内部网关协议 OSPF
OSPF_协议的解析及详解
OSPF_协议的解析及详解OSPF协议的解析及详解OSPF（Open Shortest Path First）是一种内部网关协议（IGP），用于在大型企业网络中进行路由选择。
本文将对OSPF协议进行解析和详解，包括其工作原理、协议格式、路由选择算法等内容。
一、OSPF协议的工作原理OSPF协议基于链路状态路由（LSR）算法，通过交换链路状态信息来计算最短路径。
它将网络拓扑信息分发给所有路由器，每个路由器都会构建一个链路状态数据库（LSDB），并根据该数据库计算最短路径树。
OSPF协议使用Hello消息来发现邻居路由器，并建立邻居关系。
一旦建立了邻居关系，路由器就会交换链路状态更新消息（LSU）来更新链路状态数据库。
每个路由器都会根据链路状态数据库计算最短路径，并将其存储在路由表中。
二、OSPF协议的协议格式OSPF协议使用IP协议号89，其协议格式如下：1. OSPF报文头部：- 版本号：用于指示OSPF协议的版本。
- 报文类型：用于指示报文的类型，如Hello、数据库描述、链路状态请求等。
- 报文长度：指示整个报文的长度。
- 路由器ID：唯一标识一个路由器。
- 区域ID：将网络划分为不同的区域，用于控制链路状态数据库的大小。
2. OSPF Hello消息：- 网络类型：指示网络类型，如点对点、广播、NBMA等。
- 路由器优先级：用于选举DR（Designated Router）和BDR（Backup Designated Router）。
- 邻居列表：列出与该路由器相邻的所有路由器。
3. OSPF LSU消息：- 序列号：用于标识链路状态数据库的更新。
- 链路状态记录：包含了与该路由器相邻的所有路由器的链路状态信息。
4. OSPF LSR消息：- 链路状态请求列表：列出了需要请求的链路状态信息。
三、OSPF协议的路由选择算法OSPF协议使用Dijkstra算法来计算最短路径树。
该算法通过不断更新最短路径表来选择最短路径。
ospf是什么协议
ospf是什么协议OSPF（Open Shortest Path First）是一种内部网关协议（IGP），用于路由选择和路径计算。
OSPF主要应用于大型企业、校园网络和互联网服务提供商的路由器之间的通信。
本文将详细介绍OSPF协议的定义、特点和工作原理。
首先，OSPF是一种链路状态路由协议，它基于Dijkstra算法计算路由表。
与距离矢量路由协议相比，链路状态协议提供更准确的路由计算和快速的收敛速度。
OSPF通过交换链路状态数据库（LSDB）来了解网络中所有路由器的链路状态信息。
OSPF协议具有以下主要特点：1. 层级化设计：OSPF将网络划分为不同的区域（Area）。
每个区域都有一个区域边界路由器（ABR）连接到主干区域（Backbone）。
通过将网络划分为多个区域，OSPF可以减少路由器之间的邻居数量，提高网络的可扩展性。
2. 支持多种IP网络：OSPF能够支持IPv4和IPv6网络，使得它适用于当前的网络环境。
3. 动态适应网络拓扑变化：OSPF可以根据网络拓扑的变化进行快速的路由重新计算，以确保数据包在网络中的有效传递。
它支持快速收敛，避免了网络中的路由环路和黑洞问题。
4. 选择最短路径：OSPF使用Dijkstra算法计算最短路径，并选择具有最小开销的路径。
它综合考虑路径开销、链路带宽和负载等因素，选择最优路径进行数据包转发。
OSPF协议的工作原理如下：1. 发现邻居关系：OSPF路由器使用Hello消息来发现相邻路由器，并建立邻居关系。
Hello消息包含路由器的加入区域、IP地址等信息。
2. 建立邻居关系：当两个路由器相互检测到Hello消息时，它们将建立邻居关系，并交换链路状态信息。
