OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先)

阅读 10  ·  发布日期 2018-10-09 17:13:45

       OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先)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。是对链路状态路由协议的一种实现,隶属内部网关协议(IGP),故运作于自治系统内部。著名的迪克斯加算法(Dijkstra)被用来计算最短路径树。OSPF分为OSPFv2和OSPFv3两个版本,其中OSPFv2用在IPv4网络,OSPFv3用在IPv6网络。OSPFv2是由RFC 2328定义的,OSPFv3是由RFC 5340定义的。与RIP相比,OSPF是链路状态协议,而RIP是距离矢量协议。

       IETF为了满足建造越来越大基于IP网络的需要,形成了一个工作组,专门用于开发开放式的链路状态路由协议,以便用在大型、异构的I P网络中。新的路由协议已经取得一些成功的一系列私人的、和生产商相关的、最短路径优先(SPF )路由协议为基础, 在市场上广泛使用。包括OSPF在内,所有的S P F路由协议基于一个数学算法—Dijkstra算法。这个算法能使路由选择基于链路状态,而不是距离向量。OSPF由IETF在20世纪80年代末期开发,OSPF是SPF类路由协议中的开放式版本。最初的OSPF规范体如今RFC1131中。这个第1版( OSPF版本1 )很快被进行了重大改进的版本所代替,这个新版本体如今RFC1247文档中。RFC 1247OSPF称为OSPF版本2是为了明确指出其在稳定性和功能性方面的实质性改进。这个OSPF版本有许多更新文档,每一个更新都是对开放标准的精心改进。接下来的一些规范出如今RFC 1583、2178和2328中。OSPF版本2的最新版体如今RFC 2328中。最新版只会和由RFC 2138、1583和1247所规范的版本进行互操作。

      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。

      OSPF路由协议是一种典型的链路状态(Link-state)的路由协议,一般用于同一个路由域内。在这里,路由域是指一个自治系统(Autonomous System),即AS,它是指一组通过统一的路由政策或路由协议互相交换路由信息的网络。在这个AS中,所有的OSPF路由器都维护一个相同的描述这个AS结构的数据库,该数据库中存放的是路由域中相应链路的状态信息,OSPF路由器正是通过这个数据库计算出其OSPF路由表的。

      作为一种链路状态的路由协议,OSPF将链路状态组播数据LSA(Link State Advertisement)传送给在某一区域内的所有路由器,这一点与距离矢量路由协议不同。运行距离矢量路由协议的路由器是将部分或全部的路由表传递给与其相邻的路由器。

OSPF术语

Router-ID

       假设这个世界上的人名字是没有重复的,每个人的名字都不相同,当有一天,遇上个陌生人告诉你,有任何麻烦可以找他,他一定能够帮你解决;等到你有麻烦的时候,你想找那个人帮忙,可是如果你连那个人的名字都不知道,那么也就不可能找到那个人帮忙了。OSPF就类似于上述情况,网络中每台OSPF路由器都相当于一个人,OSPF路由器之间相互通告链路状态,就等于是告诉别人可以帮别人的忙,如此一来,如果路由器之间分不清谁是谁,没有办法确定各自的身份,那么通告的链路状态就是毫无意义的,所以必须给每一个OSPF路由器定义一个身份,就相当于人的名字,这就是Router-ID,并且Router-ID在网络中绝对不可以有重名,否则路由器收到的链路状态,就无法确定发起者的身份,也就无法通过链路状态信息确定网络位置,OSPF路由器发出的链路状态都会写上自己的Router-ID,可以理解为该链路状态的签名,不同路由器产生的链路状态,签名绝不会相同。

       每一台OSPF路由器只有一个Router-ID,Router-ID使用IP地址的形式来表示,确定Router-ID的方法为:

★1 .手工指定Router-ID。

★2 .路由器上活动Loopback接口中IP地址最大的,也就是数字最大的,如C类地址优先于B类地址,一个非活动的接口的IP地址是不能被选为Router-ID的。

★3 .如果没有活动的Loopback接口,则选择活动物理接口IP地址最大的。

注:如果一台路由器收到一条链路状态,无法到达该Router-ID的位置,就无法到达链路状态中的目标网络。

       Router-ID只在OSPF启动时计算,或者重置OSPF进程后计算。

COST

       OSPF使用接口的带宽来计算Metric,例如一个10 Mbit/s的接口,计算Cost的方法为:

        将10 Mbit换算成bit,为10 000 000 bit,然后用10000 0000除以该带宽,结果为 10000 0000/10 000 000 bit = 10,所以一个10 Mbit/s的接口,OSPF认为该接口的Metric值为10,需要注意的是,计算中,带宽的单位取bit/s,而不是Kbit/s,例如一个100 Mbit/s的接口,Cost 值为 10000 0000 /100 000 000=1,因为Cost值必须为整数,所以即使是一个1000 Mbit/s(1GBbit/s)的接口,Cost值和100Mbit/s一样,为1。如果路由器要经过两个接口才能到达目标网络,那么很显然,两个接口的Cost值要累加起来,才算是到达目标网络的Metric值,所以OSPF路由器计算到达目标网络的Metric值,必须将沿途中所有接口的Cost值累加起来,在累加时,同EIGRP一样,只计算出接口,不计算进接口。

       OSPF会自动计算接口上的Cost值,但也可以通过手工指定该接口的Cost值,手工指定的优先于自动计算的值。

       OSPF计算的Cost,同样是和接口带宽成反比,带宽越高,Cost值越小。到达目标相同Cost值的路径,可以执行负载均衡,最多6条链路同时执行负载均衡。