【2022争霸赛*干货满满】OSPF（Open Shortest Path First）域内路由解析讲解分享

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今天继续完成OSPF的知识分享，今天分享的是开放式最短路径优先OSPF（Open Shortest Path First）路由协议解析讲解除基础知识的第一个模块OSPF（Open Shortest Path First）域内路由分享，OSPF本身路由协议复杂且相对比较重要，建议没有完成OSPF基础篇的小伙伴完成基础篇再进行本模块的学习会更加容易理解。

本贴主要介绍OSPF如何计算区域内路由，内容主要包括如何使用Router-LSA和Network-LSA描述拓扑信息和路由信息，以及如何构建最短路径树。

Router-LSA描述P2P网络：

每台OSPF路由器使用一条Router-LSA描述本区域内的链路状态信息。LSA头部的三个字段含义如下：

       Type：LSA类型，Router-LSA是一类LSA。

       LS id：链路状态ID。

       Adv rtr：产生此Router-LSA的路由器Router ID。

一条Router-LSA可以描述多条链接，每条链接描述信息由Link ID，Data，Link Type和Metric组成，其关键字含义如下：

       Type：链接类型（并非OSPF定义的四种网络类型），Router LSA描述的链接类型主要有：

      Point-to-Point：描述一个从本路由器到邻居路由器之间的点到点链接，属于拓扑信息。

       TransNet：描述一个从本路由器到一个Transit网段（例如MA网段或者NBMA网段）的链接，属于拓扑信息。

       StubNet：描述一个从本路由器到一个Stub网段（例如Loopback接口）的链接，属于路由信息。

      Link ID：此链接的对端标识，不同链接类型的Link ID表示的意义也不同。

       Data：用于描述此链接的附加信息，不同的链接类型所描述的信息也不同。

       Metric：描述此链接的开销。

Router-LSA描述MA网络或NBMA网络：

       在描述MA或NBMA网络类型的Router-LSA中，Link ID为DR的接口IP地址，Data为本地接口的IP地址。

       如图所示，RTB、RTC、RTE之间通过以太链路互连，以RTC产生的LSA为例，Link ID为DR的接口IP地址（10.1.235.2），Data为本地路由器连接此MA网络的接口IP地址（10.1.235.3），Link Type为TransNet，Metric表示到达DR的开销值。

       TransNet描述的链接中仅包括与DR的连接关系及开销，没有网络号/掩码及共享链路上其他路由器的任何信息。

Network-LSA描述MA网络或NBMA网络：

MA共享网段或NBMA共享网段中的网络号/掩码及路由器间的链接关系，通过Network-LSA来呈现。

       在Network-LSA中关键字的含义如下：

       Type：LSA类型，Network-LSA是二类LSA。

       LS id：DR的接口IP地址。

       Adv rtr：产生此Network-LSA的路由器Router ID，即DR的Router ID。

       Net mask：该网段的网络掩码。

       Attached Router：连接到该网段的路由器列表，呈现了此网段的拓扑信息。

       基于上述字段表达的信息，Ls id和Net mask做与运算，即可得出该网段的IP网络号，另外，从DR路由器到其所连接的路由器的开销为0。

       从Attached Router部分可以看出，2.2.2.2、3.3.3.3、5.5.5.5共同连接到该共享MA网段中，DR路由器为2.2.2.2，网络号10.1.235.0，掩码255.255.255.0。

OSPF区域内LSDB：

       如图所示，五台路由器互连并运行OSPF协议。以RTA的LSDB为例，其中包括了五个路由器产生的Router-LSA，以及两个广播型网络中产生的Network-LSA。

       LSDB：链路状态数据库。

SPF算法：

       在一类LSA和二类LSA中，包括了拓扑信息和路由信息。

       OSPF将依据SPF算法和各类LSA进行最短路径树的计算：

Phase 1：依据一类LSA中的Point to Point，TransNet以及二类LSA，构建SPF树。

Phase 2：依据一类LSA中的Stub以及二类LSA，计算最优路由。

构建SPF树：

       OSPF路由器将分别以自身为根节点计算最短路径树。

以RTA为例，计算过程如下：

       RTA将自己添加到最短路径树的树根位置，然后检查自己生成的Router-LSA，对于该LSA中所描述的每一个连接，如果不是一个Stub连接，就把该连接添加到候选列表中，分节点的候选列表为Link ID，对应的候选总开销为本LSA中描述的Metric值和父节点到达根节点开销之和。

       根节点RTA的Router-LSA中存在TransNet中Link ID为10.1.12.2 Metric=1和P-2-P中Link ID为3.3.3.3 Metric=48的两个连接，被添加进候选列表中。

