解析無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

OSPF入門童話

網(wǎng)絡(luò)就像一個(gè)王國(guó)，這個(gè)王國(guó)可以分成b幾個(gè)區(qū)(area)，現(xiàn)在我們來(lái)看看區(qū)域內(nèi)的某一個(gè)人(你所在的機(jī)器root)是怎樣得到一張世界地圖(routing table)的。
　　
　　首先，你得跟你周圍的人（同一網(wǎng)段如129.102）建立基本聯(lián)系。你大叫一聲“我在這！”(發(fā)HELLO報(bào)文),于是，周圍的人知道你的存在，他們也會(huì)大叫，這樣你知道周圍大概有哪些人，你與他們之間建立了鄰居(neighbor)關(guān)系，當(dāng)然，他們之間也有鄰居關(guān)系。
　　
　　在你們這一群人中，最有威望(Priority優(yōu)先級(jí))的人會(huì)被推薦為首領(lǐng)（Designated Router）首領(lǐng)與你之間是上下級(jí)關(guān)系(adjacency鄰接)，它會(huì)與你建立單線聯(lián)系，而不許你與其它鄰居有過(guò)多交往，他會(huì)說(shuō)：“那樣做的話，街上太擠了”。
　　
　　你只好通過(guò)首領(lǐng)來(lái)知道更多的消息了，首先，你們繼續(xù)訪問(wèn) 取消訪問(wèn)互通消息，他告訴你他知道的所有地圖的地名，你也會(huì)告訴他你現(xiàn)知道的地名，當(dāng)然上也許只有你一個(gè)點(diǎn)。(Database Description數(shù)據(jù)庫(kù)描述報(bào)文)
　　
　　你發(fā)現(xiàn)地名表中有你缺少的或比你新的東西，你會(huì)問(wèn)他要一份更詳細(xì)的資料，他發(fā)現(xiàn)你的地名表中有他需要的東西，他也會(huì)向你索求新資料。(Link State Request連接狀態(tài)請(qǐng)求報(bào)文)
　　
　　當(dāng)然，你們毫不猶豫地將一份詳細(xì)資料發(fā)送給對(duì)方。(Link State Update連接狀態(tài)升級(jí)報(bào)文)
　　
　　收到地圖后，互相致謝表示收到了。(Link State Ack連接狀態(tài)響應(yīng)報(bào)文)現(xiàn)在，你已經(jīng)盡你所能得到一份地圖（Link State DataBase連接狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)），你去查找地圖把到所有地方的路挑一條最近（shortest path最短路）的，記為一張表格（routing table路由表），當(dāng)然以后查這份表格就知道到目的地的一條最近的路了。地圖也要收好，萬(wàn)一表格上的某條路不通了可以通過(guò)圖去找一條新的路。
　　
　　其實(shí)跟你有聯(lián)系的，只是周圍一群人，外面的消息要通過(guò)首領(lǐng)來(lái)知道。因?yàn)槟愕牡貓D是跟首領(lǐng)的一致，我們假設(shè)你是首領(lǐng)，你要去畫一份世界地圖。
　　
　　你命令所有手下向你通報(bào)消息，你可以知道你這一群人的任何一點(diǎn)點(diǎn)小動(dòng)靜（event事件）。你手下還會(huì)有同時(shí)屬于兩群人的家伙（同一區(qū)內(nèi)兩網(wǎng)段），他會(huì)告訴你另一群人的地圖，當(dāng)然也會(huì)把你們這一群人的地圖泄露，(不過(guò)，無(wú)所謂啦)。這樣，整個(gè)區(qū)的地圖你知道了（對(duì)于不知道的那也沒(méi)辦法，我們盡力了）。
　　
　　通過(guò)不停地交換地圖，現(xiàn)在，整個(gè)區(qū)的人都有同樣的地圖了，住在區(qū)邊境上的人義不容辭地把這個(gè)區(qū)的地圖（精確到每一群人）發(fā)送到別的區(qū)，把別的區(qū)信息發(fā)送進(jìn)來(lái)。國(guó)王會(huì)把這些邊境的人命名為骨干（backbone area）。通過(guò)骨干人士的不懈努力，現(xiàn)在，整個(gè)國(guó)家的地圖你都了解得一清二楚了。
　　
　　有些人“里通外國(guó)”（AS Boundary Router自治系統(tǒng)邊界,他們知道一些“出國(guó)”(AS External route自治系統(tǒng)外部路由)的路，當(dāng)然他們會(huì)把這些秘密公之與眾（import 引入），通過(guò)信息的傳遞，現(xiàn)在，你已經(jīng)有一張完整的“世界地圖”了。
　　
　　OSPF是這樣標(biāo)記最短的路的：對(duì)于某個(gè)目的地，首先，考慮是否有同一區(qū)內(nèi)部到目的地的路（intra area區(qū)域內(nèi)），如果有，則在其中取一條離你最近的（花費(fèi)最?。?，寫進(jìn)你的表格中,這個(gè)目的地可能是到本群體某個(gè)人也可能是到其他群體的，對(duì)于經(jīng)過(guò)其他區(qū)域的路由，你會(huì)不予考慮，跟自己人（同區(qū)域）打交道總比與外人（其他區(qū)域）打交道好；如果沒(méi)有本區(qū)的路，你只好通過(guò)別的區(qū)域了（區(qū)域間），你只要在地圖上找最近的就是了；如果你發(fā)現(xiàn)目的地在國(guó)外，你也只能先把它標(biāo)記到你的表格上，期待什么時(shí)候王國(guó)擴(kuò)張到那，你就可以把它標(biāo)記到國(guó)內(nèi)地圖上了。
　　
　　OSPF就是這樣，給你一份“世界地圖”，并且在上面標(biāo)記了最短的路，如此而已罷了。
　　
　　1.2. 背景介紹
　　TCP/IP協(xié)議中，尋找一臺(tái)計(jì)算機(jī)到另一臺(tái)計(jì)算機(jī)的路由是很重要的.
