【正文】 域之間的鏈路狀態(tài)；而類型 4 是由 AS 邊界路由器產(chǎn)生的，用于描述不同 AS 的鏈路狀態(tài)信息。值得一提的是，只有類型 3 的 Summary Link 才能廣播進(jìn)一個(gè)殘域，因?yàn)樵谝粋€(gè)殘域中不允許存在 AS 邊界路由器。殘域的區(qū)域邊界路由器產(chǎn)生一條默認(rèn)的 Summary Link 對(duì)域內(nèi)廣播，從而在其余路由器上產(chǎn)生一條默認(rèn)路由信息。采用 Summary Link 可以減小殘域中路由器的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的大小，進(jìn)而減少對(duì)路由器資源的利用，提高路由器的運(yùn)算速度。類型 5：類型 5 的鏈路狀態(tài)廣播稱為 AS 外部鏈路狀態(tài)信息數(shù)據(jù)包。類型 5 的鏈路數(shù)據(jù)包是由 AS 邊界路由器產(chǎn)生的，用于描述到 AS 外的目的地的路由信息，該數(shù)據(jù)包會(huì)在 AS中除殘域以外的所有區(qū)域中廣播。一般來(lái)說(shuō)，這種鏈路狀態(tài)信息描述的是到 AS 外部某一特定網(wǎng)絡(luò)的路由信息，在這種情況下，類型 5 的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)包的鏈路標(biāo)識(shí)采用的是目的地網(wǎng)絡(luò)的 IP 地址；在某些情況下，AS 邊界路由器可以對(duì) AS 內(nèi)部廣播默認(rèn)路由信息，在這時(shí)，類型 5 的鏈路廣播數(shù)據(jù)包的鏈路標(biāo)識(shí)采用的是默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼 。19 / 59. OSPF協(xié)議工作過(guò)程O(píng)SPF 路由協(xié)議針對(duì)每一個(gè)區(qū)域分別運(yùn)行一套獨(dú)立的計(jì)算法則，對(duì)于 ABR 來(lái)說(shuō)，由于一個(gè)區(qū)域邊界路由器同時(shí)與幾個(gè)區(qū)域相聯(lián)，因此一個(gè)區(qū)域邊界路由器上會(huì)同時(shí)運(yùn)行幾套OSPF 計(jì)算方法，每一個(gè)方法針對(duì)一個(gè) OSPF 區(qū)域。下面對(duì) OSPF 協(xié)議運(yùn)算的全過(guò)程作一概括性的描述。 區(qū)域內(nèi)部路由當(dāng)一個(gè) OSPF 路由器初始化時(shí)，首先初始化路由器自身的協(xié)議數(shù)據(jù)庫(kù)，然后等待低層次協(xié)議（數(shù)據(jù)鏈路層）提示端口是否處于工作狀態(tài)。如果低層協(xié)議得知一個(gè)端口處于工作狀態(tài)時(shí)，OSPF 會(huì)通過(guò)其 Hello 協(xié)議數(shù)據(jù)包與其余的 OSPF 路由器建立交互關(guān)系。一個(gè) OSPF 路由器向其相鄰路由器發(fā)送 Hello 數(shù)據(jù)包，如果接收到某一路由器返回的 Hello 數(shù)據(jù)包，則在這兩個(gè) OSPF 路由器之間建立起 OSPF 交互關(guān)系，這個(gè)過(guò)程在 OSPF 中被稱為 adjacency。在廣播性網(wǎng)絡(luò)或是在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，OSPF 協(xié)議通過(guò) Hello 數(shù)據(jù)包自動(dòng)地發(fā)現(xiàn)其相鄰路由器，在這時(shí)，OSPF 路由器將 Hello 數(shù)據(jù)包發(fā)送至一特殊的多點(diǎn)廣播地址，該多點(diǎn)廣播地址為 ALLSPFRouters。在一些非廣播性的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，我們需要經(jīng)過(guò)某些設(shè)置來(lái)發(fā)現(xiàn) OSPF 相鄰路由器。在多接入的環(huán)境中，例如以太網(wǎng)的環(huán)境，Hello 協(xié)議數(shù)據(jù)包還可以用于選擇該網(wǎng)絡(luò)中的指定路由器 DR。一個(gè) OSPF 路由器會(huì)與其新發(fā)現(xiàn)的相鄰路由器建立 OSPF 的 adjacency，并且在一對(duì)OSPF 路由器之間作鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的同步。