OSPF 简介

OSPF 默认路由首选项值

Junos OS 路由协议进程为路由表接收的每个路由分配一个默认首选项值。默认值取决于路由的源。首选项值为 0 到 4,294,967,295 （232 – 1），值越低表示首选路由越好。 表 1 列出了 OSPF 的默认首选项值。

OSPF 路由算法

OSPF 使用最短路径优先 （SPF） 算法（也称为 Dijkstra 算法）来确定到每个目标的路由。区域内的所有路由设备并行运行此算法，并将结果存储在各自的拓扑数据库中。具有多个区域接口的路由设备运行算法的多个副本。本节简要总结了 SPF 算法的工作原理。

当路由设备启动时，它会初始化 OSPF 并等待来自较低级别协议的路由器接口正常工作的指示。然后，路由设备使用 OSPF 你好 协议获取邻居，方法是向其邻居发送你好数据包并接收其你好数据包。

在广播或非广播多路访问网络（支持连接两个以上路由设备的物理网络）上，OSPF 你好 协议为网络选择指定的路由器。此路由设备负责发送描述网络的 链路状态通告 （LSA），从而减少网络流量和路由设备拓扑数据库的大小。

然后，路由设备尝试与其一些新获取的邻居形成 邻接 关系。（在多路访问网络上，只有指定的路由器和备份指定的路由器与其他路由设备形成邻接。邻接决定了路由协议数据包的分布。路由协议数据包仅在邻接上发送和接收，拓扑数据库更新仅沿邻接发送。建立邻接关系后，相邻路由器对将同步其拓扑数据库。

路由设备会定期发送 LSA 数据包，并在状态更改时通告其状态。这些数据包包含有关路由设备邻接的信息，从而允许检测无法操作的路由设备。

路由设备使用可靠的算法在整个区域中泛洪 LSA，从而确保一个区域中的所有路由设备都具有完全相同的拓扑数据库。每个路由设备都使用其拓扑数据库中的信息来计算以自身为根的最短路径树。然后，路由设备使用此树路由网络流量。

到目前为止，SPF 算法的描述已经解释了该算法如何在单个区域（区域内路由）内工作。为了使内部路由器能够路由到区域外的目标（区域间路由），区域边界路由器必须向该区域注入其他路由信息。由于区域边界路由器连接到主干网，因此它们可以访问有关主干网的完整拓扑数据。区域边界路由器使用此信息计算到其区域之外所有目标的路径，然后将这些路径播发到该区域的内部路由器。

自治系统 （AS） 边界路由器在整个 AS 中泛洪有关外部自治系统的信息，但到剩余区域除外。区域边界路由器负责播发所有 AS 边界路由器的路径。

OSPF 三次握手

OSPF 通过在启用 OSPF 的链路上泛洪 LSA 来创建拓扑图。LSA 会通知相邻 OSPF 接口之间存在启用了 OSPF 的接口。LSA 的交换使用三次握手在所有相邻 OSPF 接口（邻居）之间建立双向连接，如图 1 所示。

图 1：OSPF 三次握 手

在图 1 中，路由器 A 在联机时向其所有启用 OSPF 的接口发送你好数据包。路由器 B 接收数据包，这确定路由器 B 可以从路由器 A 接收流量。路由器 B 生成对路由器 A 的响应以确认收到你好数据包。当路由器 A 收到响应时，它确定路由器 B 可以从路由器 A 接收流量。路由器 A 然后生成最终响应数据包，通知路由器 B 路由器 A 可以从路由器 B 接收流量。这种三次握手可确保双向连接。

当新邻居添加到网络或现有邻居失去连接时，拓扑图中的邻接将通过交换（或不存在）LSA 进行相应修改。这些 LSA 仅通告网络中的增量更改，这有助于最大程度地减少网络上的 OSPF 流量。邻接是共享的，并用于在拓扑数据库中创建网络拓扑。

OSPF 版本 3

OSPFv3 是 OSPF 的修改版本，支持 IP 版本 6 （IPv6） 寻址。OSPFv3 与 OSPFv2 的不同之处如下：

• 所有邻居 ID 信息都基于 32 位路由器 ID。

• 协议按链路运行，而不是按子网运行。

• 路由器和网络链路状态通告 （LSA） 不携带前缀信息。

• 包括两种新的 LSA 类型：链路 LSA 和区域内前缀 LSA。

• 泛洪范围如下：

  • 链路本地

  • 面积

  • 如

• 链路本地地址用于除虚拟链路以外的所有邻居交换。

• 身份验证将被删除。IPv6 认证报头依赖于 IP 层。

• 数据包格式已更改，如下所示：

  • 版本号 2 现在是版本 3。

  • db 选项字段已扩展到 24 位。

  • 已删除身份验证信息。

  • hello 消息没有地址信息。

  • 包括两个新的选项位： R 和 V6。

• 类型 3 汇总 LSA 已重命名 为区域间前缀 LSA。

• 类型 4 摘要 LSA 已重命名 为区域间路由器 LSA。

OSPF 数据包头

所有 OSPFv2 数据包都有一个通用的 24 字节报头，OSPFv3 报头有一个通用的 16 字节报头，其中包含确定 OSPF 是否应接受该数据包所需的所有信息。标头包含以下字段：

