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绿油油的草儿，碧澄澄的溪~ 轻飘飘的风儿，迎面吹~ 哞嗨嗨的牛儿，青幽幽的堤~ 乐陶陶的人儿，哼着歌~~~寐~
“白龙马儿，蹄儿朝西，驮着唐三藏，跟着三徒弟~西天取经不容易，一走就是几万里~”那个乐陶陶的人好不自在。
“主公，这个人真的是那人吗？怎么如此吊儿郎当？”说话的人方脸大耳，膀阔腰圆，一看就是个久经沙场的武将。
“大隐隐于市，交换机，你可莫要小瞧了人家。举凡智计无双的奇人异士，纵有通天彻地之能，大都锋芒内敛，不显山露水。群英会上战RIP，本公是亲眼所见，此子风采，当真了得。”
被唤作主公的那人头戴侯冠，身披银甲，内罩白袍，威严凛凛。
“嘿嘿，那也未必。主公，当日此子确是舌灿莲花，但空有理论，说不定难于践行。”说话的这人天生一双鼠目，任谁看了都觉得一脸奸猾相，“我们三人跟在他后面行了这么久，说不定他也只是故弄玄虚，区区一绣花枕头罢了。”
“呵呵，若能求得一贤才，多行一段路又何妨？”那主公见OSPF渐行渐远，立时催马扬鞭。并辔二人左右对视一眼，亦随即而去。
1 访诸葛三顾茅庐 论运行机制谋治世妙法
“三位跟随我多日，可悟出了什么？”行至一荫凉处，OSPF从牛背上跳了下来，对后面跟着的三人说道。
“…….”要是悟出来了，还能来寻你么？那主公心中如此想，但是脸上却没表现出来。他翻身下马，对着OSPF双手毕恭毕敬道：“先生说笑了，我三人皆是草莽出身，哪能悟得什么？此番前来，也是希望先生能助本公一臂之力，于互联网上开疆拓土，成不世伟业。”
“恩，悟得开了，悟得开了……”OSPF却似是自说自话一般，装出一副高人摸样，心下却笑开了花。
“哼，黄口小儿，我家主公与你这般客气，你好生无礼！”交换机早就憋了一股气，终于忍不住喝道。
“恩，榆木脑袋，悟不开，悟不开……”
“你！”“嗳，”那主公拦下了交换机作势欲挥出去的臂腕，接着对OSPF道：“群英会上，本公听过先生所说的SPF与LSDB，很是钦佩。若真如先生所描绘那样，定当互联网之福，众网元之福。望先生入我麾下，本公必奉先生为上宾。”
“哈哈哈哈，主公谬赞，”OSPF再也不似先前散漫摸样，既而毕恭毕敬道：“主公身旁两员猛将当是交换机、路由器，那主公必是携众网元开拓繁多网点的网管了。今幸得主公如此礼遇，再推脱就是OSPF的不是了。”
“嘿嘿嘿嘿，你这人倒是懂得顺坡骑驴，”路由器一脸奸笑，“SPF与LSDB莫不是一纸空谈吧？”
“呵呵，无妨，主公请看，”说话间OSPF顺手打开随身带的几幅图，“下山前，师父曾赐与我五行八阵图，嘱我多加揣摩，如今终得其精髓。此图在手，定能助主公争霸天下！”
“哈哈！先生快快说与我听！”网管早已按捺不住，忙对OSPF道。
OSPF见此情景，当下再不废话，徐徐与他们道来。
此组图说的，正是OSPF协议的基本运行机制，恰似百尺高楼之基石。其实概括起来，也比较容易理解，包括下面5步：
（1）Hello协议交互-形成邻居关系 图1 Hello协议交互-形成邻居关系
如图1所示，设备运行OSPF协议后，会从所有启动OSPF协议的接口上发出Hello数据包。如果两台设备共享一条公共数据链路，并且能够互相成功协商他们各自Hello数据包中所指定的某些参数，那么他们就成了邻居关系。
（2）LSAs的泛洪-通告链路状态信息 图2 LSAs的泛洪-通告链路状态信息
形成邻接关系的设备之间就可以交互LSA了，如图2所示。通过第一篇我们知道，LSA全称是链路状态通告，它描述了设备所有的链路、接口、邻居及链路状态等信息。设备间正是不断的泛洪交互这些链路信息，来了解整个网络的拓扑信息。由于链路的多样性，OSPF协议定义了许多LSA类型，后面的篇章会详细介绍到。
同时我们可以了解到OSPF比RIP的高明之处在于，路由器之间交互的是LSA信息，而RIP协议交互的是路由。也就是说，OSPF协议中，设备的选路是一种“自主行为”，LSA只不过是一种选路的参考信息；而RIP协议中，设备的选路过度的依赖于邻居设备的路由信息，即使邻居设备传达的信息是错误的。