在多接入的網(wǎng)絡(luò)環(huán)增中，非 DR 的 OSPF 路由器只會(huì)與指定路由器 DR 建立 adjacency，并且作數(shù)據(jù)庫(kù)的同步。OSPF 協(xié)議數(shù)據(jù)包的接收及發(fā)送正是在一對(duì) OSPF 的 adjacency 間進(jìn)行的。OSPF 路由器周期性地產(chǎn)生與其相聯(lián)的所有鏈路的狀態(tài)信息，有時(shí)這些信息也被稱為鏈路狀態(tài)廣播 LSA（Link State Advertisement） 。當(dāng)路由器相聯(lián)接的鏈路狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，路由器也會(huì)產(chǎn)生鏈路狀態(tài)廣播信息，所有這些廣播數(shù)據(jù)是通過(guò) Flood 的方式在某一個(gè) OSPF區(qū)域內(nèi)進(jìn)行的。Flooding 算法是一個(gè)非常可靠的計(jì)算過(guò)程，它保證在同一個(gè) OSPF 區(qū)域內(nèi)的所有路由器都具有一個(gè)相同的 OSPF 數(shù)據(jù)庫(kù)。根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，OSPF 路由器會(huì)將自身作為根，計(jì)算出一個(gè)最短路徑樹(shù)，然后，該路由器會(huì)根據(jù)最短路徑樹(shù)產(chǎn)生自己的 OSPF 路由表。 建立 OSPF 交互關(guān)系 adjacencyOSPF 路由協(xié)議通過(guò)建立交互關(guān)系來(lái)交換路由信息，但是并不是所有相鄰的路由器會(huì)建立 OSPF 交互關(guān)系。下面將 OSPF 建立 adjacency 的過(guò)程簡(jiǎn)要介紹一下。OSPF 協(xié)議是通過(guò) Hello 協(xié)議數(shù)據(jù)包來(lái)建立及維護(hù)相鄰關(guān)系的，同時(shí)也用其來(lái)保證相鄰路由器之間的雙向通信。OSPF 路由器會(huì)周期性地發(fā)送 Hello 數(shù)據(jù)包，當(dāng)這個(gè)路由器看到自身被列于其它路由器的 Hello 數(shù)據(jù)包里時(shí)，這兩個(gè)路由器之間會(huì)建立起雙向通信。在多接入的環(huán)境中，Hello 數(shù)據(jù)包還用于發(fā)現(xiàn)指定路由器 DR，通過(guò) DR 來(lái)控制與哪些路由器建立交互關(guān)系。20 / 59兩個(gè) OSPF 路由器建立雙向通信這后的第二個(gè)步驟是進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的同步，數(shù)據(jù)庫(kù)同步是所有鏈路狀態(tài)路由協(xié)議的最大的共性。在 OSPF 路由協(xié)議中，數(shù)據(jù)庫(kù)同步關(guān)系僅僅在建立交互關(guān)系的路由器之間保持。OSPF 的數(shù)據(jù)庫(kù)同步是通過(guò) OSPF 數(shù)據(jù)庫(kù)描述數(shù)據(jù)包（Database Description Packets）來(lái)進(jìn)行的。OSPF 路由器周期性地產(chǎn)生數(shù)據(jù)庫(kù)描述數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包是有序的，即附帶有序列號(hào)，并將這些數(shù)據(jù)包對(duì)相鄰路由器廣播。相鄰路由器可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)描述數(shù)據(jù)包的序列號(hào)與自身數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)作比較，若發(fā)現(xiàn)接收到的數(shù)據(jù)比數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)序列號(hào)大，則相鄰路由器會(huì)針對(duì)序列號(hào)較大的數(shù)據(jù)發(fā)出請(qǐng)求，并用請(qǐng)求得到的數(shù)據(jù)來(lái)更新其鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。我們可以將 OSPF 相鄰路由器從發(fā)送 Hello 數(shù)據(jù)包，建立數(shù)據(jù)庫(kù)同步至建立完全的OSPF 交互關(guān)系的過(guò)程分成幾個(gè)不同的狀態(tài)，分別為：w Down：這是 OSPF 建立交互關(guān)系的初始化狀態(tài)，表示在一定時(shí)間之內(nèi)沒(méi)有接收到從某一相鄰路由器發(fā)送來(lái)的信息。