OSPF的基本原理

一、OSPF是什么？

    Open Shortest Path First, 开放最短路径优先协议，是一种开源的使用最短路径优先（SPF）算法的内部网关协议（IGP）。常用于路由器的动态选路。

二、OSPF常见的几个概念

1. 邻居（Neighbor）：宣告OSPF的路由器（也可能是通过quagga软件配置的普通服务器）从所有启动OSPF协议的接口上发出Hello数据包。如果两台路由器位于同一条数据链路上，并且它们根据互相的hello消息中指定的某些信息（比如id等）协商成功，那么它们就成为了邻居（Neighbor）。

2. 邻接关系（Adjacency）：两台邻居路由器之间构成的一条点到点的虚链路，邻接关系的建立是由交换hello信息的路由器类型和网络类型决定的。

3. 链路状态通告（Link State Advertisement，LSA）：每一台路由器都会在所有形成邻接关系的邻居之间发送链路状态通告LSA。LSA描述了路由器所有的链路、接口、邻居等信息。ospf定义了许多不同的LSA类型。

4. 链路状态数据库（LSDB）：每一台收到来自邻居路由器发出的LSA的路由器都会把这些LSA信息记录在它的LSDB中，并且发送一份LSA的拷贝给该路由器的其他所有邻居。这样当LSA传播到整个区域后，区域内所有的路由器都会形成同样的LSDB。

三、OSPF原理概括

1. 当这些路由器的LSDB完全相同时，每一台路由器都会以自身为根结点，使用最短路径优先（Shortest Path First，SPF）算法计算一个无环路的拓扑图，这个拓扑图就是SPF算法树。每台路由器都会从自己的SPF算法树中构建出自己的路由表，用于动态选路。

2. 当区域内所有节点的LSDB状态都已同步后，ospf协议将会变的平静下来，邻居之间根据配置固定时间交换hello数据包作为心跳消息，并且每隔30分钟重传一次LSA。如果网络拓扑稳定，那么ospf那将是稳定的。如果网络拓扑发生了变化，比如有节点故障或者新增节点，那么将重新开始交换信息并计算路由。

3. OSPF拓扑中的节点可以分为两类：传输节点和末梢节点。传输节点指网络链路中的中转路由器，它一般两端与其他ospf邻居相连，作用仅是转发数据包，而数据包的源网络和目的网络往往都不同于传输节点所在的网络；末梢节点指网络链路中的末端路由器，也可能是通过quagga软件配置的服务器，它一般只有一端与ospf邻居相连，作为数据包的源头或者目的地。OSFP协议在末梢节点宣告主机路由（也就是子网掩码为255.255.255.255的路由），这样拓扑中其他节点要访问末梢节点就可以在LSDB中查到对应的信息，并通过SPF算法生成的最短路径进行访问。