　　
　　1．要判斷是否能找到路
　　
　　2．找到路后找一條短的路（花費(fèi)時(shí)間最?。?br />　　
　　3．在找路時(shí)不能循環(huán)
　　
　　4．最好還應(yīng)該能動(dòng)態(tài)處理路由變化，如：接口的UP或DOWN，時(shí)間花費(fèi)的變化，
　　
　　IETF(Internet Engineering Task Force)于1988年提出的OSPF是一個(gè)基于鏈路狀態(tài)的動(dòng)態(tài)路由協(xié)議，
　　
思路如下：在自治系統(tǒng)中每一臺(tái)運(yùn)行OSPF的由器收集各自的接口/鄰接信息稱為鏈路狀態(tài)，通過(guò)Flooding算法在整個(gè)系統(tǒng)廣播自己的鏈路狀態(tài)，使得在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部維護(hù)一個(gè)同步的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)這一數(shù)據(jù)庫(kù)，路由器計(jì)算出以自己為根，其它網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為葉的一根最短的路徑樹，從而計(jì)算出自己到達(dá)系統(tǒng)內(nèi)部可達(dá)的最佳路由]。
　　
　　OSPF是一類Interior Gateway Protocol(內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP)，它處理在一個(gè)自治系統(tǒng)中，路由器的網(wǎng)絡(luò)的路由表信息。
　　
　　1.3. 術(shù)語(yǔ)和基本概念
　　OSPF路由協(xié)議術(shù)語(yǔ)：
　　OSPF路由協(xié)議:Open Shortest Path First　 最短路徑優(yōu)先協(xié)議
　　
　　路由器（router）：第三層的IP包交換機(jī)，以前在IP文獻(xiàn)中也叫做網(wǎng)關(guān)
　　
　　自治系統(tǒng)(autonomy system)：一群路由器通過(guò)相同的路由協(xié)議來(lái)交換路由信息，
　　
　　縮寫為AS區(qū)域(area):自治系統(tǒng)的劃分單元,一個(gè)自治系統(tǒng)可以劃分為多個(gè)區(qū)域.
　　
　　區(qū)域 ID(area ID):自治系統(tǒng)內(nèi)區(qū)域的32-bit標(biāo)識(shí)
　　
　　內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議(internal gateway protocol)：屬于一個(gè)自治系統(tǒng)的路由器上運(yùn)行的路
　　
　　由協(xié)議，縮寫為IGP，每一個(gè)自治系統(tǒng)有一個(gè)單獨(dú)的IGP，不同的自治系統(tǒng)可能
　　
　　運(yùn)行不同的IGP。OSPF是內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議的一種
　　
　　路由器的ID(router ID)：一個(gè)32位的標(biāo)號(hào)對(duì)每個(gè)運(yùn)行OSPF的路由器，在自治系
　　
唯一的網(wǎng)絡(luò)(network)：在這種意義下，是IP網(wǎng)絡(luò)/子網(wǎng)/超網(wǎng)，可能是標(biāo)記了多重復(fù)合IP
　　
　　地址的子網(wǎng)，我們把它們看成是分離的網(wǎng)絡(luò)，點(diǎn)到點(diǎn)的物理網(wǎng)絡(luò)是個(gè)特例，它們
　　
　　只是被當(dāng)作簡(jiǎn)單的網(wǎng)，不管對(duì)它們?cè)鯓又付↖P號(hào)。
　　
　　網(wǎng)絡(luò)掩碼(network mask)：一個(gè)32位的數(shù)指示IP網(wǎng)絡(luò)的IP地址范圍，以十六進(jìn)
　　
　　制數(shù)顯示，例如一個(gè)C類網(wǎng)的掩碼是0xfffff00，在文字上寫成255.255.255.0。
　　
　　點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)(point to point network)：由一對(duì)路由器簡(jiǎn)單組成的網(wǎng)絡(luò)，例如一個(gè)
　　
　　56Kb的串口線的連接
　　
　　廣播網(wǎng)：網(wǎng)絡(luò)支持許多(兩個(gè)以上)的路由器。都有能力將地址信息發(fā)送到所有連
　　
　　接的路由器上(廣播)鄰居路由器被OSPF的hello協(xié)議動(dòng)態(tài)地發(fā)現(xiàn)，OSPF使這種
　　
　　廣播能力能得到更大的應(yīng)用，如果它存在，它上的每一對(duì)路由器都假定能和對(duì)方
　　
　　直接相連，以太網(wǎng)是一個(gè)廣播網(wǎng)的例子。