在非廣播性的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境內(nèi)，OSPF 路由器還可能對(duì)處于Down 狀態(tài)的路由器發(fā)送 Hello 數(shù)據(jù)包。w Attempt：該狀態(tài)僅在 NBMA 環(huán)境，例如幀中繼、 或 ATM 環(huán)境中有效，表示在一定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有接收到某一相鄰路由器的信息，但是 OSPF 路由器仍必須通過(guò)以一個(gè)較低的頻率向該相鄰路由器發(fā)送 Hello 數(shù)據(jù)包來(lái)保持聯(lián)系。w Init：在該狀態(tài)時(shí)， OSPF 路由器已經(jīng)接收到相鄰路由器發(fā)送來(lái)的 Hello 數(shù)據(jù)包，但自身的 IP 地址并沒(méi)有出現(xiàn)在該 Hello 數(shù)據(jù)包內(nèi)，也就是說(shuō)，雙方的雙向通信還沒(méi)有建立起來(lái)。w 2Way：這個(gè)狀態(tài)可以說(shuō)是建立交互方式真正的開(kāi)始步驟。在這個(gè)狀態(tài)，路由器看到自身已經(jīng)處于相鄰路由器的 Hello 數(shù)據(jù)包內(nèi)，雙向通信已經(jīng)建立。指定路由器及備份指定路由器的選擇正是在這個(gè)狀態(tài)完成的。在這個(gè)狀態(tài)，OSPF 路由器還可以根據(jù)其中的一個(gè)路由器是否指定路由器或是根據(jù)鏈路是否點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或虛擬鏈路來(lái)決定是否建立交互關(guān)系。w Exstart：這個(gè)狀態(tài)是建立交互狀態(tài)的第一個(gè)步驟。在這個(gè)狀態(tài)，路由器要決定用于數(shù)據(jù)交換的初始的數(shù)據(jù)庫(kù)描述數(shù)據(jù)包的序列號(hào)，以保證路由器得到的永遠(yuǎn)是最新的鏈路狀態(tài)信息。同時(shí)，在這個(gè)狀態(tài)路由器還必須決定路由器之間的主備關(guān)系，處于主控地位的路由器會(huì)向處于備份地位的路由器請(qǐng)求鏈路狀態(tài)信息。w Exchange：在這個(gè)狀態(tài)，路由器向相鄰的 OSPF 路由器發(fā)送數(shù)據(jù)庫(kù)描述數(shù)據(jù)包來(lái)交換鏈路狀態(tài)信息，每一個(gè)數(shù)據(jù)包都有一個(gè)數(shù)據(jù)包序列號(hào)。在這個(gè)狀態(tài)，路由器還有可能向相鄰路由器發(fā)送鏈路狀態(tài)請(qǐng)求數(shù)據(jù)包來(lái)請(qǐng)求其相應(yīng)數(shù)據(jù)。從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始，我們說(shuō) OSPF處于 Flood 狀態(tài)。w Loading：在 loading 狀態(tài)，OSPF 路由器會(huì)就其發(fā)現(xiàn)的相鄰路由器的新的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)及自身的已經(jīng)過(guò)期的數(shù)據(jù)向相鄰路由器提出請(qǐng)求，并等待相鄰路由器的回答。21 / 59w Full：這是兩個(gè) OSPF 路由器建立交互關(guān)系的最后一個(gè)狀態(tài)，在這時(shí)，建立起交互關(guān)系的路由器之間已經(jīng)完成了數(shù)據(jù)庫(kù)同步的工作，它們的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)一致。 域間路由前面一節(jié)描述了 OSPF 路由協(xié)議的單個(gè)區(qū)域中的計(jì)算過(guò)程。在單個(gè) OSPF 區(qū)域中，OSPF 路由協(xié)議不會(huì)產(chǎn)生更多的路由信息。為了與其余區(qū)域中的 OSPF 路由器通訊，該區(qū)域的邊界路由器會(huì)產(chǎn)生一些其它的信息對(duì)域內(nèi)廣播，這些附加信息描繪了在同一個(gè) AS 中的其它區(qū)域的路由信息。