邻居关系的建立是通过交换协商参数、验证信息来完成的。
3. 构建链路状态数据库（LSDB）：每个OSPF路由器都会保存一个链路状态数据库，其中包含网络中所有路由器的链路状态信息。
这些信息包括链路开销、链路带宽和邻居关系等。
OSPF协议概述
OSPF协议概述OSPF（Open Shortest Path First）是一种用于内部网关协议（IGP），常用于大型企业网络或互联网服务提供商的路由器之间的通信。
它是一个开放的标准协议，由RFC 2328定义。
OSPF协议的设计目标是提供一个可扩展、灵活且稳定的路由协议，以适应复杂网络环境。
它采用链路状态路由算法，通过建立拓扑数据库来计算最短路径，并更新路由表。
OSPF协议的核心概念包括以下几个方面：1. 邻居关系建立：OSPF协议使用Hello报文来发现相邻路由器，并建立邻居关系。
通过交换Hello报文，路由器可以确认邻居的可达性，并协商参数，如路由器ID、优先级等。
2. 拓扑数据库构建：邻居关系建立后，路由器会交换链路状态更新（LSU）报文，其中包含链路状态信息。
每个路由器会根据收到的LSU报文更新自己的拓扑数据库，记录网络中所有路由器和链路的状态。
3. 最短路径计算：根据拓扑数据库中的信息，每个路由器使用Dijkstra算法计算出到达目的地的最短路径。
计算结果存储在路由表中，用于转发数据包。
4. 路由表更新：当拓扑数据库发生变化时，路由器会更新自己的路由表。
OSPF协议使用可变长子网掩码（VLSM）来支持更灵活的路由表更新。
5. 路由器类型：OSPF定义了不同类型的路由器，包括主干路由器（Backbone Router）、区域边界路由器（Area Border Router）和内部路由器（Internal Router）。
每种类型的路由器在拓扑数据库和路由表的更新过程中有不同的角色和责任。
6. 路由器优先级：OSPF协议使用路由器优先级来确定主备路由器。
具有更高优先级的路由器将成为主路由器，处理路由计算和更新任务，而具有较低优先级的路由器将成为备份路由器。
7. 路由器区域划分：为了提高扩展性和性能，OSPF将网络划分为多个区域（Area）。
每个区域内部的路由器只需了解本区域的拓扑信息，而不需要了解整个网络的拓扑。
OSPF_协议的解析及详解
OSPF_协议的解析及详解OSPF协议的解析及详解OSPF（Open Shortest Path First）是一种内部网关协议（IGP），用于在IP网络中实现动态路由。
本文将对OSPF协议进行解析和详解，包括其基本概念、工作原理、路由计算算法、协议报文格式以及配置和故障排除等方面的内容。
一、基本概念1.1 OSPF协议OSPF是一种链路状态路由协议，通过交换链路状态信息来计算最短路径，并维护路由表。
它基于Dijkstra算法，具有快速收敛、可扩展性强等特点。
1.2 OSPF区域OSPF将网络划分为不同的区域，每个区域由一个区域边界路由器（Area Border Router，ABR）连接。
区域之间通过区域边界路由器进行路由信息的交换。
1.3 OSPF邻居关系OSPF通过建立邻居关系来交换路由信息。
邻居关系的建立是通过Hello报文来实现的，Hello报文中包含了路由器的标识、优先级、网络类型等信息。
二、工作原理2.1 OSPF路由计算OSPF使用Dijkstra算法来计算最短路径。
每个路由器维护一个链路状态数据库（Link State Database，LSDB），其中保存了所有邻居路由器发送的链路状态信息。
根据LSDB中的信息，路由器计算出最短路径树，并更新路由表。
2.2 OSPF的路由选择OSPF使用最短路径优先（Shortest Path First，SPF）算法来选择最优路径。
SPF算法考虑了路径的成本（Cost），成本越低的路径被认为是最优路径。