（3）LSDB的组建-形成带权有向图 图3 LSDB的组建-形成带权有向图
通过泛洪LSA，设备接下来会把收到的LSA汇总记录在LSDB（链路状态数据库）当中，最终，所有设备都会形成同样的LSDB，如图3所示。LSA是对设备周围网络拓扑结构的描述，而LSDB则是对整个自治系统的网络拓扑结构的描述，LSDB是LSA的汇总。
（4）SPF的计算-形成路由 图4 SPF的计算-形成路由
如图4所示，当LSDB同步完之后，每一台设备都将以其自身为根，使用SPF算法来计算一个无环路的拓扑图，以描述它所知道的到达每一个目的地的最短路径（最小的路径代价），如图4所示。这个拓扑图就是SPF算法树，有了这棵“树”，事实上路由器就已经知道了到达网络各个角落的最优路径。
（5）路由表的维护更新 图5路由表的维护更新
最终，经过SPF算法得出了最短路径树，每台设备将SPF算法得出的最短路径装载进路由表形成指导数据转发的路由表项，并且实时更新，如图5所示。同时，邻居之间交互Hello报文进行Keepalive，维持邻居/邻接关系，并且每30min重传一次LSA。如果网络拓扑稳定，那么网络中将不会有什么活动或行为发生。
2 领虎符整饬三军，设RouterID知己知彼
“先生这妙法如此运用，令本公茅塞顿开，我想再复杂的网点也必能攻的下来。先生若入我帐下，本公愿与你调兵虎符，麾下三军尽皆任你调遣！”到现在，网管是愈加的对OSPF佩服的五体投地。
“蒙主公抬爱，微臣自当鞠躬尽瘁，死而后已！”
自那日网管三顾茅庐之后，OSPF便随网管来到了某网点大营之中。借由帐中沙盘，OSPF知道此网点名唤X网点，内里错综复杂，地域辽阔。网点内不同网元鳞次栉比，而且网元间需要交错相连，任什么路由协议见了，肯定都会头疼不已。
“军师，俺叫路由器！”在大营中某一处，一个大头兵正憨憨的答着OSPF的话。OSPF并未急于攻城掠地，来了之后，便先是熟悉三军。
“那么你呢？”OSPF持扇轻摇，转身对另一士兵道。
“军师，俺也叫路由器！”
“俺也叫路由器！”
“……”
“你叫路由器，你也叫路由器，真是叫我有些晕头转向了。”OSPF摇头笑道。
“嘿嘿，军师，俺们本来就都是路由器啊。何况俺们这些大老粗，名讳也不值几个钱，哪能与那些有头有脸的协议比。” “不然，知己知彼，方百战不殆。也莫要小瞧自己，哪个协议离了你们能玩的转。本军师要了解整网拓扑，亦要靠你们，”OSPF沉吟半晌，既而肃容道：“众将听令！卯时三刻，校场集合，军师来给你们发Router ID了！”
Router ID就是用于在自治系统中唯一标识一台运行OSPF的路由器的32位整数。每个运行OSPF的路由器都有一个Router ID。Router ID的格式和IP地址的格式是一样的，在实际网络部署中，考虑到协议的稳定，推荐使用路由器Loopback0的IP地址做为路由器的Router ID。 Router ID的选取有两种方式：
l 通过命令行手动配置。
l 设备自动设定。
如果没有手动配置Router ID，设备会从当前接口的IP地址中自动选取一个作为Router ID。其选择顺序是：
1、优先从Loopback地址中选择最大的IP地址作为Router ID。
2、如果没有配置Loopback接口，则在接口地址中选取最大的IP地址作为Router ID。
只有重新配置系统的Router ID或OSPF的Router ID，并且重新启动OSPF进程后，才会进行Router ID的重新选取。
3 因地域分四路掠城，携天威攻万变贼寇
“9.5.2.7！”
“到！”
“9.5.2.8！”
“到！”
数日过后，三军阵前校场点兵，上至虎虎将尉，下至大头小兵，莫不精神抖擞，焕然一新。OSPF心下了然，便开始排兵布阵，准备拿下X网点。而他根据不同的链路类型，将三军分作了四路，每路阵法不尽相同：
1、 广播（Broadcast）类型