具體路由信息交換過(guò)程如下：在 OSPF 的定義中，所有的區(qū)域都必須與區(qū)域 0 相聯(lián)，因此每一個(gè)區(qū)域都必須有一個(gè)區(qū)域邊界路由器與區(qū)域 0 相聯(lián)，這一個(gè)區(qū)域邊界路由器會(huì)將其相聯(lián)接的區(qū)域內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)通過(guò) Summary Link 廣播至區(qū)域 0，也就是廣播至所有其它區(qū)域的邊界路由器。在這時(shí)，與區(qū)域 0 相聯(lián)的邊界路由器上有區(qū)域 0 及其它所有區(qū)域的鏈路狀態(tài)信息，通過(guò)這些信息，這些邊界路由器能夠計(jì)算出至相應(yīng)目的地的路由，并將這些路由信息廣播至與其相聯(lián)接的區(qū)域，以便讓該區(qū)域內(nèi)部的路由器找到與區(qū)域外部通信的最佳路由。 AS 外部路由一個(gè)自治域 AS 的邊界路由器會(huì)將 AS 外部路由信息廣播至整個(gè) AS 中除了殘域的所有區(qū)域。為了使這些 AS 外部路由信息生效，AS 內(nèi)部的所有的路由器（除殘域內(nèi)的路由器）都必須知道 AS 邊界路由器的位置，該路由信息是由非殘域的區(qū)域邊界路由器對(duì)域內(nèi)廣播的，其鏈路廣播數(shù)據(jù)包的類型為類型 4。. OSPF路由協(xié)議驗(yàn)證在 OSPF 路由協(xié)議中，所有的路由信息交換都必須經(jīng)過(guò)驗(yàn)證。在前文所描述的 OSPF協(xié)議數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)中，包含有一個(gè)驗(yàn)證域及一個(gè) 64 位長(zhǎng)度的驗(yàn)證數(shù)據(jù)域，用于特定的驗(yàn)證方式的計(jì)算。OSPF 數(shù)據(jù)交換的驗(yàn)證是基于每一個(gè)區(qū)域來(lái)定義的，也就是說(shuō)，當(dāng)在某一個(gè)區(qū)域的一個(gè)路由器上定義了一種驗(yàn)證方式時(shí)，必須在該區(qū)域的所有路由器上定義相同的協(xié)議驗(yàn)證方式。另外一些與驗(yàn)證相關(guān)的參數(shù)也可以基于每一個(gè)端口來(lái)定義，例如當(dāng)采用單一口令驗(yàn)證時(shí)，我們可以對(duì)某一區(qū)域內(nèi)部的每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置不同的口令字。在 OSPF 路由協(xié)議的定義中，初始定義了兩種協(xié)議驗(yàn)證方式，方式 0 及方式 1，分別介紹如下：驗(yàn)證方式 0：采用驗(yàn)證方式 0 表示 OSPF 對(duì)所交換的路由信息不驗(yàn)證。在 OSPF 的數(shù)據(jù)包頭內(nèi) 64 位的驗(yàn)證數(shù)據(jù)位可以包含任何數(shù)據(jù)，OSPF 接收到路由數(shù)據(jù)后對(duì)數(shù)據(jù)包頭內(nèi)的驗(yàn)證數(shù)據(jù)位不作任何處理。驗(yàn)證方式 1：驗(yàn)證方式 1 為簡(jiǎn)單口令字驗(yàn)證。這種驗(yàn)證方式是基于一個(gè)區(qū)域內(nèi)的每一22 / 59個(gè)網(wǎng)絡(luò)來(lái)定義的，每一個(gè)發(fā)送至該網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包的包頭內(nèi)都必須具有相同的 64 位長(zhǎng)度的驗(yàn)證數(shù)據(jù)位，也就是說(shuō)驗(yàn)證方式 1 的口令字長(zhǎng)度為 64bits，或者為 8 個(gè)字符。. 小結(jié)前文介紹了 OSPF 路由協(xié)議的概念及該協(xié)議的工作原理。OSPF 路由協(xié)議定義于RFC1247 及 RFC1583，該協(xié)議提供了一個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)通過(guò)同一種 TCP/IP 協(xié)議交換網(wǎng)絡(luò)信息的途徑。作為一種鏈路狀態(tài)的路由協(xié)議，OSPF 具備許多優(yōu)點(diǎn)：快速收斂，支持變長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)屏蔽碼，支持 CIDR 以及地址 summary，具有層次化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，支持路由信息驗(yàn)證等。