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<blockquote><span style="font-family: -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Segoe UI", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei", "Helvetica Neue", Helvetica, Arial, sans-serif, "Apple Color Emoji", "Segoe UI Emoji", "Segoe UI Symbol";">一、OSPF路由協(xié)議</blockquote>

<div class="image-package"><img src="https://upload-images.jianshu.io/upload_images/2084007-f82130c9d9ce5a90.jpeg" img-data="{"format":"jpeg","size":40673,"height":437,"width":1080}" class="uploaded-img" style="min-height:200px;min-width:200px;" width="auto" height="auto"/>
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開放式最短路徑優(yōu)先OSPF（Open Shortest Path First）是IETF組織開發(fā)的一個基于鏈路狀態(tài)的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（Interior Gateway Protocol）。

兩個版本：
IPv4協(xié)議使用的是OSPF Version 2（RFC2328）；針對IPv6協(xié)議使用OSPF Version 3（RFC2740）
在這里估計你要打三個問號了？？？什么是基于鏈路狀態(tài)的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議，什么又是開放式最短路徑樹，為什么會出現(xiàn)OSPF呢？接下來就讓我娓娓道來！
首先來展開第一個疑問：為什么會出現(xiàn)OSPF呢？肯定就有人說，出現(xiàn)任何??技術(shù)都是為了解決某個領(lǐng)域的難題，不錯，OSPF的出現(xiàn)正是解決日益龐大的網(wǎng)絡(luò)如何選路并到達目的地的難題，因特網(wǎng)最開始出現(xiàn)的時候是局限在某個區(qū)域中，而隨著因特網(wǎng)的普及，越來越多的地區(qū)和區(qū)域都加入進來，到如今更是與我們生活融為一體，不可分割。早期的時候可能就是幾個人互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，或者是一個小型的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，而隨著組織和企業(yè)的加入，一個組織越來越多的人機開始交互，日益龐大，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的成本和難度日益提高，一個數(shù)據(jù)包的選路越來越復(fù)雜，靠人手工維護陷入困境(靜態(tài)路由)，相應(yīng)的出現(xiàn)了自動學(xué)習(xí)的方法(動態(tài)路由)。

最開始的RIP協(xié)議，在早期解決了部分問題，但隨著時間的推移，RIP的短板也越來凸顯：
RIP：RIP是一種基于距離矢量算法的路由協(xié)議
<ol><li>收斂慢；</li><li>易產(chǎn)生路由環(huán)路；</li><li>可擴展性差，只支持最大16跳，大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)不合適；</li><li>不支持VLSM</li></ol>
OSPF能更好的解決RIP無法解決的問題
歷史就是如此相似，混亂的時代總能產(chǎn)生英雄；而在網(wǎng)絡(luò)江湖中，OSPF也應(yīng)運而生。
OSPF就是為RIP的短板而生，集大成者得天下，而現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)江湖中，OSPF已霸占主流；RIP也就退出歷史潮流，OSPF在IGP中如魚得水，那到底是如何做到的呢？請繼續(xù)動動手指

<blockquote>二、OSPF關(guān)鍵要素
</blockquote>
OSPF是基于鏈路狀態(tài)的路由協(xié)議，那什么是鏈路狀態(tài)呢？
RIP是距離矢量路由協(xié)議，是跳躍點來作為路由選路，并不構(gòu)建全局的面，簡單理解可以說RIP是點，OSPF是以點構(gòu)建成面，也就是每個OSPF上都有一套全局的地圖可供選路。每個運行OSPF的路由器都有一張全局的地圖庫進行查詢，RIP沒法做到，那具體都有哪些因素影響呢？
OSPF關(guān)鍵要素--五種報文
OSPF是運行在網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，IP協(xié)議號 89，其實在我理解OSPF是跨層封裝，OSPF將協(xié)議包封裝在IP包中，可以看如下圖所示：
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</div>
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</div>
如下圖所示：

