ospf多路访问链路中的主从关系？

Posted 2023-04-29

哪位高手能说下主从关系和DR、BDR是什么关系？如果没关系那么主从关系是怎么形成的？有什么用？用什么命令可以查看它们的变化？

DR(指定路由器)与BDR（备用指定路由器）说是主从关系不确切的，他们的关系应该是主力与替补的关系。
OSPF协议用的是比较高级的SPF算法，因为此协议为了好管理把端口们划分为一个个单位，称为域（area）。因为SPF算法很占用路由器的内存空间并且OSPF网络环境复杂，为了节省空间，每个域里只要有1个路由器知道外面的情况的就可以了，这个路由器就叫DR了。域里其他的路由器只要知道域内情况就可以了。
可是谁又能保证DR不会坏呢？所以要有个替补，这就是BDR了。

DR与BDR的选举是依靠的人为设置的路由优先级（不设置一般默认是100），当然优先级也能设为0，这样这个路由器永远不能被选举成DR或BDR。
OSPF大致是4类网络，点到点与点到多点这两类需要的认为指定DR/BDR，因为这两类多用在网络分支上，方便管理。
广播网络与NBMA这两类则需要选举DR/BDR。这两类网络搭建好后，路由间会依靠一种LSA自动选举出来DR与BDR。这两类网络主要用于主干网络，所以事先要谋划计算好，轻易不能改动。过程中，如果DR坏了，BDR自动变成DR，然后又有新的BDR被选举出来。

用命令找DR很简单 show ip route就可以的 DR/BDR里可以看到他们与其他路由都添加邻居，并且要复杂的多 参考技术A . 链路状态
OSPF路由器收集其所在网络区域上各路由器的连接状态信息，即链路状态信息（Link-State），生成链路状态数据库(Link-State Database)。路由器掌握了该区域上所有路由器的链路状态信息，也就等于了解了整个网络的拓扑状况。OSPF路由器利用“最短路径优先算法(Shortest Path First, SPF)”，独立地计算出到达任意目的地的路由。
2. 区域
OSPF协议引入“分层路由”的概念，将网络分割成一个“主干”连接的一组相互独立的部分，这些相互独立的部分被称为“区域”(Area)，“主干”的部分称为“主干区域”。每个区域就如同一个独立的网络，该区域的OSPF路由器只保存该区域的链路状态。每个路由器的链路状态数据库都可以保持合理的大小，路由计算的时间、报文数量都不会过大。
3. OSPF网络类型
根据路由器所连接的物理网络不同，OSPF将网络划分为四种类型：广播多路访问型（Broadcast multiAccess）、非广播多路访问型（None Broadcast MultiAccess，NBMA）、点到点型（Point-to-Point）、点到多点型（Point-to-MultiPoint）。
广播多路访问型网络如：Ethernet、Token Ring、FDDI。NBMA型网络如：Frame Relay、X.25、SMDS。Point-to-Point型网络如：PPP、HDLC。
4. 指派路由器（DR）和备份指派路由器（BDR）
在多路访问网络上可能存在多个路由器，为了避免路由器之间建立完全相邻关系而引起的大量开销，OSPF要求在区域中选举一个DR。每个路由器都与之建立完全相邻关系。DR负责收集所有的链路状态信息，并发布给其他路由器。选举DR的同时也选举出一个BDR，在DR失效的时候，BDR担负起DR的职责。
点对点型网络不需要DR，因为只存在两个节点，彼此间完全相邻。 协议组成OSPF协议由Hello协议、交换协议、扩散协议组成。本文仅介绍Hello协议，其他两个协议可参考RFC2328中的具体描述。
当路由器开启一个端口的OSPF路由时，将会从这个端口发出一个Hello报文，以后它也将以一定的间隔周期性地发送Hello报文。OSPF路由器用Hello报文来初始化新的相邻关系以及确认相邻的路由器邻居之间的通信状态。
对广播型网络和非广播型多路访问网络，路由器使用Hello协议选举出一个DR。在广播型网络里，Hello报文使用多播地址224.0.0.5周期性广播，并通过这个过程自动发现路由器邻居。在NBMA网络中，DR负责向其他路由器逐一发送Hello报文。
二、协议操作