所有這些特點(diǎn)保證了 OSPF 路由協(xié)議能夠被應(yīng)用到大型的、復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。 . HELLO協(xié)議HELLO 協(xié)議提供了一個(gè) IGP 的例子，它使用的選路度量標(biāo)準(zhǔn)是基于網(wǎng)絡(luò)時(shí)延而不是跳數(shù)。雖然現(xiàn)在 HELLO 已經(jīng)廢棄不用了，但是由于曾經(jīng)被早期的NSFNET 主干網(wǎng)中的模糊球（fuzzball）路由器采納為 IGP，它還是在 Inter的發(fā)展史上具有非同一般的意義。HELLO 對(duì)我們有重要意義，因?yàn)樗峁┝艘粋€(gè)不使用跳數(shù)的矢量距離算法的例子。HELLO 提供兩個(gè)功能：使許多機(jī)器的時(shí)鐘同步，并且使每個(gè)機(jī)器都能計(jì)算到目的站的最短路徑。因此，HELLO 報(bào)文在帶有選路信息的同時(shí)，還攜帶有時(shí)間戳信息。HELLO 的基本原理很簡(jiǎn)單：參加 HELLO 交換的每一個(gè)機(jī)器，維侍一個(gè)對(duì)鄰站機(jī)器時(shí)鐘的最佳估值的表。在傳送一個(gè)分組之前，機(jī)器把當(dāng)前時(shí)鐘值復(fù)制到分組中作為它的時(shí)間戳。分組到達(dá)之后，接收方計(jì)算這條鏈路的當(dāng)前時(shí)延。為了做到這點(diǎn)，它估計(jì)出鄰站機(jī)器的當(dāng)前時(shí)鐘值，再減去到達(dá)分組的時(shí)間戳值。機(jī)器周期性地輪詢鄰站機(jī)器，以便重新估計(jì)時(shí)鐘值。HELLO 報(bào)文允許參與的機(jī)器計(jì)算新的路由。這個(gè)算法和 RIP 的很像，只不過(guò)是使用時(shí)延而不是跳數(shù)而已。每個(gè)機(jī)器周期性地向其鄰站機(jī)器發(fā)送一個(gè)到所有其他機(jī)器的估計(jì)時(shí)延。假如機(jī)器 A 向機(jī)器 B 發(fā)送一個(gè)選路表，指出目的站和時(shí)延。B 檢查表中的各個(gè)項(xiàng)目。如果 B 到一個(gè)已知的目的站 D 的當(dāng)前時(shí)延，比從 A 到 D 的時(shí)延與從 B 到 A 的時(shí)延之和還要大，B 就更改它的路由，并把流量經(jīng) A 送給 D。也即只要經(jīng)過(guò) A 的路由的時(shí)延較小，B 就使通信流量經(jīng)過(guò) A。和其他選路算法一樣，HELLO 也不能太頻繁地改變路由，否則它就不穩(wěn)定。選路算法的不穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生“二階段振蕩” （two—stage oscillation）的效應(yīng)，即通信流量在兩個(gè)不同的路由之間來(lái)回切換。在第一階段，機(jī)器找到一條輕載路徑后突然將流量切換給它，但不料又發(fā)現(xiàn)該路徑嚴(yán)重超載。第二個(gè)階段，機(jī)器將通信流量從這條超載路徑切換開(kāi)，結(jié)果又會(huì)發(fā)現(xiàn)這是負(fù)載最輕的路徑。這樣就形成了振蕩。為避免這種現(xiàn)象，HELLO 選擇的策略是僅在路由的時(shí)延差距較大時(shí)才進(jìn)行切換。23 / 59圖 是 HELLO 的報(bào)文格式。這種協(xié)議比其報(bào)文格式更為復(fù)雜，因?yàn)樗淹ㄟ^(guò)本地網(wǎng)的連接與那些跳數(shù)很多的連接區(qū)分開(kāi)來(lái)，使選路表中的陳舊項(xiàng)目不再起作用，并且它使用局部標(biāo)識(shí)符而不是完整的 IP 地址來(lái)標(biāo)識(shí)主機(jī)。0 16 24 31校驗(yàn)和 日期時(shí)間時(shí)間戳 本地項(xiàng)目 主機(jī)數(shù)時(shí)延 1 偏移 1時(shí)延 2 偏移 2時(shí)延 n 時(shí)延 n圖 HELLO 報(bào)文的格式。每個(gè)報(bào)文攜帶日期、時(shí)間以及時(shí)間戳，以便協(xié)議用來(lái)估計(jì)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候校驗(yàn)和（CHECKSUM）字段記錄了整個(gè)報(bào)文的校驗(yàn)和，日期（DATE）字段是發(fā)送者的當(dāng)?shù)厝掌?，時(shí)間（TIME）字段是按照發(fā)送者的時(shí)鐘記錄下的當(dāng)?shù)貢r(shí)間，時(shí)間戳（TIMESTAMP）字段用于計(jì)算往返時(shí)延。標(biāo)有 HOSTS 的字段給出了