OSPF协议

1.OSPF本身是链路状态型协议，所以，计算路径不会存在环路；并且使用带宽作为选路依据，所以，在选路的角度上由于RIP；

2.OSPF的计时器时间也短于RIP，所以，单个数据包的资源占用原大于RIP；

3.因为OSPF协议传递的是LSA（链路状态通告）信息，所以，单个数据包的资源占用远大于RIP；但是，因为RIP存在30s一次的周期更新，而OSPF并没有如此高频率的周期更新，并且，OSPF协议存在许多针对资源占用的优化措施，所以，从整体的角度看，OSPF资源占用上应该小优于RIP。

OSPF --- 开放式最短路径优先协议

RIP存在3个版本 --- RIPV1,RIPV2 --- IPV4

                                RIPNG --- IPV6

OSPF也存在3个版本 --- OSPFV1 （实验室阶段就夭折了)

                                       OSPFV2 --- IPV4

                                       OSPFV3 --- IPV6

RIPV2和OSPFV2

相同点：

1.OSPFV2和RIPV2一样，都是无类别的路由协议，都支持LVS和CIDR;

？？？：OSPF是传递拓扑信息，为什么是路由协议？--- 区域间会传递路由信息

VLS：可变长子网掩码 - 子网划分

CLDR：无类区间路由 - 子网汇总

2.OSPFV2和RIPV2一样，都是使用组播发送数据

RIPV2 --- 224.0.0.9

OSPFV2 --- 224.0.0.5和225.0.0.6

3.OSPFV2和RIPV2都支持等开销负载均衡

不同点：

RIP协议只能适用于小型网络环境，而OSPF协议可以应用在大型网络环境中 --- OSPF协议可以实现结构化部署 --- 区域划分

区域划分的主要目的 --- 区域内部传递拓扑信息，区域之间传递路由信息。 ---- 链路状态型协议的距离矢量特征 --- 优化措施 --- 节省资源

如果一个OSPF网络只存在一个区域，这个网络就称为单区域OSPF网络；

如果一个OSPF网络存在多个区域，这样的网络称为多区域OSPF网络。

区域边界路由器 --- ABR --- 同时属于多个区域，一个接口对应一个区域，必须有一个接口在区域0中，将区域内的拓扑信息收集计算成路由信息，之后进行传递。

区域之间可以存在多个ABR设备，一个ABR设备可以处于多个区域。

区域划分的要求：

1.预取之间必须存在ABR设备；

2.区域划分必须按照星型拓扑结构进行划分。 --- 星型拓扑的中间区域 --- 骨干区域。

为了方便区分和标识不同的区域，所以，我们给每一个区域都定义一个区域ID --- area id --- 32为二进制构成 --- 两种表示方法 --- 1.直接使用十进制进行表示；2.使用点分十进制表示。 --- 骨干区域的区域ID定义为区域0.

1.OSPF的数据包

     hello包 --- 周期性的发现，建立和保活邻居关系。

                 hello包的发送周期 ---- hello时间 --- 10s（以太网）/30s（其他网）

                                死亡时间 --- dead time --- 4倍的hello时间

                  RID --- 区分和识别不同的路由器 --- 本质由32位二进制构成 --- 1，格式统一；2，全网唯一 --- RID是生成方式：

                            1，手工配置

                            2，自动生成 --- 首先，设备将优先选择环回接口的IP地址作为RID，如果存在多                                    个环回接口，则将选择所有环回接口中IP地址最大的作为RID；如果没有配                                       置环回接口，则将使用设备的物理接口的IP地址作为RID，如果物理接口存                                     在多个，则选择IP地址最大的作为RID；

                    DBD包 --- 数据库描述报文 --- LSDB --- 链路状态数据库 --- LSA --- “菜单” --- 不会直接全部信息发给对方，减少资占用 --- 优化措施

                    LSR包  --- 链路状态请求报文 --- 基于DBD包，请求未知的LSA信息。 ---- “点菜”

                    LSU包  --- 链路状态更新报文 --- 真正携带LSA的数据包 --- “上菜”