2.3 OSPF的路由更新OSPF使用链路状态通告（Link State Advertisement，LSA）来更新路由信息。
当网络拓扑发生变化时，路由器会生成LSA，并向邻居路由器发送更新信息。
邻居路由器收到LSA后，更新自己的链路状态数据库，并重新计算最短路径。
三、协议报文格式3.1 Hello报文Hello报文用于建立邻居关系。
它包含了路由器的标识、优先级、Hello间隔等信息。
OSPF协议
OSPF协议简介OSPF（开放式最短路径优先）是一种内部网关协议（IGP），用于在大型企业网络或互联网中进行路由选择和转发。
它是一种链路状态路由协议，被广泛用于构建大规模的自治系统（AS）内部的动态路由网络。
OSPF的目标OSPF的设计目标是实现以下几个重要方面：1.可靠性：OSPF通过在网络中交换链路状态信息，实现了快速的网络收敛和故障恢复，以确保网络的高可靠性。
2.可扩展性：OSPF能够适应大型网络的扩展需求，支持分层设计和分区，使得网络可以灵活地增长和调整。
3.快速收敛：OSPF使用最短路径优先算法（SPF）来计算路由，能够快速选择最佳路径，并在网络拓扑发生变化时迅速收敛。
4.灵活的策略控制：OSPF提供了多种策略控制机制，如区域（Area）、路由汇总（Route Summarization）、路由过滤（Route Filtering）等，使得网络管理员能够根据实际需求进行灵活的路由控制。
OSPF的工作原理OSPF协议通过建立邻居关系、交换链路状态信息、计算最短路径和更新路由表等步骤来实现路由选择和转发。
1.邻居关系建立：OSPF路由器通过发送Hello报文来探测与相邻路由器之间的连接，建立邻居关系。
邻居关系的建立是通过交换Hello报文和协商参数来完成的。
2.链路状态信息交换：建立邻居关系后，OSPF路由器将链路状态信息（LSA）广播给邻居路由器，用于描述自身的链路状态和拓扑信息。
3.最短路径计算：OSPF路由器使用最短路径优先算法（SPF）来计算到达目的网络的最优路径，并生成路由表。
4.路由表更新：OSPF路由器根据最新的链路状态信息更新路由表，并将更新的路由信息发送给邻居路由器。
OSPF的优缺点OSPF协议具有以下优点和缺点：优点：‑高可靠性和快速收敛：OSPF能够快速收敛，自动适应网络拓扑的变化，并提供快速的故障恢复能力。
‑灵活的路由策略控制：OSPF支持多种路由策略控制机制，使得网络管理员能够根据实际需求进行灵活的路由控制。
OSPF协议解析内部网关协议的原理与实现
OSPF协议解析内部网关协议的原理与实现OSPF（Open Shortest Path First）是一种内部网关协议，用于在路由器之间交换路由信息，动态计算最短路径，并选择优先级最高的路径进行数据包的转发。
本文将详细解析OSPF协议的原理和实现过程。
一、OSPF原理OSPF协议通过将整个网络划分为不同的区域（Area）和自治系统（AS）来实现路由信息的传输和计算。
其中，区域间通过自治系统边界路由器（ASBR）进行信息交换，区域内通过区域边界路由器（ABR）进行信息交换。
1. Hello协议：OSPF协议使用Hello协议来发现邻居路由器，并进行邻居关系的建立。
Hello报文包含了路由器的ID、邻居列表等信息。
2. 邻居关系建立：基于Hello协议，路由器之间建立邻居关系，并交换Link State Database（链路状态数据库）的信息。
路由器使用数据库中的信息来计算最短路径。
3. 最短路径计算：OSPF协议使用Dijkstra算法来计算最短路径。
路由器将链路状态信息存储在链路状态数据库中，并通过计算最短路径树来确定最佳路径。
4. 路由更新：当网络拓扑发生变化时，OSPF协议将相应的链路状态信息进行更新，并通过链路状态更新报文来通知邻居路由器，使得整个网络能够及时适应变化。
