思科第二部教材 第十章 链路状态路由协议 个人总结

10.3    链路状态路由

              链路状态路由协议创建一个网络拓扑图，路由器可使用此拓扑图来确定通向每个网络的最短路径，也使用一个图来确定通向其它目的地的首选路径

              运行链路状态路由协议的路由器会发出有关通向路由域内的其它路由器的链路状态的信息

              链路的状态是指与该路由器直连网络的状态，并包含关于网络类型以及那些网络中与该路由器相邻的所有路由器的信息

              链路状态路由协议又称为 最短路径优先协议，它基于 Edsger Dijkstra 的 SPF（最短路径优先）算法

                IP 链路状态路由协议：

                     OSPF（开放最短路径优先）

                     IS-IS（中间系统到中间系统）

             SPF（最短路径优先）算法会累计每条路径从源到目的地的开销；事实上，优先最短路径是所有路由算法的目的

             拓扑中的所有路由器都会通过下列路由过程来达到收敛：

             1. 每台路由器了解其自身的链路（即与其直连的网络）。这通过检测哪些接口处于工作状态来完成

                 路由器接口配置了 IP 地址和子网掩码后，接口就成为该网络的一部分

                 与距离矢量协议和静态路由一样，链路状态路由协议也需要下列条件才能了解链路：

                 正确配置接口的 IP 地址和子网掩码并将链路设置为 up 状态

                 必须将接口包括在一条 network 语句中，该接口才能参与链路状态路由过程

                 链路是路由器上的接口；链路状态是有关各条链路的状态的信息，这些信息包括：

                            接口的 IP 地址和子网掩码

                            网络类型，例如以太网（广播）链路或串行点对点链路

                            该链路的开销

                            该链路上的所有相邻路由器

                 Cisco 所实施的 OSPF 将链路开销（OSPF 路由度量）指定为外发接口的带宽

             2. 每台路由器负责“问候”直连网络中的相邻路由器

                  与 EIGRP 路由器相似，链路状态路由器通过直连网络中的其它链路状态路由器互换 Hello数据包来达到此目的

                  邻居是指启用了相同的链路状态路由协议的其它任何路由器。

             3. 每台路由器创建一个链路状态数据包 (LSP)，其中包含与该路由器直连的每条链路的状态

                 除链路状态信息（包括邻居ID、链路类型和带宽）外，LSP中还包含其它信息（例如序列号和过期信息），以帮助管理泛洪过程。

                 每台路由器都采用这些信息来确定是否已从另一台路由器接收过该 LSP 以及 LSP 是否带有链路信息数据库中没有的更新信息。

                 此过程使路由器可在其链路状态数据库中仅保留最新的信息。

             4. 每台路由器将 LSP 泛洪到所有邻居，然后邻居将收到的所有 LSP 存储到数据库中

                 路由器接收到 LSP 后，几乎立即将其泛洪出去，不经过中间计算。距离矢量路由协议则不同，该协议必须首先运行贝尔曼-福特(

                 Bellman-Ford) 算法来处理路由更新，然后才将它们发送给其它路由器；而链路状态路由协议则在泛洪完成后再运行SPF 算法。因此，

                 链路状态路由协议达到收敛状态的速度比距离矢量路由协议快得多。

                 注：LSP 并不需要定期发送，而仅在下列情况下才需要发送：

                                  在路由器初始启动期间，或在该路由器上的路由协议进程启动期间

                                  每次拓扑发生更改时，包括链路接通或断开，或是相邻关系建立或破裂

             5. 每台路由器使用数据库构建一个完整的拓扑图并计算通向每个目的网络的最佳路径

                 SPF 算法用于构建该拓扑图并确定通向每个网络的最佳路径

                 每台路由器确定其自身的链路状态，并将该信息泛洪给该区域内的其它所有路由器。每台路由器构建一个链路状态数据库 (LSDB)，其中

                 包含来自其它所有路由器的链路状态信息，因此域中路由器将拥有相同的 LSDB。每台路由器将使用 LSDB中的信息运行 SPF 算法并创建

                 一个 SPF 树，路由器位于树的根部。每条链路都与其它链路连通后，SPF 树即创建完成。这样，路由器即可自行确定通向树中每个网络的

                 最佳路径，并将此最佳路径信息存储在其路由表中

10.4      链路状态路由协议实施

              与距离矢量路由协议相比，链路状态路由协议有几个优点：

                        1创建拓扑图

                        2快速收敛

                        3由事件驱动的更新

                              注：OSPF 路由器会每隔 30 分钟泛洪其自身的链路状态，这称为强制更新

                        4层次式设计

              现代链路状态路由协议设计旨在尽量降低对内存、CPU 和带宽的影响。使用并配置多个区域可减小链路状态数据库；划分多个区域还可限制在路

              由域内泛洪的链路状态信息的数量，并可仅将 LSP 发送给所需的路由器

                     内存要求

                             与距离矢量路由协议相比，链路状态路由协议通常需要占用更多的内存、CPU 运算量和带宽

                             对内存的要求源于使用了链路状态数据库和创建 SPF 树的需要

                     CPU 占用要求

                             与距离矢量路由协议相比，链路状态路由协议可能还需要占用更多的 CPU 运算量。与Bellman-Ford 等距离矢量算法相比，SPF 算法

                             需要更多的 CPU 时间，因为链路状态路由协议会创建完整的拓扑图

                      带宽要求

                             链路状态数据包泛洪对网络的可用带宽产生负面影响。只应该出现在路由器初始启动过程中，但在不稳定的网络中也可能导致问题

                链路状态路由协议会为网络构建一个本地拓扑图，该拓扑图使每台路由器均可确定通向给定网络的最佳路径。仅当拓扑发生变化时，才会发送新

                的 LSP。当路由器上发生链路添加、删除或修改时，该路由器会将新的 LSP 泛洪给其它所有路由器。路由器收到新的 LSP 后，会更新其 LSDB，

                重新运行 SPF 算法，创建新的 SPF 树，并更新其路由表