网络基础知识讲座十四：OSPF路由协议初步

开放最短路径优先(Open Shortest Path First)是目前非常活跃的一种链路状态内部网关协议(IGP)，当人们发现RIP(路由信息协议)无法适用于更大型网络，而且收敛速度太慢时，就开始采用OSPF协议。本文将概括介绍OSPF协议，而下一篇网络基础知识讲座将更深入研究该协议本身，以及OSPF区域的设置方法。

OSPF是目前应用最广泛的内部网关协议(IGP)。当讨论IGP时，我们谈到的是一个路由域或自治系统(AS)。设想一个拥有多栋办公楼和多个部门的中型企业，所有的设备都通过网络连接并共享两个冗余的Internet连结，而这些办公楼群里的所有在线设备都属于同一个AS。但是如果采用OSPF协议，我们同样得理解区域的概念，它允许将自治域进一步的分割，例如按每栋楼内的各个部门进一步细分。

为了解OSPF的设计需求，我们来讨论一下OSPF的工作原理。下面先解释一些相关术语:

* 路由器ID:OSPF协议中每台路由器都被赋予一个唯一的32位无符号整数，这就是路由器ID，它是路由器上的最高IP地址，可以通过为所选路由器的loopback(环回)接口设置一个更高的地址来加大这个值。

* 相邻路由器:两台通过一条普通链路相连的可以对话的路由器。

* 相邻关系:两台相邻路由器的双向关系。是邻居不一定就有相邻关系。

* LSA:链路状态广播数据包(LSA)被传送给相邻路由器;它描述了指定链路内的路由信息。

* Hello协议:网络上的路由器通过该协议确定其相邻路由器并生成LSA。

* 区域:一种分级制度。每个区域内有一组路由器，它们与其它路由器交换LSA。每个区域都限制自己区域的LSA，并鼓励汇总路由。

我们已经说过，OSPF是一种链路状态路由协议，你可以把它想象成网络的分布式地图。为了取得这些分布式信息，OSPF要做三件事。

首先，当一台运行OSPF协议的路由器加入网络时，它会发送Hello数据包，以便找到它的相邻路由器，并选择一台指定路由器(DR)。Hello数据包中包含链路状态信息，以及相邻路由器列表。向相邻路由器发送Hello数据包其作用就是做出ACK(命令正确应答)，同时证明路由器之间的通信是双向的。OSPF对于第2层拓扑判断迅速:如果是点对点链路，它知道了解的情况已经足够，并且认为该链路“准备就绪”;而如果是在广播链路上，路由器就必须等候选择，然后确定链路是否可行。

在选举DR的过程中，如果有Priority ID，你可以选择出最强壮的路由器作为DR，否则就是拥有最高IP地址的路由器获胜。DR和备份DR(BDR)角色的关键之处在于它们是生成LSA的路由器，它们必须与其子网内的其它路由器进行数据库交换，所以，非指定路由器都与DR建立相邻关系。DR/DBR的作用就是保证协议运作的可扩展性。确保所有路由器都有相同信息的唯一办法是让它们的数据库同步。例如你现在已有21台路由器，并且想加入1台，如果没有DR和BDR，你就必须建立21个新的相邻关系。并与每台路由器进行同步，而如果你把数据库统一放在DR上(万一需要可以建立备份)，那么增加更多的路由器是轻而易举的事，各路由器只需要和DR同步就可以了。

交换Hello数据包之后进行数据库交换是建立相邻关系的步骤之一，而这一步非常重要。如果数据库不同步，就会导致路由环路、黑洞和其它危险。建立相邻关系的第三步是Reliable Flooding(即可靠的LSA传送、数据库更新直至网络稳定的过程)，或称LSA交换。

我们将在下一篇网络基础知识中介绍LSA的详细情况，以及更深入讨论区域概念。现在你只需知道区域零是一独特区域，并且如果是多区域OSPF，则每个区域都必须与区域零相连。区域零也称主干区域(BA)。OSPF网络有多个不同区域，如果为了让两个区域能够不经由区域零进行对话而添加虚拟链路(VL)，网络可能会变得非常混乱。不仅如此，OSPF中的路由器也有几种不同类型。

ABR

区域边界路由器。位于区域零和其它区域中。

DR，BDR

指定路由器。保存子网数据库，并向同一网络中的其它路由器发送和接收更新数据(通过多点传送)。

ASBR

自治系统边界路由器。很独特也令人困惑的一种路由器。ASBR连接一个或多个AS，并在AS之间交换路由信息。ASBR的作用是把来自另一个AS的路由重新分配到自己的AS中。

重新分配的概念终于出现了:假如我们有一台路由器(内部路由器，而不是主干路由器BR)，并且想把它连接到我们并不控制的新网络上。连接之后，我们有几种选择:一是采用非IGP(内部网关协议)路由协议，如BGP(边界网关协议)来交换路由信息。二是认为汇总路由就已不错，并在这台路由器中加入到达新网络的静态路由中。任何使用这条路由到达此路由器的数据包都会被发向新网络，但是OSPF并不知道它的存在。为此，我们虽然把这些路由信息“重新分配”给OSPF。我们并不想把200K以上的BGP路由信导入OSPF，但是如果选择静态路由，就需要将新加入的静态路由信息发布到整个内网，以便我们自治系统里的每一台路由器都能了解到新网络的路由。一旦告知内部路由器要它向OSPF重新发布静态路由信息，它就成为一台ASBR，并且整个网络都可以连接到新网络上。

下一篇网络基础知识中我们将讨论区域和LSA，从而巩固你对整个OSPF概念的理解，并且了解什么才是高质量的OSPF设计。

小结

OSPF是一种可以快速收敛的链路状态内部网关协议(IGP)，使用者达数百万。

OSPF使相邻路由器建立相邻关系，并且通过DR和BDR传送LSA来分享信息。

OSPF中的区域用于限制LSA并总结路由信息，每台路由器均与区域零(主干区域)相连。