OSPF概述

概述

OSPF(Open Shortest Path First 开放式最短路径优先)协议是IETF为IP网络开发的IGP路由选择协议。它是一种典型的链路状态(link-state)路由协议。在同一个OSPF自 制系统内每一台运行OSPF协议的路由器总是将本地网络的连接状态用LSA描述，并广播到整个自制系统中去。这样，每台路由器都收到了自制系统中所有路由 器生成的LSA，这些LSA的集合组成了LSDB，这样所有的OSPF路由器都维护一个相同的描述自治系统内部结构的数据库。

1. OSPF路由器在邻居之间并不直接传递路由信息，而是共享“链路状态信息（Link State Advertisement，简称LSA）”（包括接口IP网段、掩码、开销、状态等），而且不只会给邻居发送自己的直连链路链路状态信息，而且还从其他邻居收到的信息进行转发。最后达到区域全部OSPF路由器掌握的链路状态信息同步（一致）。

2. 这些链路状态信息会存放到每个OSPF路由器的数据库中，这个数据库叫Link State Database简称LSDB。

3. 基于LSDB的LSA信息，通过SPF算法（最短路劲优先算法，也叫Djkstra算法）计算出从本地路由器去往网络中各个目的网络的最短无环路劲，简称SPF Tree（SPF树，从树根到树梢，体现的就是最短无环路劲）。

4. 这些最短路劲指向的方向和下一跳地址，就是去往各个目的网段的路由。最终，把这些路由提交到路由器的路由表中。

特征

1. OSPF属于链路状态路由协议-基于整个网络拓扑的协议，不同于距离矢量（DV）是道听途说的协议。

2. 共有标准（RFC 2328）-OSPF属于开放协议，不同网络设备厂家均可支持。

3. 不依赖于TCP/IP传输层，它有自己独立的传输机制-基于IP协议号89。

4. 高可扩展性、快速收敛-理论上支持一万条路由，单区域30台全网500台左右，收敛速度达到秒级，远远快于RIP。

5. 更高的路由更新机制-触发更新，增量同步，每30分钟才定时更新一次。

6. 属于无类路由协议，支持可变长子网掩码（目前只有RIPv1才不支持）。

7. 支持手动路由汇总（目前只有RIPv1才不支持）。

8. 路由协议认证，防止恶意路由协议欺骗攻击（目前只有RIPv1才不支持）。

层次化区域结构

OSPF采用层次化设计，用AREA来分隔路由器。区域中的路由器保存该区域中的所有链路和路由器的详细信息，但只保存其他区域路由器和链路的摘要信息。

区域分为两类：

1. 骨干区域（也叫传输区域或者区域0）：为快速、高效地传输数据包，通常不直接接用户。

2. 非骨干区域：分普通区域和特殊区域，主要是连接用户，而且所有数据都必须经过Area 0中转。

特殊区域：Stub、Totally Stubby、NSSA、Totally NSSA

采用分区域设计能带来如下好处：

1. 可以在区域边界做汇总，减少路由表的条目数量。

2. 只有一个区域内的路由器才会同步LSDB，LSA的泛洪止于区域边界，减少了LSA的泛洪范围，加速收敛。

3. 减小网络的不稳定性，一个区域的路由问题不会影响其他区域。

4. 区域是基于链路的，边界在路由器上。（也就是说一条链路整体属于一个区域，而一台OSPF路由器可以同时连接多个区域）

ABR(Area Border Router区域边界路由器)：至少有一个接口位于Area0，同时至少一个接口位于非Area0区域。

注意：并不是说连接两个区域的路由器就一定是ABR，如连接连个普通区域的路由器就不是ABR。

ASBR(Autonomous System Border Router自治系统边界路由器)：具有映入外部路由能力的路由器。

注意：ASBR不一定要在Area0。

区域设计限制：

1. OSPF网络设计要求：普通区域必须要连接到骨干区域，这样设计便于防止环路和次优路径。因此，如果有超过一个区域存在，则其中必然有一个是Area0。

2. Area0必须连续，既不能有两个独立的Area0。

3. 如果存在某普通区域无法连接到Area0的情况（例如，公司网络融合，地理区域限制等因素），虚链路（Virtual Link）是一种波不得已的不就措施，解决没有连接到区域0的区域问题。尽量不要使用，可能会带来次优路径等问题。

OSPF报文类型

1. Hell-发现、建立和维持 邻接关系。

2. DBD-数据库描述，包含路由的摘要信息。由于OSPF用于大中型网络，路由条目太多，因此发送LSA header相当于路由的目录。

3. LSR-向另一台路由器请求特定路由的完整信息。

4. LSU-用于LSA的泛洪或回应LSR该条路由的完整信息。只有LSU需要显示确认。

5. LSAck-对LSU做确认。