OSPF路由协议

OSPF简介

1、（Open Shortest Path First），开放式最短路径优先，它属于链路状态路由协议，大部分路由将由OSPF协议自行计算和生成，无须网络管理员人工配置，当网络拓扑发生变化时，协议可以自动计算、更正路由，极大地方便了网络管理。
2、 OSPF是通过邻居之间交互LSA（链路状态信息通告）来描述路由和拓扑信息的，将这些LSA存放在LSDB（链路状态数据库）中，包含了网络所有的拓扑信息和路由信息。通过SPF算法，以自己为根节点，计算出到达其他节点的最优路径。

OSPF版本

OSPFv1，实验性版本，未能实施。
OSPFv2，支持IPv4协议。
OSPFv3，在OSPFv2基础上进行了改进，是一个独立的路由协议，支持IPv6。

OSPF协议

1、OSPF协议号:89，基于IP协议。
2、OSPF协议发包的目的地址是两个多播地址，224.0.0.5和224.0.0.6。
3、224.0.0.5是所有的OSPF路由器都能够收到，这就意味着DR路由器使用这个地址对所有的路由器进行路由的通告。
4、而224.0.0.6是只有DR路由器才能够收到，这就意味着DRother通过这个地址于DR路由器进行交换路由信息的。
5、wireshark，过滤ospf即可抓包。

OSPF数据包类型

1、hello：这是路由器之间互相发现，建立关系以及保活的数据包。

network mask网络掩码：发送hello报文接口的网络掩码
hellointerval：hello报文的频率，默认10秒
options可选项：可选项字段。
rtr pri：DR的优先级，默认1，范围0-255，0表示不参与选举
routerdeadinterval：邻居dead时间，超过此时长没有收到邻居的hello包，则认为邻居down，默认是4倍的hello时间，即40秒。
designated router：选举成为DR的接口地址
backup designated router：选举成为BDR的接口地址
neighbor：邻居的route id

2、DD：数据库描述包，这个数据包就像是一份路由条目的清单列表，里面包含着LSA的头部信息，当其他路由器发现有自己缺少的路由条目，就会发送LSR。

interface mtu：本端接口MTU的大小，华为默认为0
options：可选项
I：如果是第一个DD报文则置为1，否则为0
M：如果是最后一个DD报文则置为1，否则为0
M/S：master或者slave，确定主从关系，当认为自己是主路由器是置为1
DD sequence number：DD报文的序列号，用来进行隐形确认。
LSA headers：LSA头部信息

3、LSR：用于向OSPF邻居请求LSA，来补充自己的路由条目的空缺。

LS type：链路状态类型
LS id：链路状态ID
advrouter：产生此LSA的路由器的route id

4、LSU：LSU承载着LSA，而LSA正是包含着路由信息的数据媒介

number of LSAs：LSA的数量
LSA：LSA的详细信息，LSA具有多种类型，不同类型的LSA详细描述不相同。

5、LSAck：当收到对端的LSU，需要回送一个LSAck表示确认，否则路由器会启用重传机制，默认是4秒。关于OSPF相关的timer，可以在发送OSPF相关协议包的接口上进行设置。

OSPF邻区状态

down：初始化状态，没有收到任何hello包。
attempt：此状态只在NBMA网络种出现，表示本端发送hello包后，在dead时间内仍然没有收到对方的hello包。
init：收到了邻居的hello，但是邻居的hello包中的 neighbor字段不含有自己的route id。
2-way：收到了邻居的hello，邻居的hello包中的 neighbor字段含有自己的route id。
exstart：开始交互DD报文，进行主从关系的选举。
exchange：已经选出主从关系，开始进行LSA摘要信息的交换。
loading：收到邻居发来的LSR报文。
full：收到了邻居的LS ACK，认为邻居已经完成LSDB的同步。

OSPF的邻接关系建立过程

邻居状态一开始都为down状态。
1、A给B发送hello包，邻居为空，B收到以后邻居状态为init。
2、B给A发送hello包，邻居为1.1.1.1，A收到以后邻居状态为2-way。
3、A给B发送hello包，邻居为2.2.2.2，B收到以后邻居状态为2-way。此时邻居关系建立。
4、A和B开始发送空的DD报文进行主从协商，此时邻居状态都为exstart。
5、B成为主路由器，开始发送携带LSA摘要的DD报文，这个过程都是exchange状态。
6、当DD报文交互完成后，即收到对方DD报文M=0时，开始发送LSR请求，这个时候邻居状态为loading状态。
7、当收到邻居的LS ACK时，邻居状态为full，此时邻接关系建立完成。
8、邻居关系是指双方hello报文互相通过，此时还没有进行LSA的交互，这个阶段时选举DR和BDR的阶段。邻接关系代表数据库已经同步，可以开始进行路由的计算。

路由名词解释

IGP

（内部网关协议）是在一个自治网络内网关（主机和路由器）间交换路由信息的协议。路由信息能用于网间协议（IP）或者其它网络协议来说明路由传送是如何进行的。IGP协议包括RIP、OSPF、IS-IS、IGRP、EIGRP。

OSPF

（Open Shortest Path First），开放式最短路径优先，它属于链路状态路由协议，大部分路由将由OSPF协议自行计算和生成，无须网络管理员人工配置，当网络拓扑发生变化时，协议可以自动计算、更正路由，极大地方便了网络管理。

LSA

（Link-State Advertisement），链路状态通告。包括有关邻居和通道成本的信息。 LSA被路由器接收用于维护它们的路由选择表。

AS

（autonomous system），自治系统，是一个有权自主地决定在本系统中应采用各种路由协议的小型单位。

ASE

自治系统外部的路由。

ABR

区域边界路由器，是位于一个或多个OSPF区域的一个路由器，其连接这个区域到骨干网络。

ASN

一个自治系统将会分配一个全局的唯一的16位号码，有时我们把这个号码叫做自治系统号（ASN）。

STUB

一种典型AS应用，在划分了区域之后，非骨干区域中的路由器对于区域外的路由，一定要通过ABR（区域边界路由器）来转发，对于区域内的路由器来说ABR是一个通往外部世界的必经之路。内部ASE路由无法传递到区域外，也无法引入区域外的ASE路由，包括静态路由。

NSSA

（“not-so-stubby” area），STUB扩展，区域内路由器引入的ASE路由可以在NSSA中传播并发送到区域之外。

RIB

路由信息库（Routing Information Base，RIB）

FIB

转发表，也叫转发信息库（Forwarding Information base，FIB）

OSPF开源项目

1、XORP

项目的目标是建立一个软件路由器平台，是功能齐全的、稳定和足够的生产使用，灵活和可扩展性。支持OSPF, RIP, BGP,OLSR, VRRP, PIM, IGMP (Multicast) 和其它路由协议. 它可实现路由协议为IPv4和IPv6和统一的手段来配置它们。支持各种linux,BSD, Windows(使用mingw编译器编译)。

开源地址：https://github.com/greearb/xorp.ct

2、FRR

FRR是一种实现和管理各种IPv4和IPv6路由协议的自由软件。它几乎运行在所有的Linux和BSD发行版上，并支持所有的现代CPU架构。
FRR目前支持以下协议：
BGP、OSPFv2、OSPFv3、RIPv2、RIPng、IS-IS、PIM-SM/MSDP、LDP、BFD、Babel、PBR、OpenFabric、VRRP、EIGRP (alpha)、NHRP (alpha)

开源地址：https://github.com/FRRouting/frr