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</div>OSPF報文類型說明：
<div class="image-package"><img src="https://upload-images.jianshu.io/upload_images/2084007-e8d0f323c7d1ce4b.jpeg" contenteditable="false" img-data="{"format":"jpeg","size":74776,"height":498,"width":1378}" class="uploaded-img" style="min-height:200px;min-width:200px;" width="auto" height="auto"/>
</div>故OSPF是劃分在IP層中，但是在整個TCP/IP協(xié)議簇中，很多協(xié)議其實并不能確定是屬于那個協(xié)議，有些是跨協(xié)議，有些協(xié)議在灰色地帶，最主要的還是看具體解決什么問題，我可以說OSPF是在傳輸層，BGP屬于應(yīng)用層，所以不能很粗略的定義在哪一層，OSPF是基于IP的，BGP基于TCP的，報文封裝在下層，而解決的問題是網(wǎng)絡(luò)層問題，看計算機網(wǎng)絡(luò)自頂向下方法一書可以看出，故不要太局限嚴(yán)格定義在哪一層的協(xié)議。
OSPF數(shù)據(jù)包首部邏輯結(jié)構(gòu)：

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</div>抓包結(jié)構(gòu)：<div class="image-package"><img src="https://upload-images.jianshu.io/upload_images/2084007-7db40962cba751d3.jpeg" img-data="{"format":"jpeg","size":34909,"height":511,"width":1080}" class="uploaded-img" style="min-height:200px;min-width:200px;" width="auto" height="auto"/>
</div>
<div class="image-package"><img src="https://upload-images.jianshu.io/upload_images/2084007-13645ee22a836eb3.jpeg" contenteditable="false" img-data="{"format":"jpeg","size":108761,"height":796,"width":1382}" class="uploaded-img" style="min-height:200px;min-width:200px;" width="auto" height="auto"/>
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OSPF關(guān)鍵要素--三張表
OSPF協(xié)議的運行需要三張表，鄰居表、鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫、OSPF路由表。如下以華為示例：鄰居表：display ospf peer<ol><li>通過Hello報文形成鄰居</li><li>用鄰居機制來維持路由</li><li>鄰居表存儲雙向通信的OSPF路由器列表信息</li></ol>
鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(LSDB)：display ospf peer<ol><li>通過LSU報文更新LSDB</li><li>描述拓撲信息的LSA存儲在LSDB中</li></ol>
路由表：display ospf routing<ol><li>OSPF計算出來的路由將會加載到路由表</li><li>路由優(yōu)先級域內(nèi)>域間>域外 1/2 >NSS區(qū)域 1/2</li></ol>
<blockquote>三、OSPF協(xié)議原理
</blockquote>

啟動OSPF，發(fā)送hello包，建立鄰居關(guān)系，泛洪LSA，每臺路由器匯總LSA，形成LSDB，鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫生成帶權(quán)有向圖，每臺運行OSPF路由器以自己為根節(jié)點計算最小路徑樹，最終形成每臺路由器的路由表加載到路由器內(nèi)存中。
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LSA泛洪：運行鏈路狀態(tài)路由協(xié)議的路由器都會進行鏈路狀態(tài)公告LSA （Link State Advertisement）泛洪，LSA中包含了路由器已知的接口狀態(tài)、接口IP地址、掩碼、開銷、網(wǎng)絡(luò)類型、宣告路由ID和等信息。
通俗點講就是LSA把路由器鄰居相互之間的路由信息和拓撲信息進行握手交換。
建立LSDB：收到LSA的路由器都可以根據(jù)LSA提供的信息建立自己的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫LSDB（Link State Database）。
通俗點講就是每臺路由器都會收到網(wǎng)絡(luò)中其他的路由器發(fā)送過來的LSA信息，這些所有的LSA信息構(gòu)成了LSDB。這里需要注意的是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定后，網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備應(yīng)該是有相同的LSDB的。
建立最短路徑樹：運行OSPF協(xié)議的路由器在LSDB的基礎(chǔ)上使用SPF算法進行運算，建立起到達每個網(wǎng)絡(luò)的最短路徑樹。
路由計算：通過最短路徑樹得出到達目的網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)路由，并將其加入到IP路由表中。
OSPF從最開始的鄰居建立到最終路由表的加載是有一個過程的，整個過程分7個狀態(tài)，分別都是不同的OSPF數(shù)據(jù)報文交互的結(jié)果。如下圖：
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關(guān)于OSPF協(xié)議狀態(tài)機下文講結(jié)合實際抓包和圖文著重分解。更多文章請關(guān)注微信公眾號：網(wǎng)絡(luò)小斐

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