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綠油油的草兒，碧澄澄的溪~ 輕飄飄的風兒，迎面吹~ 哞嗨嗨的牛兒，青幽幽的堤~ 樂陶陶的人兒，哼著歌~~~寐~
“白龍馬兒，蹄兒朝西，馱著唐三藏，跟著三徒弟~西天取經不容易，一走就是幾萬里~”那個樂陶陶的人好不自在。
“主公，這個人真的是那人嗎？怎么如此吊兒郎當？”說話的人方臉大耳，膀闊腰圓，一看就是個久經沙場的武將。
“大隱隱于市，交換機，你可莫要小瞧了人家。舉凡智計無雙的奇人異士，縱有通天徹地之能，大都鋒芒內斂，不顯山露水。群英會上戰RIP，本公是親眼所見，此子風采，當真了得�！�
被喚作主公的那人頭戴侯冠，身披銀甲，內罩白袍，威嚴凜凜。
“嘿嘿，那也未必。主公，當日此子確是舌燦蓮花，但空有理論，說不定難于踐行�！闭f話的這人天生一雙鼠目，任誰看了都覺得一臉奸猾相，“我們三人跟在他后面行了這么久，說不定他也只是故弄玄虛，區區一繡花枕頭罷了�！�
“呵呵，若能求得一賢才，多行一段路又何妨？”那主公見OSPF漸行漸遠，立時催馬揚鞭。并轡二人左右對視一眼，亦隨即而去。
1 訪諸葛三顧茅廬 論運行機制謀治世妙法
“三位跟隨我多日，可悟出了什么？”行至一蔭涼處，OSPF從牛背上跳了下來，對后面跟著的三人說道。
“…….”要是悟出來了，還能來尋你么？那主公心中如此想，但是臉上卻沒表現出來。他翻身下馬，對著OSPF雙手畢恭畢敬道：“先生說笑了，我三人皆是草莽出身，哪能悟得什么？此番前來，也是希望先生能助本公一臂之力，于互聯網上開疆拓土，成不世偉業�！�
“恩，悟得開了，悟得開了……”OSPF卻似是自說自話一般，裝出一副高人摸樣，心下卻笑開了花。
“哼，黃口小兒，我家主公與你這般客氣，你好生無禮！”交換機早就憋了一股氣，終于忍不住喝道。
“恩，榆木腦袋，悟不開，悟不開……”
“你！”“噯，”那主公攔下了交換機作勢欲揮出去的臂腕，接著對OSPF道：“群英會上，本公聽過先生所說的SPF與LSDB，很是欽佩。若真如先生所描繪那樣，定當互聯網之福，眾網元之福。望先生入我麾下，本公必奉先生為上賓�！�
“哈哈哈哈，主公謬贊，”OSPF再也不似先前散漫摸樣，既而畢恭畢敬道：“主公身旁兩員猛將當是交換機、路由器，那主公必是攜眾網元開拓繁多網點的網管了。今幸得主公如此禮遇，再推脫就是OSPF的不是了�！�
“嘿嘿嘿嘿，你這人倒是懂得順坡騎驢，”路由器一臉奸笑，“SPF與LSDB莫不是一紙空談吧？”
“呵呵，無妨，主公請看，”說話間OSPF順手打開隨身帶的幾幅圖，“下山前，師父曾賜與我五行八陣圖，囑我多加揣摩，如今終得其精髓。此圖在手，定能助主公爭霸天下！”
“哈哈！先生快快說與我聽！”網管早已按捺不住，忙對OSPF道。
OSPF見此情景，當下再不廢話，徐徐與他們道來。
此組圖說的，正是OSPF協議的基本運行機制，恰似百尺高樓之基石。其實概括起來，也比較容易理解，包括下面5步：
（1）Hello協議交互-形成鄰居關系 圖1 Hello協議交互-形成鄰居關系
如圖1所示，設備運行OSPF協議后，會從所有啟動OSPF協議的接口上發出Hello數據包。如果兩臺設備共享一條公共數據鏈路，并且能夠互相成功協商他們各自Hello數據包中所指定的某些參數，那么他們就成了鄰居關系。
（2）LSAs的泛洪-通告鏈路狀態信息 圖2 LSAs的泛洪-通告鏈路狀態信息
形成鄰接關系的設備之間就可以交互LSA了，如圖2所示。通過第一篇我們知道，LSA全稱是鏈路狀態通告，它描述了設備所有的鏈路、接口、鄰居及鏈路狀態等信息。設備間正是不斷的泛洪交互這些鏈路信息，來了解整個網絡的拓撲信息。由于鏈路的多樣性，OSPF協議定義了許多LSA類型，后面的篇章會詳細介紹到。
同時我們可以了解到OSPF比RIP的高明之處在于，路由器之間交互的是LSA信息，而RIP協議交互的是路由。也就是說，OSPF協議中，設備的選路是一種“自主行為”，LSA只不過是一種選路的參考信息；而RIP協議中，設備的選路過度的依賴于鄰居設備的路由信息，即使鄰居設備傳達的信息是錯誤的。
