OSPF笔记-进阶篇
前言
本章主要介绍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。
链路状态和LSA的理解
OSPF作为链路状态路由协议，不直接传递各路由器的路由表，而传递链路状态信息，各路由器基于链路状态信息独立计算路由。所有路由器各自维护一个链路状态数据库。邻居路由器间先同步链路状态数据库，再各自基于SPF（Shortest Path First）算法计算最优路由，从而提高收敛速度。
所谓的Link state（链路状态）指的是路由器的接口状态，在OSPF中路由的某一接口的链路状态包含：
1、该接口的IP地址与掩码；
2、该接口的带宽（开销）；
3、该接口的邻居；
4、链路类型；
OSPF路由器同步的是最原始的链路状态信息，而且对于邻居路由器发来的链路状态信息，仅作转发。最终所有路由器都将拥有一份相同且完整的原始链路状态信息。
LSA头部理解
LSA（Link State Advertisement）是路由器之间链路状态信息的载体。LSA是LSDB的最小组成单位，也就是说LSDB由一条条LSA构成的。所有的LSA都拥有相同的头部，关键字段的含义如下：
LS age：表示生存时间，单位为秒，3600S为老化时间，从lsdb链路状态数据库清除，通告时候从0开始增长，到1800s更新一次（通过LSU维护更新状态）；
LS type：标识LSA的格式和功能，常用LSA总共有5种类型；
Link State ID：该LSA所描述的那部分链路标识，例如router ID；
Advertising Router：产生该LSA路由的router ID；
LS sequence number：检测旧的和重复的LSA，32位有符号数 默认从0x80000001开始 最大0x7fffffff
如何标识唯一一条LSA
LS type，Link State ID和Advertising Router的组合共同标识一条LSA
如何比较一条LSA的新旧
1、如***越大越新；
① 当路由器生成一条新的LSA时，使用***0x80000001做为该LSA的初始***，此后，每次更新该LSA，***加1。
2.比较checksum 越大越新；
3.比较age 越小越新；
① 如果age=max age即3600s认为该条lsa是最新的立即更新。
② 每条LSA都有一个年龄字段，LSA驻留在OSPF的数据库中，已经LSA的传播过程中年龄字段不断增加。OSPF有一个MaxAgeDiff的值，如果两条LSA的***相同，而年龄不同，如果年龄差值超过MaxAgeDiff值，那么认为是不同的两条LSA，将进行更新过程。如果小于MaxAgeDiff值，那么认为是相同的LSA，将丢弃后续收到的那条LSA；
③ OSPF还有一个MaxAge的值，如果LSA的年龄超过该值，那么这条LSA会被从数据库中清除，并将该老化的LSA扩散出去，导致从所有的路由器数据库中清除；
LSRefeshTime是LSA的定期刷新定时器，该定时器控制定期刷新LSA；
MaxAgeDiff 15分钟；
MaxAge 1小时；
LSRefeshTime 30分钟；
OSPF更新机制
定时更新
OSPF为每个LSA条目维持一个老化计时器（3600s），当计时器超时，此LSA将从LSDB中删除。
为了防止LSA条目达到最大生存时间而被删除，OSPF通过定期更新（每1800s刷新一次）机制来刷新LSA。OSPF路由器每1800s会重新生成LSA，并通告给其他路由器。
触发更新
当链路状态发生变化后，路由器立即发送更新消息，其他路由器收到更新消息后立即进行路由计算，快速完成收敛。
OSPF的SPF算法
在同一个区域当中，OSPF使用的SPF算法来实现波坏环路和最优的路径计算，其中在一个OSPF区域里面会有Router-LSA（LSA-1）和Network-LSA（LSA-2）泛洪，Router-LSA（LSA-1）由每台运行OSPF的路由器为每个区域产生的一份LSA，Network-LSA（LSA-2）由MA网络的DR产生。
Router-LSA（LSA-1）
描述P2P网络
每台OSPF路由器使用一条Router_LSA描述本区域的链路状态信息。
LSA头部的三个字段描述：
Type：LSA类型，Router代表LSA-1
LS id：链路状态ID（也就是该LSA产生的Router id）
Adv rtr：产生此Router-LSA的路由器Router ID
一条Router-LSA可以描述多条链路，每条链路描述信息由Link ID，Data，Link Type和Meteric组成：
Link Type：链路类型，Router-LSA描述类型有4种；
Point-to-Point：描述一个从本路由到邻路由之间的点到点链接，属于拓扑信息；
TransNet：描述一个从本路由到一个TransNet网段（例如MA网络或NBMA网络）的链接，属于拓扑信息；
StubNet：描述一个从本路由到一个StubNet网段（例如Lookup 0 ）的链接，属于拓扑信息；
Link ID：此链接的对端标识，不同的链路类型的Link ID表示的意义也不同；
Data：用于描述此链接的附加信息，不同的链路类型所描述的信息也不同；
Metric:描述此链接的开销；
描述MA网络
在描述MA网络类型的Router-LSA中，Link ID为DR的接口IP地址，Data为本机的接口IP地址，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,Metirc表示为到达DR的开销值，TransNet描述的链接中包含与DR的连接关系及开销，没有网路号/掩码及共享链路上其他路由的任何信息。
Network-LSA
MA网路或NBMA共享网段中网络号/掩码及路由器间的链接关系，可以通过Network-LSA来呈现，在Network-LSA中的关键字的含义如下：
① Type：LSA类型，Network-LSA是二类LSA
② LS id：DR的接口IP地址
③ Adv rtr：产生此Network-LSA的路由器Router ID，即DR的Router ID
④ Net mask：该网段的网络掩码
⑤ 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
实战演练
计算最短路径树－物理拓扑
由LSDB描述的有向图
描述RTA的LSA计算完的SPF树
最终的最短路径树
转载：https://blog.51cto.com/13817711/2490540