二、OSPF实现实现OSPF协议的过程可以分为以下几个步骤：1. 配置OSPF参数：在每个路由器上配置OSPF协议所需的参数，如路由器ID、区域号等。
这些参数将决定路由器在OSPF协议中的作用和角色。
2. 邻居关系建立：配置邻居路由器的IP地址，并通过Hello协议建立邻居关系。
邻居关系的建立将为路由器之间的链路状态交换打下基础。
3. 链路状态传输：在邻居关系建立后，路由器将链路状态信息封装在链路状态更新报文中，并通过邻居路由器之间的连接进行传输。
目的是使得所有路由器具有相同的链路状态数据库。
4. 最短路径计算：路由器根据链路状态数据库中的信息，利用Dijkstra算法计算最短路径，并生成最短路径树。
OSPF协议
OSPF协议目录简介作用更多说明编辑本段简介OSPF(Open Shortest Path First)是一个内部网关协议(Interior Gateway Protocol,简称IGP)，用于在单一自治系统(autonomous system,AS)内决策路由。
与RIP相对，OSPF是链路状态路由协议，而RIP是距离向量路由协议。
编辑本段作用链路是路由器接口的另一种说法，因此OSPF也称为接口状态路由协议。
OSPF通过路由器之间通告网络接口的状态来建立链路状态数据库，生成最短路径树，每个OSPF路由器使用这些最短路径构造路由表。
开放最短路径协议(OSPF)协议不仅能计算两个网络结点之间的最短路径，而且能计算通信费用。
可根据网络用户的要求来平衡费用和性能，以选择相应的路由。
在一个自治系统内可划分出若干个区域，每个区域根据自己的拓扑结构计算最短路径，这减少了OSPF路由实现的工作量；OSPF属动态的自适应协议，对于网络的拓扑结构变化可以迅速地做出反应，进行相应调整，提供短的收敛期，使路由表尽快稳定化。
每个路由器都维护一个相同的、完整的全网链路状态数据库。
这个数据库很庞大，寻径时，该路由器以自己为根，构造最短路径树，然后再根据最短路径构造路由表。
路由器彼此交换，并保存整个网络的链路信息，从而掌握全网的拓扑结构，并独立计算路由。
编辑本段更多说明为了解决RIP协议的缺陷，1988年RFC成立了OSPF工作组，开始着手于OSPF的研究与制定，并于1998年4月在RFC 2328中OSPF协议第二版（OSPFv2）以标准形式出现。
OSPF全称为开放式最短路径优先协议（Open Shortest-Path First），OSPF中的O意味着OSPF标准是对公共开放的，而不是封闭的专有路由方案。
OSPF采用链路状态协议算法，每个路由器维护一个相同的链路状态数据库，保存整个AS的拓扑结构（AS不划分情况下）。
一旦每个路由器有了完整的链路状态数据库，该路由器就可以自己为根，构造最短路径树，然后再根据最短路径构造路由表。
OSPF协议概述
OSPF协议概述一、引言OSPF（Open Shortest Path First）是一种内部网关协议（IGP），用于在大型企业网络中动态选择最佳路径进行数据包转发。
本协议的目标是实现高效的路由选择和快速的网络收敛，以提高网络的可靠性和性能。
本文将对OSPF协议的概念、特点、工作原理和应用进行详细介绍。
二、OSPF协议概念1. OSPF协议是基于链路状态的路由协议，每个路由器都维护一个链路状态数据库（LSDB），其中保存了网络拓扑信息。
2. OSPF协议使用Dijkstra算法计算最短路径，并将其存储在路由表中，以便进行数据包转发。
3. OSPF协议支持VLSM（可变长度子网掩码）和CIDR（无类别域间路由）技术，可以更灵活地划分IP地址空间。
4. OSPF协议使用多种类型的报文进行邻居发现、链路状态更新和路由更新等操作。
