OSPF路由基础概述

## 一、概述
前面路由基础学习了路由的类型可以按照动静态路由分类，静态路由就是直连和手动配置的路由，而动态路由协议是各路由器相互动态学习的一种路由协议，现在常用的有OSPF和ISIS路由协议，前面在基础篇我们也已经对OSPF有一个简单的了解了，现在开始继续深入地学习。

参考文章：[OSPF路由协议基础](https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU1Mjc0NTI0NQ==&mid=2247485483&idx=1&sn=28a60f0ef2e2a4c66e961a4aafb7f2ae&chksm=fbfc2859cc8ba14f0e1c159fce54c8c59d833b41c118d77ee0bf2648aef3e3fbf73e346c4682#rd)

## 二、动态路由协议
协议是什么？在网络领域我认为是设备间遵循的一种规则，比如相互连接的设备必须要RID，需要通告路由，路由的格式等等，就是在一个范围内的设备统一的标准，基于这些标准能够实现设备间信息传递。

动态路由协议是一种用于路由器之间交换路由信息的机制，它允许路由器动态地生成和维护路由表，以决定数据传输的最佳路径。当网络拓扑结构发生变化时，动态路由协议能够自动更新路由表，以适应网络状态的变化。

![动态路由协议](/media/202403/2024-03-15_112134_9892330.7070249701056086.png)

OSPF就属于动态的链路状态路由协议，以及OSPF的标准和SPF算法进行路由传递，邻居的维护等。

## 三、OSPF概述
OSPF(Open Shortest Path First，开放式最短路径优先)是典型的链路状态路由协议，是目前业内使用非常广泛的IGP协议之一。目前针对IPv4协议使用的是OSPF Version 2（RFC2328）；针对IPv6协议使用OSPF Version 3（RFC2740）。

简单总结如下：
- 运行OSPF路由器之间交互的是LS（Link State，链路状态）信息，而不是直接交互路由。LS信息是OSPF能够正常进行拓扑及路由计算的关键信息。
- OSPF路由器将网络中的LS信息收集起来，存储在LSDB中。路由器都清楚区域内的网络拓扑结构，这有助于路由器计算无环路径。
- 每台OSPF路由器都采用SPF算法计算达到目的地的最短路径。路由器依据这些路径形成路由加载到路由表中。
- OSPF支持VLSM（Variable Length Subnet Mask，可变长子网掩码），支持手工路由汇总。
- 多区域的设计使得OSPF能够支持更大规模的网络。

**OSPF报文类型：**

OSPF有五种类型的协议报文。这些报文在OSPF路由器之间交互中起不同的作用。

|报文名称|	报文功能|
|---|---|
|Hello	|周期性发送，用来发现和维护OSPF邻居关系。|
|Database Description (DD报文)|	描述本地LSDB的摘要信息，用于两台设备进行数据库同步。|
|Link State Request (LSR报文)|	用于向对方请求所需要的LSA。设备只有在OSPF邻居双方成功交换DD报文后才会向对方发出LSR报文。|
|Link State Update (LSU报文)|	用于向对方发送其所需要的LSA。|
|Link State ACK (LS ACK)|	用来对收到的LSA进行确认。|

OSPF经过一系列报文交互形成邻接关系之后就是通过LSU类型的报文里面携带的LSA进行路由信息的传递和更新，因此这里需要重点学习LSA的相关知识。

## 四、LSA概述
LSA是OSPF进行路由计算的关键依据。OSPF的LSU报文可以携带多种不同类型的LSA。各种类型的LSA拥有相同的报文头部。

![LSA](/media/202403/2024-03-15_112204_1427970.18676775189130668.png)

相关字段说明：
1. LS Age（链路状态老化时间）：此字段表示LSA已经生存的时间，单位是秒。
2. Options（可选项）：每一个bit都对应了OSPF所支持的某种特性。
3. LS Type（链路状态类型）：指示本LSA的类型。
4. Link State ID（链路状态ID）：不同的LSA，对该字段的定义不同。 
5. Advertising Router（通告路由器）：产生该LSA的路由器的Router ID。
6. LS Sequence Number（链路状态序列号）：当LSA每次有新的实例产生时，序列号就会增加。LS Checksum（校验和）：用于保证数据的完整性和准确性。判断新旧，越大越新。
7. Length：是一个包含LSA头部在内的LSA的总长度值。

链路状态类型、链路状态ID、通告路由器三元组唯一地标识了一个LSA。

链路状态老化时间 、链路状态序列号 、校验和用于判断LSA的新旧

**常见LSA类型：**

| **类型** | **名称**                           | **描述**                                                     |
| -------- | ---------------------------------- | ------------------------------------------------------------ |
| 1        | 路由器LSA（Router LSA）            | 每个设备都会产生，描述了设备的链路状态和开销，该LSA只能在接口所属的区域内泛洪 |
| 2        | 网络LSA（Network LSA）             | 由DR产生，描述该DR所接入的MA网络中所有与之形成邻接关系的路由器，以及DR自己。该LSA只能在接口所属区域内泛洪 |
| 3        | 网络汇总LSA（Network Summary LSA） | 由ABR产生，描述区域内某个网段的路由，该类LSA主要用于区域间路由的传递 |
| 4        | ASBR汇总LSA（ASBR Summary LSA）    | 由ABR产生，描述到ASBR的路由，通告给除ASBR所在区域的其他相关区域。 |
| 5        | AS外部LSA（AS External LSA）       | 由ASBR产生，用于描述到达OSPF域外的路由                       |
| 7        | 非完全末梢区域LSA（NSSA LSA）      | 由ASBR产生，用于描述到达OSPF域外的路由。NSSA LSA与AS外部LSA功能类似，但是泛洪范围不同。NSSA LSA只能在始发的NSSA内泛洪，并且不能直接进入Area0。NSSA的ABR会将7类LSA转换成5类LSA注入到Area0 |

**区域：**

在许多场合中，我们习惯使用类型值来称呼对应的LSA，例如1类LSA等同于Router LSA，2类LSA等同于Network LSA，以此类推。

- 区域内：设备所属的OSPF Area id相同，那么这些设备是属于区域内的关系；
- 区域间：设备所属的OSPF Area id不同，那么这些设备是属于区域间的关系；
- 区域外：有设备属于OSPF区域，但是另外一些设备不属于OSPF协议的范围，区域外；

总结：复习了动态路由协议OSPF，简单了解LSA的类型及区域概念，后面再详细学习。