OSPF协议工作原理

关于OSPF路由器之间的关系有两个重要的概念，邻居关系和邻接关系。考虑一种简单的拓扑，两台路由器直连。在双方互联接口上激活OSPF，路由器开始发送及侦听Hello报文。在通过Hello报文发现彼此后，这两台路由器便形成了邻居关系。

邻居关系的建立只是一个开始，后续会进行一系列的报文交互，例如前文提到的DD、LSR、LSU和LS ACK等。当两台路由器LSDB同步完成，并开始独立计算路由时，这两台路由器形成了邻接关系。

ospf邻接关系建立过程

OSPF完成邻接关系的建立有四个步骤：建立邻居关系、协商主/从、交互LSDB信息，同步LSDB。

OSPF邻接关系建立过程1——建立邻居关系。

当一台OSPF路由器收到其他路由器发来的首个Hello报文时会从初始Down状态切换为Init状态。

当OSPF路由器收到的Hello报文中的邻居字段包含自己的RouterID时，从Init切换2-way状态。

OSPF邻接关系建立流程2&3——协商主/从、交互LSDB信息。

邻居状态机从2-way转为Exstart状态后开始主从关系选举：R1向R2发送的第一个DD报文内容为空，其Seq序列号假设为X。R2也向R1发出第一个DD报文，其Seq序列号假设为Y。选举主从关系的规则是比较RouterID，越大越优。R2的Router ID比R1大，因此R2成为真正的主设备。主从关系比较结束后，R1的状态从Exstart转变为Exchange。

R1邻居状态变为Exchange后，R1发送一个新的DD报文，包含自己LSDB的描述信息，其序列号采用主设备R2的序列号。

R2收到后邻居状态从Exstart转变为Exchange。R2向R1发送一个新的DD报文，包含自己LSDB的描述信息，序列号为Y+1。

R1作为从路由器需要对主路由R2发送的每个DD报文进行确认，回复报文的序列号与主路由R2一致。发送完最后一个DD报文后，R1将邻居状态切换为Loading。

OSPF邻接关系建立流程4——同步LSDB。宏发科技爱和我分开挖机发了空间发挥。

•邻居状态转变为Loading后，R1向R2发送LSR报文，请求那些在Exchange状态下通过DD报文发现的，但是在本地LSDB中没有的LSA。

•R2收到后向R1回复LSU。在LSU报文中包含被请求的LSA的详细信息。

•R1收到LSU报文后，向R2回复LSACK报文，确认已接收到，确保信息传输的可靠性。

•此过程中R2也会向R1发送LSA请求。当两端LSDB完全一致时，邻居状态变为Full，表示成功建立邻接关系。

OSPF网络类型

在学习DR和BDR的概念之前，需要首先了解OSPF的网络类型。

OSPF网络类型是一个非常重要的接口变量，这个变量将影响OSPF在接口上的操作，例如采用什么方式发送OSPF协议报文，以及是否需要选举DR、BDR等。接口默认的OSPF网络类型取决于接口所使用的数据链路层封装。

OSPF有四种网络类型：Broadcast、NBMA、P2MP和P2P。

OSPF的DR与BDR

MA(Multi-Access)多路访问网络有两种类型：广播型多路访问网络(BMA)及非广播型多路访问网络(NBMA)。以太网(Ethernet)是一种典型的广播型多路访问网络。

在MA网络中，如果每台OSPF路由器都与其他的所有路由器建立OSPF邻接关系，便会导致网络中存在过多的OSPF邻接关系，增加设备负担，也增加了网络中泛洪的OSPF报文数量。当拓扑出现变更，网络中的LSA泛洪可能会造成带宽的浪费和设备资源的损耗。

为优化MA网络中OSPF邻接关系，OSPF指定了三种OSPF路由器身份，DR(DesignatedRouter，指定路由器)、BDR(BackupDesignated Router，备用指定路由器)和DRother路由器。

只允许DR、BDR与其他OSPF路由器建立邻接关系。DRother之间不会建立全毗邻的OSPF邻接关系，双方停滞在2-way状态。BDR会监控DR的状态，并在当前DR发生故障时接替其角色。

OSPF区域

OSPF路由器在同一个区域(Area)内网络中泛洪LSA。为了确保每台路由器都拥有对网络拓扑的一致认知，LSDB需要在区域内进行同步。

如果OSPF仅有一个区域，随着网络规模越来越大，OSPF路由器的数量越来越多，这将导致诸多问题：

LSDB越来越庞大，同时导致OSPF路由表规模增加。路由器资源消耗多，设备性能下降，影响数据转发。

基于庞大的LSDB进行路由计算变得困难。

当网络拓扑变更时，LSA全域泛洪和全网SPF重计算带来巨大负担。

OSPF引入区域(Area)的概念，将一个OSPF域划分成多个区域：

可以使OSPF支撑更大规模组网。

OSPF多区域的设计减小了LSA泛洪的范围，有效的把拓扑变化的影响控制在区域内，达到网络优化的目的。

在区域边界可以做路由汇总，减小了路由表规模。多区域提高了网络扩展性，有利于组建大规模的网络。

区域的分类：区域可以分为骨干区域与非骨干区域。骨干区域即Area0，除Area0以外其他区域都称为非骨干区域。

多区域互联原则：基于防止区域间环路的考虑，非骨干区域与非骨干区域不能直接相连，所有非骨干区域必须与骨干区域相连。

OSPF路由器类型

OSPF路由器根据其位置或功能不同，有这样几种类型：

区域内路由器(InternalRouter)

区域边界路由器ABR(AreaBorder Router)

骨干路由器(BackboneRouter)

自治系统边界路由器ASBR(ASBoundary Router)

•区域内路由器(InternalRouter)：该类路由器的所有接口都属于同一个OSPF区域。

•区域边界路由器ABR(AreaBorder Router)：该类路由器的接口同时属于两个以上的区域，但至少有一个接口属于骨干区域。

•骨干路由器(BackboneRouter)：该类路由器至少有一个接口属于骨干区域。

•自治系统边界路由器ASBR(ASBoundary Router)：该类路由器与其他AS交换路由信息。只要一台OSPF路由器引入了外部路由的信息，它就成为ASBR。

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