OSPF协议介绍

使用的算法：

Dijkstra最短路径算法：

一个(V,E)的有向联通图，求从V0到其他各个节点的最短路径：“单源最短路径”

基本思想是：设计一种最短路径树的构造方法，按非降次序构造从V0到各个节点的最短路径，第一步找到和V0相距最短的节点以及到这个节点的最短路径；第二步是找到和V0次短的节点以及到这个节点的最短路径。如此反复。

和V0相距最短的节点在和V0直接相邻的节点中；

和V0相距次短的节点要么在V0直接相邻的节点中，要么在和这鞋相邻节点相邻的节点中。

节点分成2个集合：

A：已经选入最短路径树的节点的集合

B：剩余的其他节点的集合

对于路径，分成三个集合：

I，              已经选入最短路径树的集合

II，            候选路径集合：下一条加入最短路径树的路径将从这个集合中选入

III，          剩下的其他路径集合（被废弃的路径或还没考虑的路径）

初始情况：

I ：初始值为空

II： 和V0直接相连的边所代表的路径中产生

递归构造：

第一步：从集合II中选一条最短路径，放入最短路径树，这条路径的终点对应的节点（记为X）从集合B移入集合A

第二步：考虑从X发出的边的终点，考虑其中不属于A 的节点，记为Y，计算从V0出发经X到达Y的路径值。如果集合II中没有到Y的路径，则把这条V0X-Y这条路径放入集合II，如果有，则比较，把小的放入集合II

重复I 和II，直到B为空

 

OSPF 使用链路状态通告（LSA）来描述网络拓扑，这为计算最短路径提供了数据的可能性

OSPF的目标是为较大的内部网络提供动态路由的能力，如果内部网络较大，会浪费很多内存和CPU资源，所以把网络划分为多个Area，每个area内部使用Router LSA和Network LSA把area内部网络描述清楚，并计算出内部area的最短路径树和路由。

Area外的网络拓扑，区域边界路由器ABR把自己在相邻area范围内计算得到的该area内各网段的路由汇总，把这些网段当作直接连接在自己上面，并生成Network Summary LSA来对这鞋网段进行描述，传入本area。对于一个有n个网段和多台路由器的相邻area，ABR只需要生成N条网络描述信息并传入本area，减少存储，传播，和计算消耗。

 

主干区域的标识符规定为0.0.0.0，用于连通下层区域，ABR是主干路由器

直接使用IP报文传输OSPF报文

 

OSPF使用洪泛法更新链路状态，即把报文传给相邻的路由器，相邻的路由器再传给它相邻的路由器。

 

且没有坏消息传的慢的缺点。

以下转载：

OSPF是一种典型的链路状态路由协议。采用OSPF的路由器彼此交换并保存整个网络的链路信息，从而掌握全网的拓扑结构，独立计算路由。因为RIP路由协议不能服务于大型网络，所以，IETF的IGP工作组特别开发出链路状态协议——OSPF。目前广为使用的是OSPF第二版，最新标准为RFC2328。 