（3）LSDB的組建-形成帶權有向圖 圖3 LSDB的組建-形成帶權有向圖
通過泛洪LSA，設備接下來會把收到的LSA匯總記錄在LSDB（鏈路狀態數據庫）當中，最終，所有設備都會形成同樣的LSDB，如圖3所示。LSA是對設備周圍網絡拓撲結構的描述，而LSDB則是對整個自治系統的網絡拓撲結構的描述，LSDB是LSA的匯總。
（4）SPF的計算-形成路由 圖4 SPF的計算-形成路由
如圖4所示，當LSDB同步完之后，每一臺設備都將以其自身為根，使用SPF算法來計算一個無環路的拓撲圖，以描述它所知道的到達每一個目的地的最短路徑（最小的路徑代價），如圖4所示。這個拓撲圖就是SPF算法樹，有了這棵“樹”，事實上路由器就已經知道了到達網絡各個角落的最優路徑。
（5）路由表的維護更新 圖5路由表的維護更新
最終，經過SPF算法得出了最短路徑樹，每臺設備將SPF算法得出的最短路徑裝載進路由表形成指導數據轉發的路由表項，并且實時更新，如圖5所示。同時，鄰居之間交互Hello報文進行Keepalive，維持鄰居/鄰接關系，并且每30min重傳一次LSA。如果網絡拓撲穩定，那么網絡中將不會有什么活動或行為發生。
2 領虎符整飭三軍，設RouterID知己知彼
“先生這妙法如此運用，令本公茅塞頓開，我想再復雜的網點也必能攻的下來。先生若入我帳下，本公愿與你調兵虎符，麾下三軍盡皆任你調遣！”到現在，網管是愈加的對OSPF佩服的五體投地。
“蒙主公抬愛，微臣自當鞠躬盡瘁，死而后已！”
自那日網管三顧茅廬之后，OSPF便隨網管來到了某網點大營之中。借由帳中沙盤，OSPF知道此網點名喚X網點，內里錯綜復雜，地域遼闊。網點內不同網元鱗次櫛比，而且網元間需要交錯相連，任什么路由協議見了，肯定都會頭疼不已。
“軍師，俺叫路由器！”在大營中某一處，一個大頭兵正憨憨的答著OSPF的話。OSPF并未急于攻城掠地，來了之后，便先是熟悉三軍。
“那么你呢？”OSPF持扇輕搖，轉身對另一士兵道。
“軍師，俺也叫路由器！”
“俺也叫路由器！”
“……”
“你叫路由器，你也叫路由器，真是叫我有些暈頭轉向了�！監SPF搖頭笑道。
“嘿嘿，軍師，俺們本來就都是路由器啊。何況俺們這些大老粗，名諱也不值幾個錢，哪能與那些有頭有臉的協議比�！� “不然，知己知彼，方百戰不殆。也莫要小瞧自己，哪個協議離了你們能玩的轉。本軍師要了解整網拓撲，亦要靠你們，”OSPF沉吟半晌，既而肅容道：“眾將聽令！卯時三刻，校場集合，軍師來給你們發Router ID了！”
Router ID就是用于在自治系統中唯一標識一臺運行OSPF的路由器的32位整數。每個運行OSPF的路由器都有一個Router ID。Router ID的格式和IP地址的格式是一樣的，在實際網絡部署中，考慮到協議的穩定，推薦使用路由器Loopback0的IP地址做為路由器的Router ID。 Router ID的選取有兩種方式：
l 通過命令行手動配置。
l 設備自動設定。
如果沒有手動配置Router ID，設備會從當前接口的IP地址中自動選取一個作為Router ID。其選擇順序是：
1、優先從Loopback地址中選擇最大的IP地址作為Router ID。
2、如果沒有配置Loopback接口，則在接口地址中選取最大的IP地址作為Router ID。
只有重新配置系統的Router ID或OSPF的Router ID，并且重新啟動OSPF進程后，才會進行Router ID的重新選取。
3 因地域分四路掠城，攜天威攻萬變賊寇
“9.5.2.7！”
“到！”
“9.5.2.8！”
“到！”
數日過后，三軍陣前校場點兵，上至虎虎將尉，下至大頭小兵，莫不精神抖擻，煥然一新。OSPF心下了然，便開始排兵布陣，準備拿下X網點。而他根據不同的鏈路類型，將三軍分作了四路，每路陣法不盡相同：
1、 廣播（Broadcast）類型
當鏈路層協議是Ethernet、FDDI時，OSPF缺省認為網絡類型是Broadcast。在該類型的網絡中，通常以組播形式（224.0.0.5：含義是OSPF路由器的預留IP組播地址；224.0.0.6：含義是OSPF DR的預留IP組播地址）發送Hello報文、LSU報文和LSAck報文；以單播形式發送DD報文和LSR報文。