第一步：建立路由器的邻接关系
所谓“邻接关系”（Adjacency）是指OSPF路由器以交换路由信息为目的，在所选择的相邻路由器之间建立的一种关系。
路由器首先发送拥有自身ID信息（Loopback端口或最大的IP地址）的Hello报文。与之相邻的路由器如果收到这个Hello报文，就将这个报文内的ID信息加入到自己的Hello报文内。
如果路由器的某端口收到从其他路由器发送的含有自身ID信息的Hello报文，则它根据该端口所在网络类型确定是否可以建立邻接关系。
在点对点网络中，路由器将直接和对端路由器建立起邻接关系，并且该路由器将直接进入到第三步操作：发现其他路由器。若为MultiAccess 网络, 该路由器将进入选举步骤。
第二步：选举DR/BDR
不同类型的网络选举DR和BDR的方式不同。
MultiAccess网络支持多个路由器，在这种状况下, OSPF需要建立起作为链路状态和LSA更新的中心节点。选举利用Hello报文内的ID和优先权(Priority)字段值来确定。优先权字段值大小从0到255，优先权值最高的路由器成为DR。如果优先权值大小一样，则ID值最高的路由器选举为DR，优先权值次高的路由器选举为BDR。优先权值和ID值都可以直接设置。
第三步：发现路由器
在这个步骤中，路由器与路由器之间首先利用Hello报文的ID信息确认主从关系，然后主从路由器相互交换部分链路状态信息。每个路由器对信息进行分析比较，如果收到的信息有新的内容，路由器将要求对方发送完整的链路状态信息。这个状态完成后，路由器之间建立完全相邻（Full Adjacency）关系，同时邻接路由器拥有自己独立的、完整的链路状态数据库。
在MultiAccess网络内，DR与BDR互换信息，并同时与本子网内其他路由器交换链路状态信息。
Point-to-Point 或 Point-to-MultiPoint网络中，相邻路由器之间信息。

OSPF协议各类LSA的内容总结

一：概述

启用OSPF协议的路由器通过互相同步LSA来构建网络拓扑信息，LSA共有11类，常见的有6类。

二：LSA类型分析

Type-1：Router LSA，每台路由器都会产生，内含路由器直连链路的拓扑信息，使用IP前缀和链路类型来标识链路信息，使用路由器的Router-ID来标识该LSA，仅在区域内部泛洪，不会穿越ABR。

Type-2：Network LSA，由广播或NBMA(非广播多路访问)网络中的DR产生，包含该区域的路由器列表和链路的子网掩码等信息，仅在区域内泛洪，不会穿越ABR。

Type-3：Summary LSA，由源区域的ABR产生，并由所有的后续ABR重新生成，内含源区域的路由信息，在整个OSPF网络中泛洪。

Type-4：ASBR Summary LSA，由ASBR所在区域的ABR产生，并由所有的后续ABR重新生成，内含ASBR的Router-ID，用于通告如何到达ASBR。

Type-5：External LSA，由ASBR产生，用于通告OSPF外部路由条目，在整个OSPF网络中泛洪，在泛洪时，通告路由器的Router-ID不变，始终是ASBR的Router-ID。

Type-7：NSSA External LSA，用于通告NSSA(次末节区域)引入到OSPF中的外部路由，由于NSSA不传播第5类LSA，所以在NSSA中使用第7类LSA传播，出NSSA区域后，又会转换为第5类LSA。