                    LSACK包 --- 链路状态确认报文 --- 确认包

                    OPSF协议具有更新机制，每个30min发送一次。

2.OSPF的状态机

 Down State --- 陌生人

244.0.0.5 --- 一个组播地址 

Init State --- 初始化状态 --- 等待回复

Two-Way State：双向通信状态 --- 标志这邻居关系的建立 --- 

条件匹配：匹配成功则可以进入到下一个状态，如果条件匹配失败，则将停留在邻居关系，则仅周期性的发送hello包进行保活。

hello包只用于邻居关系之间，周期发送不需要确认

Exstart State --- 主从关系选举 --- 通过发送没有携带数据的DBD包进行主从关系选举，比较RID来进行选举，RID大大为主，为主的优先进入后面的状态。

为什么不能同时进入exchange？ --- 减少资源占用 --- 优化措施

Exchange State --- 正式进行路由信息的交换

之所以使用DBD包主要是为了和之前的邻居关系（hello包）进行区分

DBD包是隐形确认 --- 以序号是否相同来确实对方是否收到

 

 LSR包，LSU包都需要发送LSACK包进行显性确认

交换完LSA信息进入到Full State

FULL--- 标志邻接关系的建立。 --- 主要目的是为了和之前的邻居关系进行区分，邻居只能通过hello包进保活，而邻接之间，可以交换LSA信息。

总结：

down状态 --- 启动ospf之后，发出hello包进入下一个状态

init（初始化）状态 --- 收到对方的hello包中包含之间本地的RID，则进入下一个状态

Two-way（双向通信） --- 标志着邻居关系的建立

（条件匹配）匹配成功，则进入到下一个状态；失败则停留在邻居状态，仅使用hello包进行周期保活

exstart（预启动）状态 --- 通过发送没有携带数据的DBD包来进行主从选举，比较RID来进行选举，RID大的为主，为主的可以优先进入到下一个状态

exchange（准交换）状态 --- 交换携带数据（摘要信息）的DBD包进行LSDB数据库目录共享

loading（加载）状态 --- 基于对端发送的DBD包，使用LSR/LSU/LSACK交换未知LSA信息

FULL状态 --- 标志着邻接关系的建立

3.OSPF的工作过程

         启动配置完成，ospf协议向本地所有运行协议的接口以组播的形式（224.0.0.5）发送hello包；hello包中携带自己本地的RID地址，以及本地已知的邻居的RID。之后，将收集到的邻居关系记录在一张表中 --- 邻居表；

邻居关系建立完成后，进行条件匹配。失败则停留在邻居关系，仅用hello包进行保活。

匹配成功后，则开始建立邻接关系。首先，使用未携带数据的DBD包进行主从选举。之后，使用携带数据的DBD包共享目录信息，之后，基本，基本DBD包，通过LSR/LSU/LSACK获取未知的LSA信息，将所有的LSA信息保存本地的LSDB数据库 --- 数据库表

最后，基于LSDB，使用SPF算法进行计算，得到未知网段的路由信息，将其加载到路由表。

收敛完成后，周期性的发送hello包进行保活，每30min一次周期更新。

结构突变：

               1，突然增加一个网段：触发更新，第一时间将变更信息通过LSU包传递出去，需要ACK                       确认

                2，突然断开一个网段：触发更新，第一时间将变更信息通过LSU包传递出去，需要                              ACK确认

                3，无法联系 --- dead time ---- 40s

条件匹配：

DR --- 指定路由器 --- 和广播域内其他设备建立邻接关系

BDR --- 备份指定路由器 --- 和广播域内其他设备建立邻接关系，称为DR设备的备份

一个广播域内部，至少需要4台设备才能看到邻居关系

DR和BDR其实是接口的概念

优化措施：

1，区域划分 --- 区域内部传递拓扑信息，区域之间传递路由信息

2，DBD包 --- 数据库描述报文 --- LSDB （数据库） --- LSA（链路状态）信息 

3，从主关系选举 --- 决定谁先进入exchange --- 避免同时进入占用资源大

4，条件匹配 --- DR（指定路由器）和BDR（备份指定路由器）的选举