       RTA将候选列表中候选总开销最小的节点10.1.12.2移到最短路径树上，并从候选列表中删除。

       DR被加入到SPF中，接下来检查Ls id为10.1.12.2的Network-LSA。如果LSA中所描述的分节点在最短路径树上已经存在，则忽略该分节点。

如图所示，在Attached Router部分：

       节点1.1.1.1被忽略，因为1.1.1.1已经在最短路径树上。

       将节点2.2.2.2，Metric=0，父节点到根节点的开销为1，所以候选总开销为1，加入候选列表。

       候选节点列表中有两个候选节点，选择候选总开销最小的节点2.2.2.2加入最短路径树并从候选列表中删除。

节点2.2.2.2新添加进最短路径树上，此时继续检查Ls id为2.2.2.2的Router-LSA：

       第一个TransNet连接中，Link ID为10.1.12.2，此节点已经在最短路径树上，忽略。

       第二个TransNet连接中，Link ID为10.1.235.2，Metric=1，父节点到根节点的开销为1，候选总开销为2，加入候选列表。

       第三个P-2-P连接中，Link ID为4.4.4.4，Metric=48，父节点到根节点的开销为1，候选总开销为49，加入候选列表。

       候选节点列表中有三个候选节点，选择候选总开销最小的节点10.1.235.2加入最短路径树并从候选列表中删除。

       DR被加入到SPF中，接下来检查Ls id为10.1.235.2的Network-LSA。

如图所示，在Attached Router部分：

       节点2.2.2.2被忽略，因为2.2.2.2已经在最短路径树上。

       将节点3.3.3.3，Metric=0，父节点到根节点的开销为2，候选总开销为2，加入候选列表。（如果在候选列表中出现两个节点ID一样但是到根节点的开销不一样的节点，则删除到根节点的开销大的节点。所以删除节点3.3.3.3 累计开销为48的候选项)。

       将节点5.5.5.5，Metric=0，父节点到根节点的开销为2，候选总开销为2，加入候选列表。

       候选节点列表中有三个候选节点，选择候选总开销最小的节点3.3.3.3和5.5.5.5加入最短路径树并从候选列表中删除。

       节点3.3.3.3和5.5.5.5新添加进最短路径树上，此时继续检查Ls id分别为3.3.3.3和5.5.5.5的Router-LSA。

Ls id为3.3.3.3的LSA：

       Link ID为10.1.235.2的节点已经在最短路径树上，忽略。

       Link ID为1.1.1.1的节点已经在最短路径树上，忽略。

Ls id为5.5.5.5的LSA：

       Link ID为10.1.235.2的节点已经在最短路径树上，忽略。

       Link ID为4.4.4.4的P-2-P连接，Metric=48，父节点到根节点的开销为2，候选总开销为50。因为节点4.4.4.4已经在候选列表中出现，且候选总开销为49。49<50，所以子节点4.4.4.4的父节点选择2.2.2.2。

       至此，再通过命令display ospf lsdb router 4.4.4.4发现，LSA中的连接所描述的相邻节点都已经添加到了SPF树中。

       此时候选列表为空，完成SPF计算，其中10.1.12.2和10.1.235.2是虚节点（DR）。

计算最优路由：

       第二阶段根据Router LSA中的Stub、Network LSA中的路由信息，完成最优路由的计算。

从根节点开始，依次添加LSA中的路由信息（添加顺序按照每个节点加入SPF树的顺序）：

       1.1.1.1（RTA）的Router LSA中，共1个Stub连接，网络号/掩码10.1.13.0/24，Metric=48；

       10.1.12.2（DR）的Network LSA中，网络号/掩码10.1.12.0/24，Metric=1+0=1；

       2.2.2.2（RTB）的Router LSA中，共1个Stub连接，网络号/掩码10.1.24.0/24，Metric=1+0+48=49；

       10.1.235.2（DR）的Network LSA中，网络号/掩码10.1.235.0/24，Metric=1+0+1=2；

       3.3.3.3（RTC）的Router LSA中，共1个Stub连接，网络号/掩码10.1.13.0/24，已在RTA上，忽略；

       5.5.5.5（RTE）的Router LSA中，共1个Stub连接，网络号/掩码10.1.45.0/24，Metric=1+0+0+1+48=50；

       4.4.4.4（RTD）的Router LSA中，共2个Stub连接，网络号/掩码10.1.24.0/24，已在RTB上，忽略；网络号/掩码10.1.45.0/24，已在RTE上，忽略。

查看OSPF路由表：

       经历上述两个阶段的计算，RTA生成的OSPF路由如上图所示。

       经过OSPF优选后的路由并不一定会安装进系统路由表，因为路由器还可以通过其他协议获得路由，通过不同方式获得的路由需要进行优先级比较。

查看OSPF邻居状态：

以上就是本次的OSPF（Open Shortest Path First）域内路由解析讲解分享，OSPF的基本知识点已经完成分享，如果对于本片学习的同学仍觉晦涩难懂，建议多看几遍前两基础篇的分享，后续开始分享OSPF的域内路由‘感谢大佬们的参阅，此贴先到这里后续会带上更加实用的帖子，感谢大家！

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奋斗的路上，时间总是过得很快，目前的困难和麻烦是很多，但是只要不忘初心，脚踏实地一步一步的朝着目标前进，最后的结局交给时间来定夺。

好的今天就到这里，老样子，感谢各位大神的参阅，孩子为了挣豆子不容易，孩子家里穷没豆子吃饭了！！！

感谢楼主分享，文章介绍了OSPF协议有关原理，比较全面，图文并茂，期待更多优秀的分享

图文并茂，分析详细，对OSPF域内路由讲解很到位，受教了！