最通俗易懂的OSPF五种报文+七种状态

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了最通俗易懂的OSPF五种报文+七种状态。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

OSPF是什么?

OSPF,Open Shortest Path First,一种链路状态路由协议,更是一种内部网关协议(如下图),封装在IP报文中,协议号为89。简单的理解,部署了该协议的网络会周期性收集拓扑和路由的所有信息,然后计算出到达目的网段的最短路径,并且通过周期更新机制实时监控网络的变化。

    按区域自治与否,可分为:IGP(AS内部)、EGP(AS与AS之间)
    按路由算法,可分为:
    ①链路状态路由协议
    ②距离矢量路由协议

    IGP:工作在AS内,周期更新,收集运行了该协议的路由信息并实时监控网络的变化(如OSPF、ISIS、RIP);
    EGP:工作在AS之间,不存在周期更新,存在触发更新,主要用于传递和选择AS间的路由(如BGP);

动态路由协议的一般应用

    无环路
    类似于STP生成树协议,每一个OSPF区域(每一朵“云”)相当于一个树干的枝杈,不会构成环路。

    收敛快
    这是作为动态路由所特有的特点,每当链路/设备出现故障时,该部署了OSPF的区域会动态的扫描并感知到链路状态异常,从而进行拓扑的链路的更新。

    扩展性好
    可以划分为多个OSPF区域,就像树干可以长出多个枝杈一样。

    支持认证
    认证,是为了提高网络通信的安全性,OSPF区域下所有设备接口之间的相互认可的一种口令/密钥方式。就像直播房间平台下,你输入对应的密码/房间号才可以进去一样。

OSPF的五种报文,你知道哪几个?

(1)Hello报文:发现、协商、维护(周期发送)OSPF邻居;
关于邻居的发现,有两种方式:
①自动发现:通过发送目的IP地址为224.0.0.5;
②手工指定(NBMA)

    那两者如何才能成功建立邻居(两者如何通过hello报文协商“邻居的建立”)
    通过查看ospf报文的头部,我们可以知道影响OSPF邻居建立的因素:
    ①version必须要一致;
    ②router id不能一致;
    ③area ID要一致;
    ④authentication-mode要一致,password也要一致;
    ⑤netmask要一致(广播、NBMA网络中有这一要求的);
    ⑥hello/dead time要一致;
    ⑦option字段的N bit和E bit要一致;

N位/E位    代表的功能区域
N=0,E=0    代表stub区域(末节区域)
N=0,E=1    代表普通区域
N=1,E=0    代表NSSA区域 (Not so 末节区域)

    N=1,代表支持7类LSA
    E=1 ,代表支持5类LSA

(2)DD(Database Description)报文:数据库描述报文,携带LSA的摘要(就像快递单号,仅仅是对快递具体内容的简单描述标识而已);

    注意:DD报文携带的LSA摘要有什么字段?

    答:link state type、link state id、advertiser(简称ADV)。

(3)LSR(link state request)报文:请求本设备缺少的LSA信息(很容易理解,请求的东西一般是自己没有的),通过携带本设备所缺少的LSA的摘要信息来实现请求;

(4)LSU(link state update)报文:携带LSA信息的报文。(类似于报刊会按照你订阅所需要看、但又还没有收到的报纸的单号进行递送)

    ①收到了LSR请求报文后,LSU会进行回复;
    ②默认情况下,LSU报文会周期为1800s动态更新,dead time为3600s;
    ③当网络发生变化时,也会发送出LSU更新链路状态(触发更新);

(5)LSACK(link state ACK)报文:用来确认收到了LSU的报文,携带了LSA的详细信息(而不仅是LSA摘要了);(快递员给你送完东西,这时候快递员会验收确认,我们这边也要验货看看有无缺损、符不符合当初买的标准和实际的需求)

    PS:LS Ack报文携带的仅是LSA的摘要并不会携带完整的LSA,跟DD报文类似。


那OSPF协议是怎么通过这几个报文运作?

