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OSPF(Open Shortest Path First開放式最短路徑優(yōu)先）是一個內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議(Interior Gateway Protocol，簡稱IGP），用于在單一自治系統(tǒng)（autonomous system,AS）內(nèi)決策路由。是對鏈路狀態(tài)路由協(xié)議的一種實現(xiàn)，隸屬內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（IGP），故運作于自治系統(tǒng)內(nèi)部。著名的迪克斯徹（Dijkstra）算法被用來計算最短路徑樹。OSPF支持負(fù)載均衡和基于服務(wù)類型的選路，也支持多種路由形式，如特定主機路由和子網(wǎng)路由等。

• 中文名：開放最短路徑優(yōu)先
• 外文名：OSPF（Open Shortest Path First）
• 類型：路由器選擇協(xié)議
• 定義：因特網(wǎng)工程任務(wù)組開發(fā)的一種路由
• 應(yīng)用學(xué)科：通信科技（一級學(xué)科）

定義

OSPF路由協(xié)議是一種典型的鏈路狀態(tài)（Link-state）的路由協(xié)議，一般用于同一個路由域內(nèi)。在這里，路由域是指一個自治系統(tǒng)（Autonomous System），即AS，它是指一組通過統(tǒng)一的路由政策或路由協(xié)議互相交換路由信息的網(wǎng)絡(luò)。在這個AS中，所有的OSPF路由器都維護(hù)一個相同的描述這個AS結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫中存放的是路由域中相應(yīng)鏈路的狀態(tài)信息，OSPF路由器正是通過這個數(shù)據(jù)庫計算出其OSPF路由表的。

作為一種鏈路狀態(tài)的路由協(xié)議，OSPF將鏈路狀態(tài)組播數(shù)據(jù)LSA（Link State Advertisement）傳送給在某一區(qū)域內(nèi)的所有路由器，這一點與距離矢量路由協(xié)議不同。運行距離矢量路由協(xié)議的路由器是將部分或全部的路由表傳遞給與其相鄰的路由器。

在信息交換的安全性上，OSPF規(guī)定了路由器之間的任何信息交換在必要時都可以經(jīng)過認(rèn)證或鑒別（Authentication），以保證只有可信的路由器之間才能傳播選路信息。OSPF支持多種鑒別機制，并且允許各個區(qū)域間采用不同的鑒別機制。OSPF對鏈路狀態(tài)算法在廣播式網(wǎng)絡(luò)（如以太網(wǎng)）中的應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化，以盡可能地利用硬件廣播能力來傳遞鏈路狀態(tài)報文。通常鏈路狀態(tài)算法的拓?fù)鋱D中一個結(jié)點代表一個路由器。若K個路由器都連接到以太網(wǎng)上，在廣播鏈路狀態(tài)時，關(guān)于這K個路由器的報文將達(dá)到K的平方個。為此，OSPF在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖允許一個結(jié)點代表一個廣播網(wǎng)絡(luò)。每個廣播網(wǎng)絡(luò)上所有路由器發(fā)送鏈路狀態(tài)報文，報告該網(wǎng)絡(luò)中的路由器的鏈路狀態(tài)。

工作原理

OSPF簡單地說就是兩個相鄰的路由器通過發(fā)報文的形式成為鄰居關(guān)系，鄰居再相互發(fā)送鏈路狀態(tài)信息形成鄰接關(guān)系，之后各自根據(jù)最短路徑算法算出路由，放在OSPF路由表，OSPF路由與其他路由比較后優(yōu)的加入全局路由表。整個過程使用了五種報文、三個階段、四張表。

五種報文

Hello報文：建立并維護(hù)鄰居關(guān)系。

DBD報文：發(fā)送鏈路狀態(tài)頭部信息。

LSR報文：把從DBD中找出需要的鏈路狀態(tài)頭部信息傳給鄰居，請求完整信息。

LSU報文：將LSR請求的頭部信息對應(yīng)的完整信息發(fā)給鄰居。

LSACK:收到LSU報文后確認(rèn)該報文。

三個階段

鄰居發(fā)現(xiàn)：通過發(fā)送Hello報文形成鄰居關(guān)系。

路由通告：鄰居間發(fā)送鏈路狀態(tài)信息形成鄰接關(guān)系。

路由計算：根據(jù)最短路徑算法算出路由表。

四張表

鄰居表：主要記錄形成鄰居關(guān)系路由器。

鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫：記錄鏈路狀態(tài)信息。

OSPF路由表：通過鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫得出。

全局路由表：OSPF路由與其他比較得出。

工作過程

(1)了解自身鏈路

每臺路由器了解其自身的鏈路，即與其直連的網(wǎng)絡(luò)。

(2)尋找鄰居

不同于RIP，OSPF協(xié)議運行后，并不立即向網(wǎng)絡(luò)廣播路由信息，而是先尋找網(wǎng)絡(luò)中可與自己交換鏈路狀態(tài)信息的周邊路由器。可以交互鏈路狀態(tài)信息的路由器互為鄰居。