当链路层协议是Ethernet、FDDI时，OSPF缺省认为网络类型是Broadcast。在该类型的网络中，通常以组播形式（224.0.0.5：含义是OSPF路由器的预留IP组播地址；224.0.0.6：含义是OSPF DR的预留IP组播地址）发送Hello报文、LSU报文和LSAck报文；以单播形式发送DD报文和LSR报文。
图7 广播（Broadcast）类型网络
2、 NBMA（Non-Broadcast Multi-Access）类型
当链路层协议是帧中继、ATM或X.25时，OSPF缺省认为网络类型是NBMA。在该类型的网络中，以单播形式发送协议报文（Hello报文、DD报文、LSR报文、LSU报文、LSAck报文）。
图8 NBMA（Non-Broadcast Multi-Access）类型网络
3、 点到多点P2MP（point-to-multipoint）类型。
没有一种链路层协议会被缺省的认为是Point-to-Multipoint类型。点到多点必须是由其他的网络类型强制更改的。常用做法是将非全连通的NBMA改为点到多点的网络。在该类型的网络中，以组播形式（224.0.0.5）发送协议报文（Hello报文、DD报文、LSR报文、LSU报文、LSAck报文）。
图9 点到多点P2MP（point-to-multipoint）类型类型网络
4、 点到点P2P（point-to-point）类型
当链路层协议是PPP、HDLC和LAPB时，OSPF缺省认为网络类型是P2P。在该类型的网络中，以组播形式（224.0.0.5）发送协议报文（Hello报文、DD报文、LSR报文、LSU报文、LSAck报文）。
图10 点到点P2P（point-to-point）类型网络
4 拔敌寨遭遇险境，举能人解广播/NBMA邻间困局
“哈哈哈，先生真乃神人也！据探子来报，P2P和P2MP网络已被攻破。不出五日，X网点将被全部拿下！”网管坐在马上，抚掌大笑道。
“主公，此话言之尚早，剩下的两路可不好拿。”OSPF一反往日淡然自若，神色中竟带有一丝隐忧。
“报！”正当时，一探子快马加鞭至两人跟前。只见那探子衣衫尽皆血染，满目疲惫之色，“广播链路久攻不下，如不及时驰援，我军危矣！”
“什么！怎会如此！”网管身形一颤，险些跌下马来。
“初时我军攻敌势如破竹。但….”探子回话突地一顿，悲戚中难掩一丝愤恨，“但后来路将军不知与敌贼言语了什么，广播链路上需要连的设备竟越来越多。我军结两两相交之阵，一开始堪堪抵住汹涌来势，及至最后阵法渐露疲相，我军亦深陷泥潭！”
OSPF听罢静默无言，待心绪稍自平复，忙对来人道：“我问你，阵中那白袍小将安在？”
“这……身披白袍的将士有好些个，却不知军师说的是哪一位？”
“就是身边总有个容貌清秀的小兵围着他叽叽喳喳转个不停的那一位。”
“哦，原来是那一位！”探子恍然大悟，“我知道的！幸有此人一马当先，不然只怕我军早已败下阵来。”
“我赐你锦囊一枚，速交于他手！”
“是！”探子接过锦囊，一骑绝尘而去。
“先生，此子是何人物？能替本公拿下这一仗么？”网管言语间很是急切。开始如此顺利，现在若停歇下来，可真是功亏一篑了。
“早先我料到可能有此劫，攻打广播链路/NMBA链路时便定一计，但需营中素有威名之人相助。此子由众人推举而来，原先籍籍无名，现名DR！”
4.1 DR/BDR选举的原因
在广播网和NBMA网络中，任意两台路由器之间都要传递路由信息。如图11所示，网络中有n台路由器，则需要建立n*(n-1)/2个邻接关系。这使得任何一台路由器的路由变化都会导致多次传递，浪费了带宽资源。为解决这一问题，OSPF定义了指定路由器DR。通过选举产生DR（Designated 路由器）后，所有其他设备都只将信息发送给DR，由DR将网络链路状态LSA广播出去。为了防止DR发生故障时，重新选举DR时会产成业务中断，除了DR之外，还会选举一个备份指定路由器BDR。这样除DR和BDR之外的路由器（称为DR Other）之间将不再建立邻接关系，也不再交换任何路由信息，这样就减少了广播网和NBMA网络上各路由器之间邻接关系的数量。这就是OSPF给那白袍小将的锦囊妙计。
图11 DR和BDR的选举
4.2 DR/BDR选举的原则
