鏈路狀態信息的理解

OSPF作為鏈路狀態路由協議，不直接傳遞各路由器的路由表，而傳遞鏈路狀態信息，各路由器基于鏈路狀態信息獨立計算路由。所有路由器各自維護一個鏈路狀態數據庫。鄰居路由器間先同步鏈路狀態數據庫，再各自基于SPF（Shortest Path First）算法計算最優路由，從而提高收斂速度。
? ? ? 所謂Link State（鏈路狀態）指的就是路由器的接口狀態。在OSPF中路由器的某一接口的鏈路狀態包含了如下信息。
① 該接口的IP地址及掩碼
② 該接口的帶寬（開銷）
③ 該接口所連接的鄰居
④ 鏈路的類型
? ? ? ?OSPF路由器同步的是最原始的鏈路狀態信息，而且對于鄰居路由器發來的鏈路狀態信息，僅作轉發。最終所有路由器都將擁有一份相同且完整的原始鏈路狀態信息。

LSA頭部理解

LSA（Link State Advertisement）是路由器之間鏈路狀態信息的載體。LSA是LSDB的最小組成單位，也就是說LSDB由一條條LSA構成的。所有的LSA都擁有相同的頭部，關鍵字段的含義如下：
? LS age：此字段表示LSA已經生存的時間，單位是秒。3600s為老化時間，從lsdb中清除 通告的時候是0開始增長 更新時間1800s通告一次（通過LSU維護更新狀態）
? LS type：此字段標識了LSA的格式和功能。常用的LSA類型有五種
? Link State ID：此字段是該LSA所描述的那部分鏈路的標識，例如Router ID等
? Advertising Router：此字段是產生此LSA的路由器的Router ID
? LS sequence number：此字段用于檢測舊的和重復的LSA。32位有符號數 默認從0x80000001開始 最大0x7fffffff

如何標識唯一一條LSA

LS type，Link State ID和Advertising Router的組合共同標識一條LSA

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如何比較一條LSA的新舊

如序列號越大越新
① 當路由器生成一條新的LSA時，使用序列號0x80000001做為該LSA的初始序列號，此后，每次更新該LSA，序列號加1
2.比較checksum 越大越新
3.比較age 越小越新
① 如果age=max age即3600s認為該條lsa是最新的立即更新
② 每條LSA都有一個年齡字段，LSA駐留在OSPF的數據庫中，已經LSA的傳播過程中年齡字段不斷增加。OSPF有一個MaxAgeDiff的值，如果兩條LSA的序列號相同，而年齡不同，如果年齡差值超過MaxAgeDiff值，那么認為是不同的兩條LSA，將進行更新過程。如果小于MaxAgeDiff值，那么認為是相同的LSA，將丟棄后續收到的那條LSA
③ OSPF還有一個MaxAge的值，如果LSA的年齡超過該值，那么這條LSA會被從數據庫中清除，并將該老化的LSA擴散出去，導致從所有的路由器數據庫中清除
LSRefeshTime是LSA的定期刷新定時器，該定時器控制定期刷新LSA
MaxAgeDiff 15分鐘
MaxAge 1小時
LSRefeshTime 30分鐘

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OSPF更新機制

定時更新

OSPF為每個LSA條目維持一個老化計時器（3600s），當計時器超時，此LSA將從LSDB中刪除
為了防止LSA條目達到最大生存時間而被刪除，OSPF通過定期更新（每1800s刷新一次）機制來刷新LSA。OSPF路由器每1800s會重新生成LSA，并通告給其他路由器

觸發更新

當鏈路狀態發生變化后，路由器立即發送更新消息，其他路由器收到更新消息后立即進行路由計算，快速完成收斂

OSPF的SPF算法

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在同一個區域當中，OSPF使用SPF算法來實現破除環路和最優路徑的計算，其中在一個OSPF區域里面會有Router-LSA(LSA-1)和Network-LSA（LSA-2）泛洪，Router-LSA(LSA-1)由每一臺運行OSPF的路由器為每一個區域產生一份LSA，Network-LSA（LSA-2）由MA網絡里面的DR產生

Router-LSA(LSA-1)

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描述P2P網絡

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每臺OSPF路由器使用一條Router-LSA描述本區域內的鏈路狀態信息
? LSA頭部的三個字段含義如下
① Type：LSA類型，Router代表是LSA-1
② LS id：鏈路狀態ID（也就是產生該LSA的Router ID）
③ Adv rtr：產生此Router-LSA的路由器Router ID


一條Router-LSA可以描述多條鏈路，每條鏈路描述信息由Link ID，Data，Link Type和Metric組成，其關鍵字含義如下
? Link Type：鏈路類型，Router LSA描述的鏈路類型主要有4種
① Point-to-Point：描述一個從本路由器到鄰居路由器之間的點到點鏈接，屬于拓撲信息
② TransNet：描述一個從本路由器到一個Transit網段（例如MA網段或者NBMA網段）的鏈接，屬于拓撲信息
③ StubNet：描述一個從本路由器到一個Stub網段（例如Loopback接口）的鏈接，屬于路由信息
? Link ID：此鏈路的對端標識，不同鏈路類型的Link ID表示的意義也不同
? Data：用于描述此鏈路的附加信息，不同的鏈路類型所描述的信息也不同
? Metric：描述此鏈路的開銷

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描述MA網絡

在描述MA網絡類型的Router-LSA中，Link ID為DR的接口IP地址，Data為本地接口的IP地址RTB、RTC、RTE之間通過以太鏈路互連，以RTC產生的LSA為例，Link ID為DR的接口IP地址（10.1.235.2），Data為本地路由器連接此MA網絡的接口IP地址（10.1.235.3），Link Type為TransNet，Metric表示到達DR的開銷值
TransNet描述的鏈接中僅包括與DR的連接關系及開銷，沒有網絡號/掩碼及共享鏈路上其他路由器的任何信息


LSA-1的總結

Network-LSA

MA共享網段或NBMA共享網段中網絡號/掩碼及路由器間的鏈接關系，可以通過Network-LSA來呈現。在Network-LSA中關鍵字的含義如下


① Type：LSA類型，Network-LSA是二類LSA
② LS id：DR的接口IP地址
③ Adv rtr：產生此Network-LSA的路由器Router ID，即DR的Router ID
④ Net mask：該網段的網絡掩碼
⑤ Attached Router：連接到該網段的路由器列表，呈現了此網段的拓撲信息
基于上述字段表達的信息，Ls id和Net mask做與運算，即可得出該網段的IP網絡號，另外，從DR路由器到其所連接的路由器的開銷為0
從Attached Router部分可以看出，2.2.2.2、3.3.3.3、5.5.5.5共同連接到該共享MA網段中，DR路由器為2.2.2.2，網絡號10.1.235.0，掩碼255.255.255.0

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實戰演練

計算最短路徑樹－物理拓撲

由LSDB描述的有向圖

描述RTA的LSA計算完成后的SPF樹

最終的最短路徑樹

1

?

?

end

?

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【干货】精通网红OSPF协议---进阶篇的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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