计算机网络（二十七）OSPF介绍

OSPF(Open Shortest Path First)是根据OSI的IS-IS协议而提出的一种链路状态型路由协议。
OSPF支持子网掩码。
OSPF可以针对IP首部中的区分服务(TOS)字段，生成多个路由控制表。

1.OSPF是链路状态型路由协议

OSPF为链路状态型路由器。路由器之间交换链路状态生成网络拓扑信息，然后再根据这个拓扑信息生成路由控制表。

OSPF 可以给每条链路赋予一个权重（也可以叫做代价），并始终选择一个权重最小的路径作为最终路由。

2.OSPF基础知识

相邻路由器：在OSPF中，连接到同一个链路的路由器。
在一个相对简单的网络结构，相邻路由器之间可以交换路由信息。
在一个比较复杂的网络中，确定一个指定路由器(Designated Router)，并以它为中心交换路由信息即可。
RIP中包的类型只有一种。它利用路由控制信息，一边确认是否连接了网络，一边传送网络信息。
在OSPF中，根据作用的不同可以分为5种类型的包：

通过发送问候包确认是否连接。
路由器为了同步路由控制信息，利用数据库描述包相互发送路由摘要信息和版本信息。
如果版本较老：
首先发出一个链路状态请求包请求路由控制信息
然后由链路状态更新包接收路由状态信息
最后再通过链路状态确认包通知大家本地已经接收到路由控制信息。

3.OSPF工作原理概述

OSPF中进行连接确认的协议叫做HELLO协议。

LAN中每10秒发送一个HELLO包。如果没有HELLO包到达，则进行连接是否断开的判断。
允许空等3次，直到第4次(40秒后）仍无任何反馈就认为连接已经断开。
之后在进行连接断开或恢复连接操作时，路由器会发送一个链路状态更新包(Link State Update Packet)通知其他路由器网络状态的变化。
链路状态更新包所要传达的消息：
1.网络LSA，网络链路状态通告，是以网络为中心生成的信息，表示这个网络都与哪些路由器相连接。
2.路由器LSA，路由器链路状态通告，是以路由器为中心生成的信息，表示这个路由器与哪些网络相连接。
如果这两种信息主要采用OSPF发送，每个路由器就都可以生成一个可以表示网络结构的链路状态数据库。
根据这个数据库、采用 Dijkstra算法（最短路径优先算法）生成相应的路由控制表。
当网络规模逐渐越大时，最短路径优先算法的处理时间就会变得越长，对CPU和内存的消耗也就越大。

4.将区域分层化进行细分管理

链路状态型路由协议的潜在问题在于，当网络规模越来越大时，表示链路状态的拓扑数据库就变得越来越大，路由控制信息的计算也就越困难。
区域：将连接在一起的网络和主机划分成小组，使一个自治系统(AS)内可以拥有多个区域。
具有多个区域的自治系统必须要有一个主干区域(Backbone Area)，并且所有其他区域必须都与这个主干区域相连接。
边界路由器：连接区域与主干区域的路由器
内部路由器：区域内部的路由器
主干路由器：只与主干区域内连接的路由器
AS边界路由器：与外部相连接的路由器

每个区域内的路由器都持有本区域网络拓扑的数据库。
区域之外的路径信息，只能从区域边界路由器那里获知它们的距离。
区域边界路由器只会发送自已到达这些路由器的距离信息，内部路由器所持有的网络拓扑数据库就会明显变小。

内部路由器只了解区域内部的链路状态信息，并在该信息的基础上计算出路由控制表。
可以有效地减少路由控制信息，还能减轻处理的负担。

作为区域出口的区域边界路由器若只有一个的话叫做末端区域
末端区域内不需要发送区域外的路由信息。它的区域边界路由器将成为默认路径传送路由信息即可。
要想在OSPF中构造一个稳定的网络，物理设计和区域设计同样重要。