<p>
</p><blockquote><p><span style="font-family: -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Segoe UI", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei", "Helvetica Neue", Helvetica, Arial, sans-serif, "Apple Color Emoji", "Segoe UI Emoji", "Segoe UI Symbol";"><b>一、OSPF路由協議</b></span></p></blockquote><p>
</p><p>
</p><div class="image-package"><img src="https://upload-images.jianshu.io/upload_images/2084007-f82130c9d9ce5a90.jpeg" img-data="{"format":"jpeg","size":40673,"height":437,"width":1080}" class="uploaded-img" style="min-height:200px;min-width:200px;" width="auto" height="auto"/>
</div><p><span>
</span></p><p>
</p><p><b>開放式最短路徑優先OSPF（Open Shortest Path First）是IETF組織開發的一個基于鏈路狀態的內部網關協議（Interior Gateway Protocol）。</b>
</p><p><b>
</b></p><p><span><strong><span style="font-size:14px">兩個版本：</span></strong>
</span></p><p><b>IPv4協議使用的是OSPF Version 2（RFC2328）；針對IPv6協議使用OSPF Version 3（RFC2740）</b></p><p><b>
</b></p><p><b>在這里估計你要打三個問號了？？？什么是基于鏈路狀態的內部網關協議，什么又是開放式最短路徑樹，為什么會出現OSPF呢？接下來就讓我娓娓道來！</b></p><p><b>
</b></p><p><b>首先來展開第一個疑問：為什么會出現OSPF呢？</b></p><p><b>肯定就有人說，出現任何??技術都是為了解決某個領域的難題，不錯，OSPF的出現正是解決日益龐大的網絡如何選路并到達目的地的難題，因特網最開始出現的時候是局限在某個區域中，而隨著因特網的普及，越來越多的地區和區域都加入進來，到如今更是與我們生活融為一體，不可分割。早期的時候可能就是幾個人互聯的網絡，或者是一個小型的區域網絡，而隨著組織和企業的加入，一個組織越來越多的人機開始交互，日益龐大，導致網絡互聯的成本和難度日益提高，一個數據包的選路越來越復雜，靠人手工維護陷入困境(靜態路由)，相應的出現了自動學習的方法(動態路由)。
</b></p><p><b>
</b></p><p><b>最開始的RIP協議，在早期解決了部分問題，但隨著時間的推移，RIP的短板也越來凸顯：
</b></p><p><b>RIP：</b><b><strong><span style="font-weight:bold">RIP是一種基于距離矢量算法的路由協議</span></strong></b></p><p><b><strong><span style="font-weight:bold">
</span></strong></b></p><ol><li><p><b><strong><span style="font-weight:bold">收斂慢；</span></strong></b></p></li><li><p><b><strong><span style="font-weight:bold">易產生路由環路；</span></strong></b></p></li><li><p><b><strong><span style="font-weight:bold">可擴展性差，只支持最大16跳，大規模網絡不合適；</span></strong></b></p></li><li><p><b><strong><span style="font-weight:bold">不支持VLSM</span></strong></b></p></li></ol><p>
</p><p><span style="font-size:14px"><strong><span>OSPF能更好的解決RIP無法解決的問題
</span></strong></span></p><p><span style="font-size:14px">歷史就是如此相似，混亂的時代總能產生英雄；而在網絡江湖中，OSPF也應運而生。</span>
</p><p><strong><span style="font-size:14px">OSPF就是為RIP的短板而生，集大成者得天下，而現在網絡江湖中，OSPF已霸占主流；RIP也就退出歷史潮流，OSPF在IGP中如魚得水，那到底是如何做到的呢？請繼續動動手指</span></strong>
</p><p>
</p><blockquote><p><b>二、OSPF關鍵要素</b>
</p></blockquote><p>
</p><p><b>OSPF是基于鏈路狀態的路由協議，那什么是鏈路狀態呢？
</b></p><p><b>RIP是距離矢量路由協議，是跳躍點來作為路由選路，并不構建全局的面，簡單理解可以說RIP是點，OSPF是以點構建成面，也就是每個OSPF上都有一套全局的地圖可供選路。</b></p><p><span style="font-size:14px"><strong>每個運行OSPF的路由器都有一張全局的地圖庫進行查詢，RIP沒法做到，那具體都有哪些因素影響呢？</strong></span></p><p><span style="font-size:14px"><strong>
</strong></span></p><p><strong><b>OSPF關鍵要素--五種報文</b></strong></p><p><b>
</b></p><p><b>OSPF是運行在網絡層協議，IP協議號 89，其實在我理解OSPF是跨層封裝，OSPF將協議包封裝在IP包中，可以看如下圖所示：</b></p><p><b>