　　OSPF作为一种内部 网关 协议（Interior Gateway Protocol，IGP），用于在同一个自治域（AS）中的路由器之间发布路由信息。区别于距离矢量协议(RIP)，OSPF具有支持大型网络、路由收敛快、占用网络资源少等优点，在目前应用的路由协议中占有相当重要的地位。 
　　
　　基本概念和术语 
　　
　　1. 链路状态 
　　
　　OSPF路由器收集其所在网络区域上各路由器的连接状态信息，即链路状态信息（Link-State），生成链路状态数据库(Link-State Database)。路由器掌握了该区域上所有路由器的链路状态信息，也就等于了解了整个网络的拓扑状况。OSPF路由器利用“最短路径优先算法(Shortest Path First, SPF)”，独立地计算出到达任意目的地的路由。 
　　
　　2. 区域 
　　
　　OSPF协议引入“分层路由”的概念，将网络分割成一个“主干”连接的一组相互独立的部分，这些相互独立的部分被称为“区域” (Area)，“主干”的部分称为“主干区域”。每个区域就如同一个独立的网络，该区域的OSPF路由器只保存该区域的链路状态。每个路由器的链路状态数据库都可以保持合理的大小，路由计算的时间、报文数量都不会过大。 
　　
　　3. OSPF网络类型 
　　
　　根据路由器所连接的物理网络不同，OSPF将网络划分为四种类型：广播多路访问型（Broadcast MultiAccess）、非广播多路访问型（None Broadcast MultiAccess，NBMA）、点到点型（Point-to-Point）、点到多点型（Point-to-MultiPoint）。 
　　
　　广播多路访问型网络如：Ethernet、Token Ring、FDDI。NBMA型网络如：Frame Relay、X.25、SMDS。Point-to-Point型网络如：PPP、HDLC。具体结构如后图所示。
　　  
　　4. 指派路由器（DR）和备份指派路由器（BDR） 
　　在多路访问网络上可能存在多个路由器，为了避免路由器之间建立完全相邻关系而引起的大量开销，OSPF要求在区域中选举一个DR。每个路由器都与之建立完全相邻关系。DR负责收集所有的链路状态信息，并发布给其他路由器。选举DR的同时也选举出一个BDR，在DR失效的时候，BDR担负起DR的职责。 
　　
　　点对点型网络不需要DR，因为只存在两个节点，彼此间完全相邻。 协议组成 OSPF协议由Hello协议、交换协议、扩散协议组成。本文仅介绍Hello协议，其他两个协议可参考RFC2328中的具体描述。 
　　
　　当路由器开启一个端口的OSPF路由时，将会从这个端口发出一个Hello报文，以后它也将以一定的间隔周期性地发送Hello报文。OSPF路由器用Hello报文来初始化新的相邻关系以及确认相邻的路由器邻居之间的 通信 状态。 
　　
　　对广播型网络和非广播型多路访问网络，路由器使用Hello协议选举出一个DR。在广播型网络里，Hello报文使用多播地址224.0.0.5周期性广播，并通过这个过程自动发现路由器邻居。在NBMA网络中，DR负责向其他路由器逐一发送Hello报文。 
　　
　　协议操作 
　　
　　第一步：建立路由器的邻接关系 
　　
　　所谓“邻接关系”（Adjacency）是指OSPF路由器以交换路由信息为目的，在所选择的相邻路由器之间建立的一种关系。 路由器首先发送拥有自身ID信息（Loopback端口或最大的 IP地址）的Hello报文。与之相邻的路由器如果收到这个Hello报文，就将这个报文内的ID信息加入到自己的Hello报文内。 
　　
　　如果路由器的某端口收到从其他路由器发送的含有自身ID信息的Hello报文，则它根据该端口所在网络类型确定是否可以建立邻接关系。 
　　
　　在点对点网络中，路由器将直接和对端路由器建立起邻接关系，并且该路由器将直接进入到第三步操作：发现其他路由器。若为MultiAccess 网络, 该路由器将进入选举步骤。 
　　
　　第二步：选举DR/BDR 
　　
　　不同类型的网络选举DR和BDR的方式不同。 
　　
　　MultiAccess网络支持多个路由器，在这种状况下, OSPF需要建立起作为链路状态和LSA更新的中心节点。选举利用Hello报文内的ID和优先权(Priority)字段值来确定。优先权字段值大小从0到255，优先权值最高的路由器成为DR。如果优先权值大小一样，则ID值最高的路由器选举为DR， 优先权值次高的路由器选举为BDR。优先权值和ID值都可以直接设置。 
　　
　　第三步：发现路由器 
　　
　　在这个步骤中，路由器与路由器之间首先利用Hello报文的ID信息确认主从关系，然后主从路由器相互交换部分链路状态信息。每个路由器对信息进行分析比较，如果收到的信息有新的内容，路由器将要求对方发送完整的链路状态信息。这个状态完成后，路由器之间建立完全相邻（Full Adjacency）关系，同时邻接路由器拥有自己独立的、完整的链路状态数据库。 
　　
　　在MultiAccess网络内，DR与BDR互换信息，并同时与本子网内其他路由器交换链路状态信息。 
　　
　　在Point-to-Point 或 Point-to-MultiPoint网络中，相邻路由器之间互换链路状态信息。 
　　
　　第四步: 选择适当的路由器 
　　
　　当一个路由器拥有完整独立的链路状态数据库后，它将采用SPF算法计算并创建路由表。OSPF路由器依据链路状态数据库的内容，独立地用SPF算法计算出到每一个目的网络的路径，并将路径存入路由表中。 
　　
　　OSPF 利用量度（Cost）计算目的路径，Cost最小者即为最短路径。在配置OSPF路由器时可根据实际情况，如链路带宽、时延或经济上的费用设置链路Cost大小。Cost越小，则该链路被选为路由的可能性越大。 
　　
　　第五步：维护路由信息 
　　
　　当链路状态发生变化时，OSPF通过Flooding 过程通告网络上其他路由器。OSPF路由器接收到包含有新信息的链路状态更新报文，将更新自己的链路状态数据库，然后用SPF算法重新计算路由表。在重新计算过程中，路由器继续使用旧路由表，直到SPF完成新的路由表计算。新的链路状态信息将发送给其他路由器。值得注意的是，即使链路状态没有发生改变，OSPF路由信息也会自动更新，默认时间为30分钟。