在广播网和NBMA网络中，为了稳定地进行DR和BDR的选举，OSPF规定了一系列的选举规则，遵循三个基本原则：选举制、终身制、世袭制。下面我们来逐个介绍一下。
1、选举制 图12 DR和BDR的选举-选举制
如图12所示，所谓选举制即DR和BDR不是人为指定的，而是由本网段中所有的路由器共同选举出来的。路由器接口的DR优先级决定了该接口在选举DR、BDR时所具有的资格。本网段内DR优先级大于0的路由器都可作为“候选人”。选举中使用的“选票”就是Hello报文。每台路由器将自己选出的DR写入Hello报文中，发给网段上的其他路由器。当处于同一网段的两台路由器同时宣布自己是DR时，DR优先级高者胜出。如果优先级相等，则路由器 ID大者胜出。如果一台路由器的优先级为0，则它不会被选举为DR或BDR。
2、终身制 图13 DR和BDR的选举-终身制
所谓终身制也叫非抢占制。每一台新加入的路由器并不急于参加选举，而是先考察一下本网段中是否已有DR存在。如果目前网段中已经存在DR，即使本路由器的DR优先级比现有的DR还高，也不会再声称自己是DR了。而是承认现有的DR。因为网段中的每台路由器都只和DR/BDR建立邻接关系，如果DR频繁的更迭，则每次都要重新引起本网段内的所有路由器与新的DR/BDR建立邻接关系。 这样会导致在短时间内网段中有大量的OSPF协议报文在传输，降低网络的可用带宽。终身制有利于增加网络的稳定性、提高网络的可用带宽。实际上在一个多访问网络上，最先初始化启动的两台具有DR选举资格的路由器将成为DR和BDR路由器。
3、世袭制 图14 DR和BDR的选举-世袭制
所谓世袭制就是如果DR故障了，那么下一个当选为DR的一定是BDR，其他的路由器只能去竞选BDR的位置。这个原则都是为了保证DR是比较稳定的，不会经常进行选举的，并且DR是有备份的（BDR），一旦DR失效，可以马上由BDR来承担DR的角色，由于DR和BDR的数据库是完全同步的，这样当DR故障后，BDR立即成为DR，履行DR的职责，而且邻接关系已经建立，所以从角色切换到承载业务的时间会很短。同时，在BDR成为新的DR之后，还会选举出一个新的BDR，虽然这个过程所需的时间比较长，但这个已经不会影响路由的计算了。
4.3 DR/BDR选举的详细步骤
广播链路或者NMBA链路上DR/BDR详细的选举过程如下：
（1）接口UP后，发送Hello报文，同时进入到waiting状态。在waiting状态下会有一个waiting timer，该timer的长度与dead timer是一样的。默认值40s，用户不可自行调整。
（2）在waiting timer触发前，发送的hello报文是没有DR和BDR字段的。在waiting阶段，如果收到Hello报文中有DR和BDR，那么直接承认网络中的DR和BDR，而不会触发选举。直接离开waiting状态，开始邻居同步。
（3）假设网络中已经存在一个DR和一个BDR，这时新加入网络中的设备，不论它的Router ID或者DR优先级有多大，都会承认现网中已有的DR和BDR。
（4）当DR因为故障down掉之后，BDR会继承DR的位置，剩下的优先级大于0的设备会竞争成为新的BDR。
（5）只有当不同Router ID，或者配置不同DR优先级的设备同时起来，在同一时刻进行DR选举才会应用DR选举规则产生DR。该规则是：优先选择DR优先级最高的作为DR，次高的作为BDR。DR优先级为0的设备只能成为DRother；如果优先级相同，则优先选择Router ID较大的设备成为DR，次大的成为BDR，其余设备成为DRother。
 江湖小贴士：
看完这一节之后，小伙伴们是不是已经满腹疑问？什么是waiting状态？dead timer又是个什么鬼？不要急，等看了第三篇，再回头看这里，你就会一目了然。
未完待续…………
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发表于 2015-7-18 21:54:14
江湖小贴士：
发表于 2015-7-27 00:05:00