</b></p><p><b><div class="image-package"><img src="https://upload-images.jianshu.io/upload_images/2084007-b0848517cc7abefa.jpeg" img-data="{"format":"jpeg","size":8360,"height":241,"width":321}" class="uploaded-img" style="min-height:200px;min-width:200px;" width="auto" height="auto"/>
</div></b></p><p/><p><b>
</b></p><div class="image-package"><img src="https://upload-images.jianshu.io/upload_images/2084007-fc9bde66816a7b11.jpeg" contenteditable="false" img-data="{"format":"jpeg","size":33994,"height":422,"width":1392}" class="uploaded-img" style="min-height:200px;min-width:200px;" width="auto" height="auto"/>
</div><p>
</p><p><strong><span style="font-size:14px">如下圖所示：</span></strong>
</p><p>
</p><div class="image-package"><img src="https://upload-images.jianshu.io/upload_images/2084007-676222a0b5b47eba.jpeg" img-data="{"format":"jpeg","size":17959,"height":342,"width":543}" class="uploaded-img" style="min-height:200px;min-width:200px;" width="auto" height="auto"/>
</div><p><span style="font-size:14px"><strong>OSPF報文類型說明：</strong></span>
</p><div class="image-package"><img src="https://upload-images.jianshu.io/upload_images/2084007-e8d0f323c7d1ce4b.jpeg" contenteditable="false" img-data="{"format":"jpeg","size":74776,"height":498,"width":1378}" class="uploaded-img" style="min-height:200px;min-width:200px;" width="auto" height="auto"/>
</div><p><strong><span style="font-size:14px">故OSPF是劃分在IP層中，但是在整個TCP/IP協議簇中，很多協議其實并不能確定是屬于</span></strong><span><strong><span style="font-size:14px">那</span></strong></span><strong><span style="font-size:14px">個協議，有些是跨協議，有些協議在灰色地帶，最主要的還是看具體解決什么問題，我可以說OSPF是在傳輸層，BGP屬于應用層，所以不能很粗略的定義在哪一層，OSPF是基于IP的，BGP基于TCP的，報文封裝在下層，而解決的問題是網絡層問題，看計算機網絡自頂向下方法一書可以看出，故不要太局限嚴格定義在哪一層的協議。</span></strong></p><p>
</p><p><span style="font-size:14px"><strong><b>OSPF數據包首部邏輯結構：</b>
</strong></span></p><p><span style="font-size:14px"><strong>
</strong></span></p><div class="image-package"><img src="https://upload-images.jianshu.io/upload_images/2084007-521c58eaa8eb34f0.jpeg" img-data="{"format":"jpeg","size":74547,"height":645,"width":1077}" class="uploaded-img" style="min-height:200px;min-width:200px;" width="auto" height="auto"/>
</div><p><strong><span style="font-size:14px">抓包結構：</span></strong></p><div class="image-package"><img src="https://upload-images.jianshu.io/upload_images/2084007-7db40962cba751d3.jpeg" img-data="{"format":"jpeg","size":34909,"height":511,"width":1080}" class="uploaded-img" style="min-height:200px;min-width:200px;" width="auto" height="auto"/>
</div><p>
</p><div class="image-package"><img src="https://upload-images.jianshu.io/upload_images/2084007-13645ee22a836eb3.jpeg" contenteditable="false" img-data="{"format":"jpeg","size":108761,"height":796,"width":1382}" class="uploaded-img" style="min-height:200px;min-width:200px;" width="auto" height="auto"/>
</div><p>
</p><p><strong/><strong><b>OSPF關鍵要素--三張表</b></strong></p><p>
</p><p><span style="font-size:14px"><strong>OSPF協議的運行需要三張表，鄰居表、鏈路狀態數據庫、OSPF路由表。如下以華為示例：</strong></span></p><p><b>鄰居表：display ospf peer</b></p><ol><li><p><span style="font-size:12px">通過Hello報文形成鄰居</span></p></li><li><p><span style="font-size:12px">用鄰居機制來維持路由</span></p></li><li><p><span style="font-size:12px">鄰居表存儲雙向通信的OSPF路由器列表信息</span></p></li></ol><p>