三、OSPF协议特点1. 开放性：OSPF协议是公开的，任何厂商都可以实现和部署该协议。
2. 分层设计：OSPF协议采用分层设计，将网络分为区域（area），以减少链路状态数据库的规模和计算复杂度。
3. 支持多种网络类型：OSPF协议可以应用于各种网络环境，包括LAN、WAN、点对点链路和多点链路等。
4. 高可靠性：OSPF协议具有快速收敛和路由冗余等机制，可以提高网络的可靠性和容错性。
5. 支持负载均衡：OSPF协议可以根据链路的带宽、延迟和可靠性等因素进行负载均衡，以提高网络的性能和利用率。
四、OSPF协议工作原理1. 邻居发现：OSPF协议通过发送Hello报文来发现相邻路由器，并建立邻居关系。
Hello报文包含路由器的ID、接口IP地址和区域ID等信息。
2. 链路状态更新：OSPF协议使用LSA（链路状态通告）报文来更新链路状态数据库。
每个路由器定期发送LSA报文，以通知其他路由器自己的链路状态。
3. 路由计算：每个路由器根据收到的LSA报文更新自己的链路状态数据库，并使用Dijkstra算法计算最短路径。
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指定的路由器
(designated router)
• 多点接入的局域网采用了指定的路由器的 方法，使广播的信息量大大减少。 • 指定的路由器代表该局域网上所有的链路 向连接到该网络上的各路由器发送状态信 息。
主干区域 0.0.0.0
R6 R7 网7 网6 R9
网8
区域 0.0.0.1 区域 0.0.0.2
区域 0.0.0.3
OSPF 直接用 IP 数据报传送
• OSPF 不用 UDP 而是直接用 IP 数据报传送。 • OSPF 构成的数据报很短。这样做可减少路由 信息的通信量。 • 数据报很短的另一好处是可以不必将长的数据 报分片传送。分片传送的数据报只要丢失一个， 就无法组装成原来的数据报，而整个数据报就 必须重传。
OSPF 的区域(area)
• 为了使 OSPF 能够用于规模很大的网络， OSPF 将一个自治系统再划分为若干个更小的 范围，叫作区域。 • 每一个区域都有一个 32 位的区域标识符（用 点分十进制表示）。 • 区域也不能太大，在一个区域内的路由器最好 不超过 200 个。
自治系统 AS (Autonomous System)
三个要点
• 向本自治系统中所有路由器发送信息，这里 使用的方法是洪泛法。 • 发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由 器的链路状态，但这只是路由器所知道的部 分信息。
– “链路状态”就是说明本路由器都和哪些路由器相 邻，以及该链路的“度量”(metric)。
• 只有当链路状态发生变化时，路由器才用洪 泛法向所有路由器发送此信息。
内部网关协议 OSPF
(Open Shortest Path First)
1. OSPF 协议的基本特点 • “开放”表明 OSPF 协议不是受某一家厂商 控制，而是公开发表的。 • “最短路径优先”是因为使用了 Dijkstra 提出 的最短路径算法SPF • OSPF 只是一个协议的名字，它并不表示其 他的路由选择协议不是“最短路径优先”。 • 是分布式的链路状态协议。
链路状态数据库
(link-state database)
• 由于各路由器之间频繁地交换链路状态信息， 因此所有的路由器最终都能建立一个链路状态 数据库。 • 这个数据库实际上就是全网的拓扑结构图，它 在全网范围内是一致的（这称为链路状态数据 库的同步）。 • OSPF 的链路状态数据库能较快地进行更新， 使各个路由器能及时更新其路由表。OSPF 的 更新过程收敛得快是其重要优点。