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圖7 廣播（Broadcast）類型網絡
2、 NBMA（Non-Broadcast Multi-Access）類型
當鏈路層協議是幀中繼、ATM或X.25時，OSPF缺省認為網絡類型是NBMA。在該類型的網絡中，以單播形式發送協議報文（Hello報文、DD報文、LSR報文、LSU報文、LSAck報文）。
圖8 NBMA（Non-Broadcast Multi-Access）類型網絡
3、 點到多點P2MP（point-to-multipoint）類型。
沒有一種鏈路層協議會被缺省的認為是Point-to-Multipoint類型。點到多點必須是由其他的網絡類型強制更改的。常用做法是將非全連通的NBMA改為點到多點的網絡。在該類型的網絡中，以組播形式（224.0.0.5）發送協議報文（Hello報文、DD報文、LSR報文、LSU報文、LSAck報文）。
圖9 點到多點P2MP（point-to-multipoint）類型類型網絡
4、 點到點P2P（point-to-point）類型
當鏈路層協議是PPP、HDLC和LAPB時，OSPF缺省認為網絡類型是P2P。在該類型的網絡中，以組播形式（224.0.0.5）發送協議報文（Hello報文、DD報文、LSR報文、LSU報文、LSAck報文）。
圖10 點到點P2P（point-to-point）類型網絡
4 拔敵寨遭遇險境，舉能人解廣播/NBMA鄰間困局
“哈哈哈，先生真乃神人也！據探子來報，P2P和P2MP網絡已被攻破。不出五日，X網點將被全部拿下！”網管坐在馬上，撫掌大笑道。
“主公，此話言之尚早，剩下的兩路可不好拿�！監SPF一反往日淡然自若，神色中竟帶有一絲隱憂。
“報！”正當時，一探子快馬加鞭至兩人跟前。只見那探子衣衫盡皆血染，滿目疲憊之色，“廣播鏈路久攻不下，如不及時馳援，我軍危矣！”
“什么！怎會如此！”網管身形一顫，險些跌下馬來。
“初時我軍攻敵勢如破竹。但….”探子回話突地一頓，悲戚中難掩一絲憤恨，“但后來路將軍不知與敵賊言語了什么，廣播鏈路上需要連的設備竟越來越多。我軍結兩兩相交之陣，一開始堪堪抵住洶涌來勢，及至最后陣法漸露疲相，我軍亦深陷泥潭！”
OSPF聽罷靜默無言，待心緒稍自平復，忙對來人道：“我問你，陣中那白袍小將安在？”
“這……身披白袍的將士有好些個，卻不知軍師說的是哪一位？”
“就是身邊總有個容貌清秀的小兵圍著他嘰嘰喳喳轉個不停的那一位�！�
“哦，原來是那一位！”探子恍然大悟，“我知道的！幸有此人一馬當先，不然只怕我軍早已敗下陣來�！�
“我賜你錦囊一枚，速交于他手！”
“是！”探子接過錦囊，一騎絕塵而去。
“先生，此子是何人物？能替本公拿下這一仗么？”網管言語間很是急切。開始如此順利，現在若停歇下來，可真是功虧一簣了。
“早先我料到可能有此劫，攻打廣播鏈路/NMBA鏈路時便定一計，但需營中素有威名之人相助。此子由眾人推舉而來，原先籍籍無名，現名DR！”
4.1 DR/BDR選舉的原因
在廣播網和NBMA網絡中，任意兩臺路由器之間都要傳遞路由信息。如圖11所示，網絡中有n臺路由器，則需要建立n*(n-1)/2個鄰接關系。這使得任何一臺路由器的路由變化都會導致多次傳遞，浪費了帶寬資源。為解決這一問題，OSPF定義了指定路由器DR。通過選舉產生DR（Designated 路由器）后，所有其他設備都只將信息發送給DR，由DR將網絡鏈路狀態LSA廣播出去。為了防止DR發生故障時，重新選舉DR時會產成業務中斷，除了DR之外，還會選舉一個備份指定路由器BDR。這樣除DR和BDR之外的路由器（稱為DR Other）之間將不再建立鄰接關系，也不再交換任何路由信息，這樣就減少了廣播網和NBMA網絡上各路由器之間鄰接關系的數量。這就是OSPF給那白袍小將的錦囊妙計。
圖11 DR和BDR的選舉
4.2 DR/BDR選舉的原則