</p><p><b>鏈路狀態數據庫(LSDB)：display ospf peer</b></p><ol><li><p><span style="font-size:12px">通過LSU報文更新LSDB</span></p></li><li><p><span style="font-size:12px">描述拓撲信息的LSA存儲在LSDB中</span></p></li></ol><p>
</p><p><b>路由表：display ospf routing</b></p><ol><li><p><span style="font-size:12px">OSPF計算出來的路由將會加載到路由表</span></p></li><li><p><b>路由優先級 域內>域間>域外 1/2 >NSS區域 1/2</b></p></li></ol><p>
</p><blockquote><p><b>三、OSPF協議原理</b>
</p></blockquote><p>
</p><p>
</p><p><span style="font-size:15px"><strong>啟動OSPF，發送hello包，建立鄰居關系，泛洪LSA，每臺路由器匯總LSA，形成LSDB，鏈路狀態數據庫生成帶權有向圖，每臺運行OSPF路由器以自己為根節點計算最小路徑樹，最終形成每臺路由器的路由表加載到路由器內存中。</strong></span></p><p>
</p><div class="image-package"><img src="https://upload-images.jianshu.io/upload_images/2084007-f9969e717adadfcf.jpeg" img-data="{"format":"jpeg","size":36645,"height":361,"width":755}" class="uploaded-img" style="min-height:200px;min-width:200px;" width="auto" height="auto"/>
</div><p>
</p><p><span style="font-size:14px"><strong><span>LSA泛洪：</span></strong></span></p><p><span style="font-size:14px"><strong>運行鏈路狀態路由協議的路由器都會進行鏈路狀態公告LSA （Link State Advertisement）泛洪，</strong>LSA中包含了路由器已知的接口狀態、接口IP地址、掩碼、開銷、網絡類型、宣告路由ID和等信息。</span></p><p><span style="font-size:14px">
</span></p><p><span style="font-size:14px"><strong>通俗點講就是LSA把路由器鄰居相互之間的路由信息和拓撲信息進行握手交換。</strong></span></p><p>
</p><p><span style="font-size:14px"><strong><span>建立LSDB：</span></strong></span></p><p><span style="font-size:14px">收到LSA的路由器都可以根據LSA提供的信息建立自己的鏈路狀態數據庫LSDB（Link State Database）。</span></p><p>
</p><p><span style="font-size:14px">通俗點講就是每臺路由器都會收到網絡中其他的路由器發送過來的LSA信息，這些所有的LSA信息構成了LSDB。這里需要注意的是當網絡穩定后，網絡中的所有設備應該是有相同的LSDB的。</span></p><p>
</p><p><strong><span style="font-size:14px">建立最短路徑樹：</span></strong></p><p><span style="font-size:14px"><span><span>運行OSPF協議的路由器在LSDB的基礎上使用</span>SPF算法<span>進行運算，建立起到達每個網絡的</span>最短路徑樹<span>。</span></span></span></p><p><span style="font-size:14px"><span><span>
</span></span></span></p><p><span style="font-size:14px"><strong><span style="font-size:14px">路由計算：</span></strong></span></p><p><span style="font-size:14px">通過最短路徑樹得出到達目的網絡的最優路由，并將其加入到IP路由表中。</span></p><p>
</p><p><span style="font-size:14px"><strong>OSPF從最開始的鄰居建立到最終路由表的加載是有一個過程的，整個過程分7個狀態，分別都是不同的OSPF數據報文交互的結果。如下圖：</strong></span></p><p><span style="font-size:14px"><strong>
</strong></span></p><div class="image-package"><img src="https://upload-images.jianshu.io/upload_images/2084007-e5f5f9e14083dee5.jpeg" img-data="{"format":"jpeg","size":47488,"height":651,"width":779}" class="uploaded-img" style="min-height:200px;min-width:200px;" width="auto" height="auto"/>
</div><p>
</p><p><span style="font-size:15px"><strong>關于OSPF協議狀態機下文講結合實際抓包和圖文著重分解。</strong></span></p><p><span style="font-size:15px"><strong>更多文章請關注微信公眾號：網絡小斐</strong></span></p><p><span style="font-size:15px"/>
</p>