下图很好地描述了其运作的流程:
OSPF报文-简单时序图

上图粗略的描述了ospf路由协议是怎么通过报文运作的。但我还是墙裂建议各位亲自抓取OSPF报文来分析,理解会更深一点。

OSPF状态机是如何运作的啊?

1、down:刚开机时,随即发送第一个hello报文的状态。

2、init:发送了第一个hello报文后,等待收到对方发来hello报文的状态。

        attempt:跟init状态类似,但它只用于NBMA接口网络类型之中

3、2-way:双向连接,收到了邻居发来的hello报文(其中携带一些信息说明本设备为邻居的route id等),在这个状态里完成DR和BDR的选举。

    PS:
    DR(Designated Router),指定路由器
    BDR(Backup Designated Router),备份指定路由器

4、exstart:双方开始交换‘空’的DD报文,通过DD报文中序号等摘要信息协商并选举出主从设备。

    为什么要选举主从设备?
    选举主从设备用于确定由哪台路由器开始发送DBD包。
    由于ospf主要是建立在IP数据包的基础上,所以没有tcp报文的可靠传输保证,所以需要建立主从关系保证DBD数据库描述信息可靠交互。虽然主从选举表面只是一种关系选举,实际上是一种可靠更新机制,保证数据传输有序、可靠。

    其中主从关系选举与优先级无关,只与Router-ID 有关

        router id较大的设备(比如选举出的主设备),不一定是DR

5、exchange:双方交换携带了LSA摘要DD报文,用于同步LSDB(可以说双方各自存储着自己的LSA报文数据库即LSDB)。

6、loading:用于加载exchange交换之后各自缺少的LSA报文。(此过程会发送LSR、LSU、LSAck报文)

7、**full:**同步LSDB完成。(此过程拓扑链路发生变化会发送HELLO、DD报文、LSR、LSU、LSAck报文,以进行动态刷新LSDB)

下面演示七种状态通过OSPF协议如何运作的一个状态机制:

OSPF--状态机

下图进一步的描述了OSPF协议的状态机大致运作流程。 最通俗易懂的OSPF五种报文+七种状态
如果OSPF进程停留在某个状态,问题出至哪里呢?

答:
停留在init状态:存在流量过滤,或链路存在单点故障
停留在2-way状态:DR/BDR选举卡住了,通常是路由器中双方或某一方弃权了导致选举不成功(优先级为0时代表弃权)

停留在exstart、exchange、loading状态:通常是本端接口的MTU与对端接口的MRU不一致,本端发送的报文过大,对端接收不过来;(但注意两设备互联接口的MTU不匹配,华为默认不检查的)

那OSPF链路状态(拓扑)发生改变时怎么办?

答:OSPF是链路状态路由协议,当链路状态(拓扑)发生变化时会执行触发更新机制,即:当链路状态发生改变时,运行OSPF的设备就会泛洪发出链路更新报文(LSU),如此很快地就告知给了所有相邻的路由器,然后通过比对链路数据库(LSDB)与路由表(Routing table),找出拓扑变化的部分,进而更新LSDB。

搞懂邻居关系、邻接关系及其区别

1、邻居关系?邻接关系?
邻居关系:邻居之间只能发送hello报文;
邻接关系:OSPF的五种报文都可以发送;

2、DR、BDR、DR other

    在这之前我们先明白**DR、BDR、DR other是什么角色?**

    DR:相当于一个班级(广播网络)里被选举出来的正班长。
    BDR:相当于一个班级里选举出来的的副班长。
    DR other:该班级学生里面除了上面的正班长、副班长之外的“臣子”了。

3、邻居关系和邻接关系区别?
理解了DR、BDR 和 DR other所扮演的角色,我们可以这样认为:邻居关系是简单的隔壁关系,邻接关系是更深层次的友好关系。

    DR/BDR与DR other之间是邻接关系;(班长/副班长与班级同学肯定友好啦)
    BDR与DR之间是邻接关系;(副班长与班长肯定友好啦)
    DR other与DR other之间邻居关系;(同学和同学就是毗邻而已,关系不一定友好)
 文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-502142.html

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