　　
　　非廣播網(wǎng)：網(wǎng)絡(luò)支持許多(兩個(gè)以上)路由器，但沒(méi)有廣播能力，鄰結(jié)點(diǎn)也是通過(guò)OSPF hello報(bào)文來(lái)維持，但是由于設(shè)有廣播能力一些鄰居需要靠配置來(lái)發(fā)現(xiàn)，在鄰居間，OSPF協(xié)議報(bào)文也是互相傳送的，X.25網(wǎng)是一個(gè)例子。
　　
　　OSPF可以在兩種非廣播網(wǎng)上運(yùn)行，一種是非廣播多重訪問(wèn)，(NBMA)它類似于OSPF在廣播網(wǎng)上的操作，第二種類型叫點(diǎn)到多點(diǎn)，可看為多個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的連接的集合。非廣播網(wǎng)類型的判別依靠于對(duì)網(wǎng)絡(luò)的操作模式。
　　
　　接口(interface)：一個(gè)路由器與它連接的一個(gè)網(wǎng)絡(luò) 的連接稱為接口，一個(gè)接口有它的狀態(tài)信息，可以通過(guò)底層協(xié)議或是路由協(xié)議本身來(lái)得到。每個(gè)接口有一個(gè)唯一一個(gè)IP地址和掩碼(除非是不標(biāo)號(hào)的點(diǎn)到點(diǎn)連接)，一個(gè)接口有時(shí)也指一個(gè)連接。
　　
　　鄰居路由器(neighbor)：兩臺(tái)路由器有接口連向共同的網(wǎng)絡(luò)，鄰居關(guān)系通過(guò)OSPF hello協(xié)議被維持(通常是動(dòng)態(tài)的)。
　　
　　鄰接(adjacency)：為交換路由而在鄰居間建立的關(guān)系，不是每對(duì)鄰居都成都為鄰接的。
　　
　　連接狀態(tài)傳送(Link State Advertise)：描述本地路由器或網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)單元 對(duì)路由器來(lái)說(shuō)，它描述了路由器的接口狀態(tài)和鄰接狀態(tài)，第一個(gè)連接狀態(tài)傳送會(huì)發(fā)送到整個(gè)路由領(lǐng)域，所有的連接狀態(tài)傳送組成了協(xié)議的連接狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，這在全局范圍內(nèi)使用,縮寫為L(zhǎng)SA
　　
　　連接狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)(Link State DataBase):所有連接狀態(tài)傳送組成了連接狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù).
　　
　　Stub網(wǎng)絡(luò):只有一個(gè)接口與外部相連的網(wǎng)絡(luò),如一個(gè)PPP可視為一個(gè)stub網(wǎng)絡(luò)
　　
　　骨干區(qū)域(Backbone Area):所有區(qū)域邊界路由器和它們之間的路由組成骨干區(qū)域.
　　
　　自治系統(tǒng)外部路由(AS external route):指由非OSPF協(xié)議得到的路由，如BGP（邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議），RIP（Routing Information Protocol),系統(tǒng)的靜態(tài)配置路由等,系統(tǒng)的靜態(tài)路由是由配置得到的,其他協(xié)議的路由是通過(guò)引入操作得到的,外部路由的指定是由用戶決定的.
　　
　　路由(route)：指兩節(jié)點(diǎn)之間的連通路徑。
　　
　　路由表（routing table）:到每個(gè)目的地有路由，這樣的表叫路由表。
　　
　　基本概念：
　　OSPF把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)(Internet上的子網(wǎng)或其他類型的網(wǎng))看成一個(gè)自治系統(tǒng)(AS)
　　
　　每一個(gè)AS內(nèi)若干個(gè)物理上相鄰的路由器(Router)，網(wǎng)絡(luò)(Network)組成Area，這些Area內(nèi)部一般是不相交的，它們劃分了整個(gè)AS。
　　
　　如圖是一個(gè)典型的自治系統(tǒng)劃分的例子：
　　
　　Rxx代表路由器，N*代表網(wǎng)絡(luò)，
　　
　　1．R1,R2,R3,R4,N1組成區(qū)域1,R3,R4是區(qū)域邊界路由器(ABR)
　　
　　2．R7,R8,R10,N2,N3組成區(qū)域2,R7,R10,R11是區(qū)域邊界路由器(ABR)
　　
　　3．R9.R11,R12,N4組成區(qū)域3，R11是區(qū)域邊界路由器(ABR)
　　
　　4．所有區(qū)域邊節(jié)點(diǎn)（R3，R4，R7，R10，R11）及R5,R6共同組成了骨干區(qū)域