路由協(xié)議OSPF全稱為Open Shortest Path First，也就開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議。OSPF是由標(biāo)準(zhǔn)化組織IETF（互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組）制定的，它的使用不受任何廠商限制，所以是開放的路由協(xié)議。最短路徑優(yōu)先是OSPF的核心思想，其使用的算法是Dijkstra算法。

OSPF網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

OSPF可適應(yīng)于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，為了適應(yīng)大型網(wǎng)絡(luò)，OSPF在AS類劃分多個(gè)區(qū)域。每個(gè)區(qū)域內(nèi)部的OSPF路由器只維護(hù)所在區(qū)域的完整鏈路信息。

Area0是骨干區(qū)域，Area1和Area2是子區(qū)域

OSPF的路由器類型可分為：

區(qū)域邊界路由器（ABR）：用來連接骨干區(qū)域和其他子區(qū)域的路由器。

自治邊界路由器（ASBR）：用來連接所在AS與外部自治區(qū)域的路由器，可以連接采用非OSPF協(xié)議（比如RIP或EIGRP）管理的自治區(qū)域。

內(nèi)部路由器：保存自己區(qū)域的鏈路狀態(tài)信息。內(nèi)部路由器又可分為指定路由器（DR）、非指定路由器（BDR）和其他路由器（DRother）。

其他路由器與DR以及BDR之間的關(guān)系

其他路由器只與DR形成鄰接關(guān)系（adjacency），如果DR失效，那么BDR就會(huì)頂上去工作。

Router ID及DR的選舉

在OSPF區(qū)域內(nèi)，用Router ID（RID）作為唯一標(biāo)識(shí)區(qū)分每一個(gè)路由器。RID可以手工配置，也可以自動(dòng)生成。如果沒有指定RID，將按照如下邏輯自動(dòng)生成一個(gè)RID：

首先選取所有Loopback接口上數(shù)值最大的IP地址作為RID；

如果沒有配置Loopback接口，那么選取所有物理接口中數(shù)值最大的IP地址作為RID。

有了RID以后才能判斷DR和BDR。DR和BDR可以手動(dòng)選擇，也可以自動(dòng)選舉。自動(dòng)選舉的邏輯是：

網(wǎng)段上RID最大的路由器被選為DR；

網(wǎng)段上RID第二大的路由器被選為BDR。

OSPF協(xié)議包

OSPF協(xié)議共有5種包類型：

OSPF包類型

Hello：用于建立和維護(hù)OSPF鄰居關(guān)系；

DBD：用于向鄰居發(fā)送鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫（LSDB）中LSA的摘要；

LSR：鏈路狀態(tài)請(qǐng)求，用于向OSPF鄰居請(qǐng)求鏈路狀態(tài)信息；

LSU：鏈路狀態(tài)更新，收到LSR后發(fā)送鏈路狀態(tài)通告（LSA），一個(gè)LSU可能包含一條或多條LSA；

LSAck：鏈路狀態(tài)確認(rèn)，確認(rèn)收到LSU，LSU中的每個(gè)LSA需要分別確認(rèn)。

鄰接關(guān)系的建立

鄰居關(guān)系的建立和維持都是靠Hello包完成的，一般Hello包以周期性的規(guī)律發(fā)送。鄰接關(guān)系的建立可分為4個(gè)階段：

鄰居發(fā)現(xiàn)：發(fā)現(xiàn)直連鏈路上的OSPF路由器，建立雙向關(guān)系。

協(xié)商主從關(guān)系：交換LSA摘要信息。

數(shù)據(jù)庫同步：請(qǐng)求和發(fā)送完整的LSA信息。

進(jìn)入完全鄰接（full adjacency）階段。

OSPF路由器狀態(tài)

OSPF路由器在進(jìn)入完全鄰接階段之前，通常要經(jīng)歷幾個(gè)狀態(tài):

Down: 初始化狀態(tài)

Init: 收到了Hello包，但是雙向通信還沒有建立起來

Two-way: 雙向會(huì)話建立

ExStart: 信息交換初始態(tài)，本地路由器和鄰居間建立主從關(guān)系，向鄰居發(fā)送數(shù)據(jù)庫描述包（DBD）

Exchange: 信息交換狀態(tài)，向鄰居發(fā)送LSR用于請(qǐng)求新的LSA

Loading: 信息加載狀態(tài)，本地路由器向鄰居發(fā)送LSR用于請(qǐng)求新的LSA

Full: 完全鄰接狀態(tài),這種鄰接出現(xiàn)在Router LSA和Network LSA中

以O(shè)SPF為代表的鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，我們將工作原理總結(jié)如下：

每臺(tái)路由器通過使用Hello報(bào)文與它的鄰居之間建立鄰接關(guān)系；

每臺(tái)路由器向每個(gè)鄰居發(fā)送鏈路狀態(tài)通告(LSA)，也叫鏈路狀態(tài)報(bào)文(LSP)。每個(gè)鄰居在收到LSP之后，還要向它的鄰居轉(zhuǎn)發(fā)這些LSP(OSPF泛洪)；

每臺(tái)路由器要在數(shù)據(jù)庫中保存一份它所收到的LSA的備份，所有路由器的數(shù)據(jù)庫應(yīng)該相同；

依照拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫每臺(tái)路由器使用Dijkstra算法（SPF算法）計(jì)算出到每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的最短路徑，并將結(jié)果輸出到路由選擇表中。

這正是：

尋找鄰居說哈嘍，

鄰接關(guān)系建從頭，

更新鏈路數(shù)據(jù)庫，

最短路徑算路由。