速度比距离矢量路由协议快得多。LSP在路由器初始启动期间、或路由协议过程启动期间、或在每次拓扑发生更改（包括链路接通或断开）时、或是邻接关系建立、破裂时发送，并不需要定期发送。

### 五、构建链路状态数据库 ###

每台路由器使用数据库构建一个完整的拓扑图并计算通向每个目的网络的最佳路径。就像拥有了地图一样，路由器现在拥有关于拓扑中所有目的地以及通向各个目的地的路由的详图。SPF算法用于构建该拓扑图并确定通向每个网络的最佳路径。所有的[路由器][Link 1]将会有共同的拓扑图或拓扑树，但是每一个路由器独立确定到达拓扑内每一个网络的最佳路径。

在使用链路状态[泛洪][Link 8]过程将自身的LSP传播出去后，每台路由器都将拥有来自整个路由区域内所有链路状态路由器的LSP，都可以使用SPF算法来构建SPF树。这些LSP存储在链路状态数据库中。有了完整的链路状态数据库，即可使用该数据库和[最短路径][Link 10]优先（SPF）算法来计算通向每个网络的首选（即最短）路径。

### 对比RIP协议和OSPF协议 ###

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