在廣播網和NBMA網絡中，為了穩定地進行DR和BDR的選舉，OSPF規定了一系列的選舉規則，遵循三個基本原則：選舉制、終身制、世襲制。下面我們來逐個介紹一下。
1、選舉制 圖12 DR和BDR的選舉-選舉制
如圖12所示，所謂選舉制即DR和BDR不是人為指定的，而是由本網段中所有的路由器共同選舉出來的。路由器接口的DR優先級決定了該接口在選舉DR、BDR時所具有的資格。本網段內DR優先級大于0的路由器都可作為“候選人”。選舉中使用的“選票”就是Hello報文。每臺路由器將自己選出的DR寫入Hello報文中，發給網段上的其他路由器。當處于同一網段的兩臺路由器同時宣布自己是DR時，DR優先級高者勝出。如果優先級相等，則路由器 ID大者勝出。如果一臺路由器的優先級為0，則它不會被選舉為DR或BDR。
2、終身制 圖13 DR和BDR的選舉-終身制
所謂終身制也叫非搶占制。每一臺新加入的路由器并不急于參加選舉，而是先考察一下本網段中是否已有DR存在。如果目前網段中已經存在DR，即使本路由器的DR優先級比現有的DR還高，也不會再聲稱自己是DR了。而是承認現有的DR。因為網段中的每臺路由器都只和DR/BDR建立鄰接關系，如果DR頻繁的更迭，則每次都要重新引起本網段內的所有路由器與新的DR/BDR建立鄰接關系。 這樣會導致在短時間內網段中有大量的OSPF協議報文在傳輸，降低網絡的可用帶寬。終身制有利于增加網絡的穩定性、提高網絡的可用帶寬。實際上在一個多訪問網絡上，最先初始化啟動的兩臺具有DR選舉資格的路由器將成為DR和BDR路由器。
3、世襲制 圖14 DR和BDR的選舉-世襲制
所謂世襲制就是如果DR故障了，那么下一個當選為DR的一定是BDR，其他的路由器只能去競選BDR的位置。這個原則都是為了保證DR是比較穩定的，不會經常進行選舉的，并且DR是有備份的（BDR），一旦DR失效，可以馬上由BDR來承擔DR的角色，由于DR和BDR的數據庫是完全同步的，這樣當DR故障后，BDR立即成為DR，履行DR的職責，而且鄰接關系已經建立，所以從角色切換到承載業務的時間會很短。同時，在BDR成為新的DR之后，還會選舉出一個新的BDR，雖然這個過程所需的時間比較長，但這個已經不會影響路由的計算了。
4.3 DR/BDR選舉的詳細步驟
廣播鏈路或者NMBA鏈路上DR/BDR詳細的選舉過程如下：
（1）接口UP后，發送Hello報文，同時進入到waiting狀態。在waiting狀態下會有一個waiting timer，該timer的長度與dead timer是一樣的。默認值40s，用戶不可自行調整。
（2）在waiting timer觸發前，發送的hello報文是沒有DR和BDR字段的。在waiting階段，如果收到Hello報文中有DR和BDR，那么直接承認網絡中的DR和BDR，而不會觸發選舉。直接離開waiting狀態，開始鄰居同步。
（3）假設網絡中已經存在一個DR和一個BDR，這時新加入網絡中的設備，不論它的Router ID或者DR優先級有多大，都會承認現網中已有的DR和BDR。
（4）當DR因為故障down掉之后，BDR會繼承DR的位置，剩下的優先級大于0的設備會競爭成為新的BDR。
（5）只有當不同Router ID，或者配置不同DR優先級的設備同時起來，在同一時刻進行DR選舉才會應用DR選舉規則產生DR。該規則是：優先選擇DR優先級最高的作為DR，次高的作為BDR。DR優先級為0的設備只能成為DRother；如果優先級相同，則優先選擇Router ID較大的設備成為DR，次大的成為BDR，其余設備成為DRother。
![]() 江湖小貼士：
看完這一節之后，小伙伴們是不是已經滿腹疑問？什么是waiting狀態？dead timer又是個什么鬼？不要急，等看了第三篇，再回頭看這里，你就會一目了然。
未完待續…………
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發表于 2015-7-18 21:54:14
發表于 2015-7-27 00:05:00
