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OSPF使用链路状态数据库(Link State Database)来存储网络拓扑信息。每个OSPF路由器通过交换链路状态更新(Link State Updates)来了解整个网络的拓扑,并根据收到的链路状态更新构建自己的链路状态数据库。
OSPF路由学习有以下规律:
邻居关系建立:OSPF路由器通过发送Hello消息来发现相邻路由器,并与其建立邻居关系。邻居之间会交换各自的链路状态信息。
SPF计算:一旦建立了邻居关系并收到链路状态更新,每个OSPF路由器都会执行SPF(Shortest Path First)计算,计算出到达各个目标网络的最短路径。
LSA洪泛:OSPF路由器将自己的链路状态信息封装为LSA(Link State Advertisement)包,并通过洪泛算法将其传递给所有的邻居路由器,以使得每个路由器都具有完整的链路状态信息。
链路状态数据库同步:所有邻居路由器交换并更新LSA后,每个OSPF路由器会将收到的LSA合并到自己的链路状态数据库中,并重新执行SPF计算。
路由表生成:根据链路状态数据库中的拓扑信息,每个OSPF路由器生成自己的路由表,并使用最短路径优先算法(Dijkstra算法)选择最佳路径。
假设有三个OSPF路由器 A、B 和 C,它们连接在一个共享网络上,并具有以下拓扑结构:
A / \ B-----C
A、B 和 C 交换各自的链路状态信息,更新链路状态数据库。
A 将自己的链路状态信息封装为 LSA 包,并洪泛给 B 和 C。
B 和 C 收到 A 的 LSA 包后,将其合并到各自的链路状态数据库中。
B 和 C 分别执行 SPF 计算,计算出到达目标网络的最短路径。
IS-IS也使用链路状态数据库来存储网络拓扑信息,但其学习规律与OSPF有一些差异。
IS-IS 路由学习有以下规律:
LSP洪泛:IS-IS路由器将自己的链路状态信息封装为LSP(Link State PDU)包,并通过洪泛算法将其传递给所有的邻居路由器,以使得每个路由器都具有完整的链路状态信息。(类似于OSPF)
链路状态数据库同步:所有邻居路由器交换并更新LSP后,每个IS-IS路由器会将收到的LSP合并到自己的链路状态数据库中。
SPF计算:IS-IS路由器执行SPF计算,计算出到达各个目标网络的最短路径。
路由表生成:根据链路状态数据库中的拓扑信息,每个IS-IS路由器生成自己的路由表,并选择最佳路径。
假设有三个IS-IS路由器 A、B 和 C,它们连接在一个共享网络上,并具有以下拓扑结构:
A / \ B-----C
A、B 和 C 交换各自的链路状态信息,更新链路状态数据库。
A 将自己的链路状态信息封装为 LSP 包,并洪泛给 B 和 C。
B 和 C 收到 A 的 LSP 包后,将其合并到各自的链路状态数据库中。
B 和 C 执行 SPF 计算,计算出到达目标网络的最短路径。
OSPF(Open Shortest Path First)协议和ISIS(Intermediate System to Intermediate System)协议的不同点:
协议类型: OSPF是一个开放标准的链路状态协议,而ISIS是一个由ISO制定的链路状态协议。
支持的网络层: OSPF在IPv4和IPv6网络上均可使用,而ISIS通常用于IPv4网络,但也可以通过扩展支持IPv6网络。
度量方式: OSPF使用带宽作为默认度量方式,考虑链路的带宽来计算最短路径,而ISIS使用通告链路开销作为度量方式,通告链路的开销越小表示该链路更好。
对区域的支持: OSPF将网络划分为多个自治系统(AS),每个AS内部可以进一步划分为多个区域,而ISIS没有明确的区域概念,所有的IS-IS路由器都处于同一个级别,形成一个平等的拓扑结构。
邻居发现机制: OSPF使用Hello消息来发现邻居,并建立邻居关系;ISIS使用IIH(IS-IS Hello)消息来发现邻居,并建立邻居关系。
LSDB同步方式: OSPF使用DR(Designated Router)和BDR(Backup Designated Router)来同步Link State Database(LSDB),以减少资源消耗;ISIS使用全网LSP(Link State PDU)数据库来同步LSDB,每个IS-IS路由器都存储完整的拓扑信息。
区分内部和外部路由: OSPF将路由划分为内部路由和外部路由,通过OSPF ASBR(Autonomous System Boundary Router)对外部路由进行广播;ISIS没有明确的内部和外部路由之分,所有的路由都是平等的。
适用场景: OSPF在大型企业网络、互联网核心路由器和ISP网络中广泛使用;ISIS主要在ISP网络中使用,尤其是用于骨干网和交换中心等高性能网络环境。
OSPF协议和ISIS协议的相同点:
链路状态协议: OSPF和ISIS都属于链路状态协议,使用相似的LSA(Link State Advertisement)消息来交换路由信息。
基于最短路径算法: OSPF和ISIS都使用最短路径优先(Shortest Path First,SPF)算法来计算最短路径,并选择最佳的路由。
支持动态路由: OSPF和ISIS都支持动态路由选择,可以根据网络拓扑和链路状态动态调整最佳路径。
支持路由聚合: OSPF和ISIS都支持路由聚合,可以将连续的网络地址合并为一个路由条目,减少路由表的大小和路由更新的开销。
支持ECMP: OSPF和ISIS都支持等价多路径(Equal Cost Multipath,ECMP)功能,可以将流量分发到多个最佳路径上,提高链路利用率和可靠性。