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OSPF协议分析--术语和基本概念

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OSPF路由协议术语:

OSPF路由协议:
Open Shortest Path First 最短路径优先协议
路由器(router):
第三层的IP包交换机,以前在IP文献中也叫做网关
自治系统(autonomy system):
一群路由器通过相同的路由协议来交换路由信息,缩写为AS
区域(area):
自治系统的划分单元,一个自治系统可以划分为多个区域.
区域 ID(area ID):
自治系统内区域的32-bit标识.
内部网关协议(internal gateway protocol):
属于一个自治系统的路由器上运行的路由协议,缩写为IGP,每一个自治系统有一个单独的IGP,不同的自治系统可能运行不同的IGP。OSPF是内部网关协议的一种.

路由器的ID(router ID):
一个32位的标号对每个运行OSPF的路由器,在自治系统内是唯一的

网络(network):
在这种意义下,是IP网络/子网/超网,可能是标记了多重复合IP地址的子网,我们把它们看成是分离的网络,点到点的物理网络是个特例,它们只是被当作简单的网,不管对它们怎样指定IP号。

网络掩码(network mask):
一个32位的数指示IP网络的IP地址范围,以十六进制数显示,例如一个C类网的掩码是0xfffff00,在文字上写成255.255.255.0。

点到点网络(point to point network):
由一对路由器简单组成的网络,例如一个56Kb的串口线的连接

广播网:
网络支持许多(两个以上)的路由器。都有能力将地址信息发送到所有连接的路由器上(广播)邻居路由器被OSPF的hello协议动态地发现,OSPF使这种广播能力能得到更大的应用,假如它存在,它上的每一对路由器都假定能和对方直接相连,以太网是一个广播网的例子。

非广播网:
网络支持许多(两个以上)路由器,但没有广播能力,邻结点也是通过OSPF hello报文来维持,但是由于设有广播能力一些邻居需要靠配置来发现,在邻居间,OSPF协议报文也是互相传送的,X.25网是一个例子。
OSPF可以在两种非广播网上运行,一种是非广播多重访问,(NBMA)它类似于OSPF在广播网上的操作,第二种类型叫点到多点,可看为多个点到点的连接的集合。非广播网类型的判别依靠于对网络的操作模式。

接口(interface):
一个路由器与它连接的一个网络 的连接称为接口,一个接口有它的状态信息,可以通过底层协议或是路由协议本身来得到。每个接口有一个唯一一个IP地址和掩码(除非是不标号的点到点连接),一个接口有时也指一个连接。

邻居路由器(neighbor):
两台路由器有接口连向共同的网络,邻居关系通过OSPF hello协议被维持(通常是动态的)。

邻接(adjacency):
为交换路由而在邻居间建立的关系,不是每对邻居都成都为邻接的

连接状态传送(Link State Advertise):
描述本地路由器或网络的数据单元 对路由器来说,它描述了路由器的接口状态和邻接状态,第一个连接状态传送会发送到整个路由领域,所有的连接状态传送组成了协议的连接状态数据库,这在全局范围内使用,缩写为LSA.

连接状态数据库(Link State DataBase):
所有的连接状态传送组成了连接状态数据库.

stub网络:
只有一个接口与外部相连的网络,如一个PPP可视为一个stub网络

骨干区域(Backbone Area):
所有区域边界路由器和它们之间的路由组成骨干区域.


自治系统外部路由(AS external route):
指由非OSPF协议得到的路由,如BGP(边界网关协议),RIP(Routing Information Protocol),系统的静态配置路由等,系统的静态路由是由配置得到的,其他协议的路由是通过引入操作得到的,外部路由的指定是由用户决定的.

路由(route):
指两节点之间的连通路径。
路由表(routing table):
到每个目的地有路由,这样的表叫路由表。

基本概念:
OSPF把整个网络(Internet上的子网或其他类型的网)看成一个自治系统(AS)

每一个AS内若干个物理上相邻的路由器(Router),网络(Network)组成Area,这些Area内部一般是不相交的,它们划分了整个AS。
如图是一个典型的自治系统划分的例子:
OSPF协议分析--术语和基本概念(图一)

点击查看大图

图 2 OSPF 系统网络拓扑结构图例
Rxx 代表路由器, N* 代表网络,

1. R1,R2,R3,R4,N1组成区域1,R3,R4是区域边界路由器(ABR)
2. R7,R8,R10,N2,N3组成区域2,R7,R10,R11是区域边界路由器(ABR)
3. R9.R11,R12,N4组成区域3,R11是区域边界路由器(ABR)
4. 所有区域边节点(R3,R4,R7,R10,R11)及R5,R6共同组成了骨干区域,(backbone area)
5. Area1,Area2,Area3以及backbone area共同组成了一个自治系统(Autonomous System),R5是系统的边节点(ASBR)

OSPF的数据储存结构如下图所示:

OSPF协议分析--术语和基本概念(图二)
图3 OSPF的数据储存结构

SPF 协议的中心思想是在每一个区域上运行一个 OSPF 的副本,让我们以区域为基础进行阐述。
通过路由器间的路由信息交换,自治系统内部可以达到信息同步,即 LSDB ( 连接状态数据库 )描述的网络拓扑同步。
LSDB 由 LSA (连接状态传送报文)得到,由于 LSA 的种类不同,可以把 LSDB 分成五类:

1. rtr_LSA 由区域内路由传送来的LSA.
2. net_LSA 由区域内子网络传送的LSA.
3. netsum_LSA 区域间传送描述网络的LSA.
4. asbrsum_LSA 区域间传送描述AS边节点的LSA.
5. ASE_LSA AS外部的LSA

LSA所描述的信息一般包括:
1. 接口信息:接口ID,类型(LS_TYPE),状态(STATE)等
2. 网络节点信息:目的地(destination),掩码(mask),所属区域,位置等
3. 路由信息:下一跳(next hop,即路由下一步该去的顶点),权(metric),类型(route type)等
4. 其他信息:时控,该节点收到的连接状态传送报文信息等

所有的 LSA 组成 ROOT 的 LSDB ,通过 LSDB ,每个节点可以用 Dijkstra 算法,求出最小树 (Shortest Path Tree) 通过最小树并改进系统路由表 (routing table) ,路由表包含目的地 (destination) ,下一跳 (next hop) ,花费 (metric) 等。

出于安全性考虑, OSPF 协议中还包含认证过程,路由器之间必须通过某个过程来认证它们之间的通信,即在 OSPF 报文中加入认证字 。 .