思科認證：OSPF路由協議鏈路狀態通告
鑒于早期距離矢量協議所造成的諸多網絡問題，網絡設計者又開發了更新、更先進的路由協議——鏈路狀態路由協議。OSPF路由協議就是一種鏈路狀態路由協議。隨著Internet技術在全球范圍的飛速發展，OSPF已成為目前Internet廣域網和Intranet企業網采用最多、應用最廣泛的路由協議之一。作為一種鏈路狀態的路由協議，OSPF將鏈路狀態廣播數據包LSA（Link State Advertisement）傳送給在某一區域內的所有路由器，這一點與距離矢量路由協議不同。運行距離矢量路由協議的路由器是將部分或全部的路由表傳遞給與其相鄰的路由器。
OSPF路由協議也是一種IGP協議，它只能在工作在自治域系統內部，不能跨自治域系統工作。對比距離矢量路由協議，OSPF路由協議具有快速收斂與適用范圍更廣的優勢。
在大型的網絡拓撲結構中，如果每臺路由器都將自己學到的整個網絡的路由信息傳送更新的話，將會嚴重地占用帶寬資源，對于像榮新外企IT培訓中心這樣以傳輸音頻、視頻為主的數據時，更會出現音頻、視頻傳輸的不流暢。而OSPF路由協議很好地解決了這些問題。在剛剛開始工作的時候，首先和相鄰的路由器建立鄰居關系，形成鄰居表，然后互相交換自己所了解的網絡拓撲。路由器在沒有學習到全部網絡拓撲是不會進行任何路由操作的，因為這時候的路由表是空的。只有當路由器學到了全部的網絡拓撲，建立了拓撲表（也稱鏈路狀態數據庫）之后，他們會使用最短路徑優先（SPF）算法，從拓撲表中計算出最佳路由。因為，所有運行OSPF路由協議的路由器都維護著相同的拓撲表，路由器可以自己從中計算路由，所以這些路由器不需要周期性的發送路由更新包，這樣便有效地降低了帶寬的使用率。
提示：
使用OSPF協議對路由設備需要考慮，雖然OSPF路由協議對帶寬的占用降低，但是由于它需要針對整個網絡拓撲結構做出計算，所以對路由器的硬件設施，包括CPU、內存等都有較高的要求。
在運行OSPF路由協議的網絡里，當網絡拓撲發生了變化，例如，一條物理線路出現了故障。發現該變化的鄰居路由器會向其他路由器發送觸發的路由更新包——鏈路狀態更新包（LSU）。在LSU中包含了關于發生變化的網段信息，鏈路狀態通告（LSA）。接收到該更新包的路由器，會繼續向其他路由器發送更新，同時根據LSA中的信息，在拓撲表里重新計算發生變化網段的路由。由于沒有對鏈路的保持時間，OSPF路由協議的收斂速度是相當快的，這一點對于大型的網絡是非常關鍵的。
OSPF路由協議還可以把一個大型的網絡劃分區域，這點跟IS-IS相似，不同的是在OSPF中會有一個唯一的骨干區域。這樣對于路由信息的匯總起了很好的作用，對于設備的采用也可以根據其所在區域的位置選擇不同成本的設備，對工程成本有了很好的規劃。這種特性也使OSPF路由協議能夠在大規模的路由網絡中正常高效地工作。
1．鏈路
將運行OSPF路由協議的路由器所連接的網絡線路稱為鏈路。
路由器會檢查其所連接的網絡狀態，然后將該信息由自己的所有接口向鄰居傳送，這個過程稱為“泛洪（Flooding）”。運行OSPF路由協議的路由器，由鄰居處得到關于鏈路的信息，并且將該信息繼續向其他鄰居傳送。
2．鏈路狀態
鏈路的工作狀態，是正常工作，還是發生故障，這些相關的信息稱為鏈路狀態。
在OSPF中，只需要發送鏈路狀態信息就可以確保對網絡的掌握。也是通過這種信息來交換學習路由信息。
3．區域
OSPF路由協議會把大規模的網絡劃分成多個小范圍的區域，以避免大規模網絡所帶來的弊病，從而提高網絡性能。OSPF中區域的劃分是非常重要的內容，很多公司的面試題都會涉及到這個方面，后面會具體了解OSPF。
4．鄰居
在同樣運行OSPF路由協議的兩臺路由器物理直連時，就可以成為鄰居關系。只有成為了鄰居關系它們互相才能交換路由信息。當線路出現問題時，可以通過查看鄰居狀態來排除故障。
5．鏈路開銷
OSPF路由協議通過計算鏈路的帶寬來計算最佳路徑的選擇。每條鏈路根據帶寬不同會有不同的度量值，這個度量值在OSPF路由協議中稱作“開銷（Cost）”。
10Mbps的以太網的鏈路開銷是10，16Mbps令牌環網的鏈路開銷是6，FDDI或快速以太網的開銷是1，2M串行鏈路的開銷是48，56KB串行線路的開銷為1785。
路由器將整條路徑的開銷相加，所得之和最小的值為最佳路徑。
6．鄰居表
與EIGRP、IS-IS一樣，OSPF路由協議也需要維系3張表。最基礎的就是鄰居表。
凡是與路由器同在OSPF路由協議中并且物理直連的路由器都會被收錄在該表中，只有形成了鄰居表，路由器才可能像其他的路由器學習拓撲結構。
7．拓撲表
當路由器建立了鄰居表之后，運行OSPF路由協議的路由器會互相通告自己所了解的網絡拓撲建立拓撲表。在一個區域里，所有的路由器應該形成相同的拓撲表。只有建立了拓撲表之后，路由器才能使用SPF算法從拓撲表里計算路由。
8．路由表
路由器依靠路由表來為數據包進行路由操作。在運行OSPF路由協議的路由器中，當完整的拓撲表建立起來之后，路由器便會按照鏈路帶寬的不同，使用SPF算法從拓撲表例計算出路由，記入路由表。
9．路由器標識（Route ID）
路由器標識不是為路由器起的名稱，而是路由器在OSPF路由協議操作中對自己的標識。一般來說，在沒有配置回環接口（Loopback Interface：一種路由器上的虛擬接口，它是邏輯存在的，路由器上并沒有這種物理接口，它是永久開啟的。）時，路由器的所有物理接口上配置的最大 IP地址就是這臺路由器的標識。如果在路由器上配置了回環地址接口，則不論回環地址上的IP地址是多少，該地址都自動成為路由器的標識。當在路由器上配置了多個回環接口時，這些回環接口中最大的IP地址將作為路由器的標識。
在實際工程中，可能會遇到沒有設置Route ID的情況，由路由器默認的最大物理接口地址為Route ID，而這個接口并沒有連接任何設備，也就是Shut Down狀態，在這時不管這臺路由器的其他接口狀態如何，OSPF都將隨著Route ID的Shut Down而不啟動。所以，在設置Route ID時一定要選用Loopback地址作為Route ID，因為這個地址是永久不關閉的，而且最好有完善的規劃。
10．LSA與LSU
路由器對某一條線路的狀態更新稱為LSA，對一組鏈路的狀態更新稱為LSU，LSU更新包里可包含多個LSA。
11．DR與BDR
當幾臺路由器工作在同一網段上時，為了減少網段中路由信息的交換數量，OSPF路由協議定義了DR和BDR。負責收集網絡中的鏈路狀態通告，并將他們集中發給其他的路由器。BDR實際上是DR的備份，在DR本身沒有問題時，BDR并不工作，一旦DR出現了問題BDR就會接替DR的工作。在實際工程中，DR與BDR的概念應用并不廣泛。
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