(3)創(chuàng)建鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)包

路由器一旦建立了鄰居關(guān)系，就可以創(chuàng)建鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)包。

(4)鏈路狀態(tài)信息傳遞

路由器將描述鏈路狀態(tài)的LSA泛洪到鄰居，最終形成包含網(wǎng)絡(luò)完整鏈路狀態(tài)信息的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。

(5)計算路由

路由區(qū)域內(nèi)的每臺路由器都可以使用SPF算法來獨立計算路由。

OSPF協(xié)議主要優(yōu)點

（1）OSPF 適合在大范圍的網(wǎng)絡(luò)：OSPF 協(xié)議當(dāng)中對于路由的跳數(shù)，它是沒有限制的，所以 OSPF 協(xié)議能用在許多場合，同時也支持更加廣泛的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。只要是在組播的網(wǎng)絡(luò)中，OSPF協(xié)議能夠支持?jǐn)?shù)十臺路由器一起運作。

（2）組播觸發(fā)式更新：OSPF 協(xié)議在收斂完成后，會以觸發(fā)方式發(fā)送拓?fù)渥兓男畔⒔o其他路由器，這樣就可以減少網(wǎng)絡(luò)寬帶的利用率；同時，可以減小干擾，特別是在使用組播網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對外發(fā)出信息時，它對其他設(shè)備不構(gòu)成其他影響

（3）收斂速度快：如果網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)改變，OSPF 協(xié)議的系統(tǒng)會以最快的速度發(fā)出新的報文，從而使新的拓?fù)淝闆r很快擴散到整個網(wǎng)絡(luò)；而且，OSPF 采用周期較短的 HELLO 報文來維護(hù)鄰居狀態(tài)。

（4）以開銷作為度量值：OSPF 協(xié)議在設(shè)計時，就考慮到了鏈路帶寬對路由度量值的影響。OSPF 協(xié)議是以開銷值作為標(biāo)準(zhǔn)，而鏈路開銷和鏈路帶寬，正好形成了反比的關(guān)系，帶寬越是高，開銷就會越小，這樣一來，OSPF 選路主要基于帶寬因素。

（5）OSPF 協(xié)議的設(shè)計是為了避免路由環(huán)路：在使用最短路徑的算法下，收到路由中的鏈路狀態(tài)，然后生成路徑，這樣不會產(chǎn)生環(huán)路。

（6）應(yīng)用廣泛：廣泛的應(yīng)用在互聯(lián)網(wǎng)上，其他會有大量的應(yīng)用實例。證明這是使用最廣泛的IGP 之一。

OSPF區(qū)域

OSPF 中劃分區(qū)域的目的就是在于控制鏈路狀態(tài)信息LSA 泛洪的范圍、減小鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫LSDB的大小、改善網(wǎng)絡(luò)的可擴展性、達(dá)到快速地收斂。

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中包含多個區(qū)域時，OSPF 協(xié)議有特殊的規(guī)定，即其中必須有一個 Area 0，通常也叫做骨干區(qū)域（Backbone Area），當(dāng)設(shè)計 OSPF 網(wǎng)絡(luò)時，一個很好的方法就是從骨干區(qū)域開始，然后再擴展到其他區(qū)域。骨干區(qū)域在所有其他區(qū)域的中心，即所有區(qū)域都必須與骨干區(qū)域物理或邏輯上相連，這種設(shè)計思想的原因是 OSPF 協(xié)議要把所有區(qū)域的路由信息引入骨干區(qū)，然后再依次將路由信息從骨干區(qū)域分發(fā)到其它區(qū)域中。

OSPF 區(qū)域劃分類型

骨干區(qū)域 ：作為中央實體，其他區(qū)域與之相連，骨干區(qū)域編號為 0，在該區(qū)域中，各種類型的 LSA 均允許發(fā)布。

標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域 ：除骨干區(qū)域外的默認(rèn)的區(qū)域類型，在該類型區(qū)域中，各種類型的 LSA 均允許發(fā)布。

末梢區(qū)域 ：即 STUB 區(qū)域，該類型區(qū)域中不接受關(guān)于 AS外部的路由信息，即不接受類型 5 的 AS 外部LSA，需要路由到自治系統(tǒng)外部的網(wǎng)絡(luò)時，路由器使用缺省路由（0.0.0.0），末梢區(qū)域中不能包含有自治系統(tǒng)邊界路由器 ASBR。

完全末梢區(qū)域 ：該類型區(qū)域中不接受關(guān)于 AS 外部的路由信息，同時也不接受來自 AS 中其他區(qū)域的匯總路由，即不接受類型 3、類型 4、類型 5 的 LSA，完全末梢區(qū)域也不能包含有自治系統(tǒng)邊界路由器 ASBR。

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