1、OSPF简介

开放式最短路径优先OSPF（Open Shortest Path First）是IETF组织开发的一个基于链路状态的内部网关协议（Interior Gateway Protocol）。目前针对IPv4协议使用的是OSPF Version （RFC2328）；针对IPv6协议使用OSPF Version 3（RFC2740）。如无特殊说明，本文中所指的OSPF均为OSPF Version 2。在OSPF出现前，网络上广泛使用RIP（Routing Information Protocol，路由信息协议）作为内部网关协议。由于RIP是基于距离矢量算法的路由协议，存在着收敛慢、路由环路、可扩展性差等问题，所以逐渐被OSPF取代。

OSPF采用组播形式收发报文，这样可以减少对其它不运行OSPF路由器的影响。
OSPF支持无类型域间选路（CIDR）。
OSPF支持对等价路由进行负载分担。
OSPF支持报文加密。
由于OSPF具有以上优势，使得OSPF作为优秀的内部网关协议被快速接受并广泛使用。
 

2、OSPF特点

OSPF协议具有以下特点：
1、OSPF把自治系统AS（Autonomous System）划分成逻辑意义上的一个或多个区域；
2、OSPF通过LSA（Link State Advertisement，链路状态通告）的形式发布路由；
3、OSPF依靠在OSPF区域内各设备间交互OSPF报文来达到路由信息的统一；
4、OSPF报文封装在IP报文内，可以采用单播或组播的形式发送。
 

3、OSPF报文类型

1、Hello报文

周期性发送，用来发现和维持OSPF邻居关系。

2、DD报文（DatabASe Description packet）

描述本地LSDB（Link State DatabASe）的摘要信息，用于两台设备进行数据库同步。

3、LSR报文（Link State Request packet）

用于向对方请求所需的LSA。设备只有在OSPF邻居双方成功交换DD报文后才会向对方发出LSR报文。

4、LSU报文（Link State Update packet）

用于向对方发送其所需要的LSA。

5、LSAck报文（Link State Acknowledgment packet）

用来对收到的LSA进行确认。
 

4、OSPF基本概念

1、路由ID

一台运行OSPF协议的路由中每个OSPF进程必须指定一个用于标识本地路由器的Router ID，是一个32比特无符号的整数。在一个AS中必须唯一，但在同一台路由器的不同进程（不同进程可以理解为不同的路由协议路由）中可以相同。
 

2、路由域（AS或自治系统）

路由域（Routing Domain），由运行同一种路由协议并且被同一组织机构管理的一组路由器组成。同一个AS中的所有路由器必须运行相同的路由协议，且彼此相连（中间不能被其他协议、路由域所间断），分配相同的AS号。在OSPF网络中，只有在同一个AS中的路由器才会相互交换链路状态信息，所有的OSPF路由器都维护一个相同的AS结果描述（AS中各区域间的连接关系）的数据库。该数据库中存放的是路由域中相应的链路状态信息，OSPF通过该数据库来计算路由表。
 

3、区域（Area）

Area是在一个AS内部划分的多个不同位置或者不同角色的一组路由器单元，每个OSPF路由器只能在Area内部学习到完整的链路状态信息。在大中型网络中，路由设备可能非常多，如果不进行Area划分的话，则整个网络中的所有设备都要彼此学习路由信息，最终生成的路由信息库可能非常庞大，这样会大大消耗设备的存储空间，更不利于进行高效的路由选择。
 

5、OSPF路由器类型

OSPF协议中常用到的路由器类型如上图1所示。由于OSPF把一个AS划分成了多个区域，这就使得OSPF网络中不同的路由器扮演不同的角色。

1、区域内路由器IR（Internal Router）

该类设备的所有接口都属于同一个OSPF区域。

2、区域边界路由器ABR（Area Border Router）

该类设备可以同时属于两个以上的区域，但其中一个必须是骨干区域。ABR用来连接骨干区域和非骨干区域，它与骨干区域之间既可以是物理连接，也可以是逻辑上的连接。

3、骨干路由器BR（Backbone Router）

该类设备至少有一个接口属于骨干区域。所有的ABR和位于Area0的内部设备都是骨干路由器。

4、自治系统边界路由器ASBR（AS Boundary Router）

与其他AS交换路由信息的设备称为ASBR。ASBR并不一定位于AS的边界，它可能是区域内设备，也可能是ABR。只要一台OSPF设备引入了外部路由的信息，它就成为ASBR。

5、DR（Designated Router）与BDR（Backup Designated Router）路由器

 

6、OSPF路由类型

AS区域内和区域间路由描述的是AS内部的网络结构，AS外部路由则描述了应该如何选择到AS以外目的地址的路由。OSPF将引入的AS外部路由分为Type1和Type2两类。下面按优先级从高到低顺序列出了路由类型。

 

 

1、区域内路由（Intra Area）

区域内路由（Intra Area）仅用于区域内IR路由器之间的路由，用于IR设备间的互联，不像区域外通告。

 

 

2、区域间路由（Inter Area）

区域间路由（Inter Area）仅用于区域间ABR之间的路由。

 

 

3、第一类外部路由（Type1 External）

这类路由的可信程度高一些，所以计算出的外部路由的开销与自治系统内部的路由开销是相当的，并且和OSPF自身路由的开销具有可比性。到第一类外部路由的开销=本设备到相应的ASBR的开销+ASBR到该路由目的地址的开销。

 

 

4、第二类外部路由（Type2 External）

这类路由的可信度比较低，所以OSPF协议认为从ASBR到自治系统之外的开销远远大于在自治系统之内到达ASBR的开销。所以，OSPF计算路由开销时只考虑ASBR到自治系统之外的开销，即到第二类外部路由的开销=ASBR到该路由目的地址的开销。

 

 

 

7、OSPF支持的网络类型

OSPF根据链路层协议类型，将网络分为如下表所列四种类型。

 

 

 

1、广播类型（BroadcASt）

当链路层协议是Ethernet、FDDI时，缺省情况下，OSPF认为网络类型是BroadcASt。在该类型的网络中通常以组播形式发送Hello报文、LSU报文和LSAck报文。其中，224.0.0.5的组播地址为OSPF设备的预留IP组播地址；224.0.0.6的组播地址为OSPF DR/BDR（ Backup Designated Router）的预留IP组播地址。以单播形式发送DD报文和LSR报文。

 

 

2、NBMA类型（Non-BroadcASt Multi-Access）

当链路层协议是帧中继、X.25时，缺省情况下，OSPF认为网络类型是NBMA。 在该类型的网络中，以单播形式发送协议报文（Hello报文、DD报文、LSR报文、LSU报文、LSAck报文）。

 

3、P2MP类型（Point-to-Multipoint）

没有一种链路层协议会被缺省的认为是Point-to-Multipoint类型。点到多点必须是由其他的网络类型强制更改的。常用做法是将非全连通的NBMA改为点到多点的网络。在该类型的网络中：
以组播形式（224.0.0.5）发送Hello报文。
以单播形式发送其他协议报文（DD报文、LSR报文、LSU报文、LSAck报文）。

4、P2P类型（point-to-point）

当链路层协议是PPP、HDLC和LAPB时，缺省情况下，OSPF认为网络类型是P2P。 在该类型的网络中，以组播形式（224.0.0.5）发送协议报文（Hello报文、DD报文、LSR报文、LSU报文、LSAck报文）。