OSPF的基本操作
问候 确定可达性 问候 数据库描述 数据库描述 达到数据库的同步 数据库描述 数据库描述 链路状态请求 新情况下的同步 链路状态更新 链路状态确认
OSPF 使用的是可靠的洪泛法
t1 更新报文 R
t2 R
t3 R
t4 t R
ACK报文
OSPF 的其他特点
• OSPF 还规定每隔一段时间，如 30 分钟，要 刷新一次数据库中的链路状态。 • 由于一个路由器的链路状态只涉及到与相邻路 由器的连通状态，因而与整个互联网的规模并 无直接关系。因此当互联网规模很大时， OSPF 协议要比距离向量协议 RIP 好得多。 • OSPF 没有“坏消息传播得慢”的问题，据统 计，其响应网络变化的时间小于 100 ms。
OSPF 划分为两种不同的区域
至其他自治系统 自治系统 AS
R1 网1 R2 网3 网5 网2 R3 R5 R4 R8 网4
主干区域 0.0.0.0
R6 R7 网7 网6 R9
网8
区域 0.0.0.1 区域 0.0.0.2
区域 0.0.0.3
划分区域
• 划分区域的好处就是将利用洪泛法交换链路状 态信息的范围局限于每一个区域而不是整个的 自治系统，这就减少了整个网络上的通信量。 • 在一个区域内部的路由器只知道本区域的完整 网络拓扑，而不知道其他区域的网络拓扑的情 况。 • OSPF 使用层次结构的区域划分。在上层的区 域叫作主干区域(backbone area)。主干区域的 标识符规定为0.0.0.0。主干区域的作用是用来 连通其他在下层的区域。
主干路由器
至其他自治系统 自治系统 AS
R1 网1 R2 网3 网5 网2 R3 R5 R4 R8 网4
主干区域 0.0.0.0
R6 R7 网7 网6 R9
网8
区域 0.0.0.1 区域 0.0.0.2
区域 0.0.0.3
区域边界路由器
至其他自治系统 自治系统 AS
R1 网1 R2 网3 网5 网2 R3 R5 R4 R8 网4
OSPF 的其他特点
• OSPF 对不同的链路可根据 IP 分组的不同服务类 型 TOS 而设置成不同的代价。因此，OSPF 对于 不同类型的业务可计算出不同的路由。 • 如果到同一个目的网络有多条相同代价的路径， 那么可以将通信量分配给这几条路径。这叫作多 路径间的负载平衡。 • 所有在 OSPF 路由器之间交换的分组都具有鉴别 的功能。 • 支持可变长度的子网划分和无分类编址 CIDR。 • 每一个链路状态都带上一个 32 位的序号，序号 越大状态就越新。
• 自治系统 AS 的定义：在单一的技术管理下的 一组路由器，而这些路由器使用一种 AS 内部 的路由选择协议和共同的度量以确定分组在该 AS 内的路由，同时还使用一种 AS 之间的路由 选择协议用以确定分组在 AS之间的路由。 • 现在对自治系统 AS 的定义是强调下面的事实： 尽管一个 AS 使用了多种内部路由选择协议和 度量，但重要的是一个 AS 对其他 AS 表现出的 是一个单一的和一致的路由选择策略。
OSPF 分组
位 0 版 本 8 类 路 型 16 分 组 长 度 31 由 器 标 识 符 区 域 标 识 符 鉴 别 鉴 别 鉴 别
检 验 和
类
型
24 字节 OSPF 分组首部 类型 1 至类型 5 的 OSPF 分组
IP数据报首部
OSPF 分组 IP 数据报
2. OSPF 的五种分组类型
• • • • 类型1，问候(Hello)分组。 类型2，数据库描述(Database Description)分组。 类型3，链路状态请求(Link State Request)分组。 类型4，链路状态更新(Link State Update)分组， 用洪泛法对全网更新链路状态。 • 类型5，链路状态确认(Link State Acknowledgment) 分组。