• 版本号 — 当前 OSPF 版本号。这可以是 2 或 3。

• 类型 — OSPF 数据包的类型。

• 数据包长度 — 数据包的长度（以字节为单位），包括标头。

• 路由器 ID — 数据包源自的路由器的 IP 地址。

• 区域 ID — 数据包传输区域的标识符。每个 OSPF 数据包都与单个区域相关联。通过虚拟链路传输的数据包标有主干区域 ID 0.0.0.0。.

• 校验和 - 弗莱彻校验和。

• 身份验证 -（仅限 OSPFv2）身份验证方案和身份验证信息。

• 实例 ID —（仅限 OSPFv3）在链路上配置了多个 OSPFv3 领域时使用的标识符。

hello 数据包

路由器定期在所有接口（包括虚拟链路）上发送 你好 数据包，以建立和维护邻居关系。Hello 数据包是在具有组播或广播功能的物理网络上的组播，支持动态发现相邻路由器。（在非广播网络上，无法进行动态邻居发现，因此必须静态配置所有邻居，如 示例：在非广播多路访问网络上配置 OSPFv2 接口中所述。）

hello 数据包由 OSPF 报头和以下字段组成：

• 网络掩码 -（仅限 OSPFv2）与接口关联的网络掩码。

• 呼叫间隔 — 路由器发送你好数据包的频率。共享网络上的所有路由器必须使用相同的你好间隔。

• 选项 — 路由器的可选功能。

• 路由器优先级 — 路由器成为指定路由器的优先级。

• 路由器失效间隔 — 在声明路由器关闭之前，路由器在未从路由器接收任何 OSPF 数据包的情况下等待的时间。共享网络上的所有路由器必须使用相同的路由器失效间隔。

• 指定路由器 — 指定路由器的 IP 地址。

• 备份指定路由器 — 备份指定路由器的 IP 地址。

• 邻居 — 在路由器失效间隔指定的时间内从中接收有效你好数据包的路由器的 IP 地址。

数据库描述数据包

初始化邻接时，OSPF 会交换描述拓扑数据库内容的数据库描述数据包。这些数据包由 OSPF 报头、数据包序列号和链路状态通告的报头组成。

链路状态请求数据包

当路由器检测到其拓扑数据库的某些部分已过期时，它会向邻居发送链路状态请求数据包，请求数据库的精确实例。这些数据包由 OSPF 报头以及唯一标识路由器要查找的数据库信息的字段组成。

链路状态更新数据包

链路状态更新数据包携带一个或多个链路状态通告，其距离其来源远一跳。路由器在支持组播或广播模式的物理网络上组播（泛洪）这些数据包。路由器确认所有链路状态更新数据包，如果需要重新传输，则单播发送重新传输的播发。

链路状态更新数据包由 OSPF 标头和以下字段组成：

• 播发数 — 此数据包中包含的链路状态通告数。

• 链路状态通告 — 链路状态通告本身。

链路状态确认数据包

路由器发送链路状态确认数据包以响应链路状态更新数据包，以验证是否已成功接收更新数据包。单个确认数据包可以包含对多个更新数据包的响应。

链路状态确认数据包由 OSPF 报头和链路状态通告报头组成。

链路状态通告数据包类型

链路状态请求、链路状态更新和链路状态确认数据包用于可靠地泛洪链路状态通告数据包。OSPF 发送以下类型的链路状态通告：

• 路由器链路通告 — 由所有路由器发送，用于描述路由器到该区域的链路的状态和成本。这些链路状态通告仅在整个区域中泛滥。

• 网络链路通告 — 由指定路由器发送，用于描述连接到网络的所有路由器。这些链路状态通告仅在整个区域中泛滥。

• 摘要链路通告 — 由区域边界路由器发送，用于描述它们在其他区域中了解的路由。有两种类型的汇总链路通告：当目标是 IP 网络时使用的通告，以及当目标为 AS 边界路由器时使用的通告。摘要链路通告描述区域间路由，即到区域外但在 AS 内的目标的路由。这些链路状态通告在整个播发的关联区域中泛滥。

• AS 外部链路通告 — 由 AS 边界路由器发送，用于描述它们知道的外部路由。这些链路状态通告在整个 AS 中泛滥（末节区域除外）。

每种链路状态通告类型描述 OSPF 路由域的一部分。所有链路状态通告在整个 AS 中泛滥。

每个链路状态通告数据包都以一个通用的 20 字节标头开头。