三：LSA的头部格式

主要字段含义如下：

LS age：表示该条LSA已经存在的时间，以秒为单位，每过一秒该值加一。
LS type：表示该条LSA的类型。
Link state ID：该条LSA的描述，不同类型的LSA，该字段内容不同。
Advertise Router：产生该条LSA的路由器的Router-ID。
Sequence Number：该条LSA的序列号，序列号越大，表示该LSA越新，路由器根据序列号与本地LSDB的LSA相比较，判断那条LSA更新。

LS type，Link state ID，Advertise Router这三个字段用于唯一标识一条LSA。

抓包分析LSA头部：

四：各类LSA的内容分析

Type-1：Router LSA

每台OSPF路由器都会产生Router LSA，内部含有本路由器的链路状态信息，根据不同的链路状态，Router LSA又分为不同的类型：
Stub Network类型：Loopback接口网络、对端没有启用OSPF的网络都会生成该类LSA。
another Router：点到点、点到多点类型的网络生成该类LSA。
Transit Network：多路访问网络中的路由器都会产生该类型的Router LSA。
Virtual Link：建立OSPF虚链路的路由器产生该类型的Router LSA。

Stub Network类型：
Stub Network类型内部包含目标网络前缀，子网掩码、开销值等信息，且目标网段是自己的直连网段。如果掩码为32位，目标网络前缀为IP地址，说明是启用的Loopback接口：

Transit Network类型：
Transit Network类型内部含有DR接口的IP地址与自己与DR相连接口的IP地址：

another Router(point-to-point)类型：
another Router类型内部含有邻居路由器的Router-ID、本地与邻居连接接口的IP地址、本地到达邻居的开销值：

Virtual Link类型：
Virtual Link类型内部含有本地建立虚链路所用接口、虚链路对端的Router-ID、本地接口到达虚链路对端的开销值：

Type-2：Network LSA

Network LSA由DR产生，仅在区域内泛洪，如果一个区域存在多个DR，那么该区域会生成多个Network LSA，Network LSA的内容包含DR接口所在链路的子网掩码及DR接口所在链路的所有路由器的Router-ID：

Type-3：Summary LSA

Summary LSA由ABR生成，用于向区域通告区域间路由，内部包含目标网段、目标网段的子网掩码等信息：

Type-4： ASBR Summary LSA

ASBR Summary LSA的内容包含ASBR接口的IP地址和生成该LSA的路由器到达ASBR接口的开销值：

Type-5： External LSA

External LSA由ASBR生成，内含外部路由信息：

Type-7： NSSA External LSA

NSSA External LSA由NSSA区域的ASBR产生，内含外部路由信息：

五：总结

每台OSPF路由器都会产生Router LSA，该类LSA的Link state ID使用生成该LSA的Router-ID标识，内容描述的是本路由器所连接的链路信息，Router LSA使用如下四种类型来标识不同类型的链路信息：
Transit Network：该类型用于标识DR所在的链路，内部含有DR接口的IP地址及本端接口的IP地址；
Virtual Link：该类型用于标识OSPF虚链路，内部含有本端虚链路接口的IP地址及虚链路对端路由器的Router-ID；
Stub Network：该类型用于标识末节链路，内部含有该链路的网络前缀、子网掩码等信息；
another Router：用于标识点对点链路，内部含有邻居路由器的Router-ID和本地接口的IP地址。

Network LSA由DR生成，Link state ID用DR接口的IP地址标识，内部含有DR所在广播域的子网掩码及连接到DR所在广播域的所有OSPF路由器的Router-ID。

Summary LSA由ABR生成，Link state ID用目标网段标识，内容部分含有目标网段的子网掩码和ABR到达目标网段的开销值。

ASBR summary LSA由ABR生成，Link state ID用DR所在接口的IP地址标识，内部含有ABR到达ASBR接口的开销值。

External LSA由ASBR生成，Link state ID用外部路由网段标识，数据部分含有外部路由的子网掩码、metric类型和ASBR到达外部路由网段的开销值。

NSSA External LSA的内容与External LSA类似。

附：本文仅为个人学习总结，文章如有错误，欢迎批评指正！