OSPF路由協(xié)議詳解
　　◆1.OSPF的骨干區(qū)域及虛擬鏈路（Virtual-link）
　　
　　——在OSPF路由協(xié)議中存在一個骨干區(qū)域（Backbone），該區(qū)域包括屬于這個區(qū)域的網(wǎng)絡及相應的路由器，骨干區(qū)域必須是連續(xù)的，同時也要求其余區(qū)域必須與骨干區(qū)域直接相連。骨干區(qū)域一般為區(qū)域0，其主要工作是在其余區(qū)域間傳遞路由信息。所有的區(qū)域，包括骨干區(qū)域之間的網(wǎng)絡結構情況是互不可見的，當一個區(qū)域的路由信息對外廣播時，其路由信息是先傳遞至區(qū)域0(骨干區(qū)域)，再由區(qū)域0將該路由信息向其余區(qū)域作廣播。骨干區(qū)域與其余區(qū)域的關系在這里不在熬述。
　　
　　——在實際網(wǎng)絡中，可能會存在backbone不連續(xù)的或者某一個區(qū)域與骨干區(qū)域物理不相連的情況，在這兩種情況下，系統(tǒng)管理員可以通過設置虛擬鏈路的方法來解決。
　　
　　——虛擬鏈路是設置在兩個路由器之間，這兩個路由器都有一個端口與同一個非骨干區(qū)域相連。虛擬鏈路被認為是屬于骨干區(qū)域的，在OSPF路由協(xié)議看來，虛擬鏈路兩端的兩個路由器被一個點對點的鏈路連在一起。在OSPF路由協(xié)議中，通過虛擬鏈路的路由信息是作為域內路由來看待的。下面我們分兩種情況來說明虛擬鏈路在OSPF路由協(xié)議中的作用。
　　
　　1.1 當一個區(qū)域與area0沒有物理鏈路相連時
　　
　　——前文已經(jīng)提到，一個骨干區(qū)域Area 0必須位于所有區(qū)域的中心，其余所有區(qū)域必須與骨干區(qū)域直接相連。但是，也存在一個區(qū)域無法與骨干區(qū)域建立物理鏈路的可能性，在這種情況下，我們可以采用虛擬鏈路。虛擬鏈路使該區(qū)域與骨干區(qū)域間建立一個邏輯聯(lián)接點，該虛擬鏈路必須建立在兩個區(qū)域邊界路由器之間，并且其中一個區(qū)域邊界路由器必須屬于骨干區(qū)域。
　　
　　
　　1.2 殘域（Stub area）
　　
　　——在OSPF路由協(xié)議的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中，可以包括AS外部鏈路狀態(tài)信息，這些信息會通過flooding傳遞到AS內的所有OSPF路由器上。但是，在OSPF路由協(xié)議中存在這樣一種區(qū)域，我們把它稱為殘域（stub area），AS外部信息不允許廣播進/出這個區(qū)域。對于殘域來說，訪問AS外部的數(shù)據(jù)只能根據(jù)默認路由（default-route）來尋址。這樣做有利于減小殘域內部路由器上的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的大小及存儲器的使用，提高路由器計算路由表的速度。
　　
　　——當一個OSPF的區(qū)域只存在一個區(qū)域出口點時，我們可以將該區(qū)域配置成一個殘域，在這時，該區(qū)域的邊界路由器會對域內廣播默認路由信息。需要注意的是，一個殘域中的所有路由器都必須知道自身屬于該殘域，否則殘域的設置沒有作用。另外，針對殘域還有兩點需要注意：一是殘域中不允許存在虛擬鏈路；二是殘域中不允許存在AS邊界路由器。
　　
　　◆2.OSPF協(xié)議路由器及鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)包分類
　　
　　2.1 OSPF路由器分類
　　
　　——當一個AS劃分成幾個OSPF區(qū)域時，根據(jù)一個路由器在相應的區(qū)域之內的作用，可以將OSPF路由器作如下分類：
　　
　　——內部路由器：當一個OSPF路由器上所有直聯(lián)的鏈路都處于同一個區(qū)域時，我們稱這種路由器為內部路由器。內部路由器上僅僅運行其所屬區(qū)域的OSPF運算法則。
　　
　　——區(qū)域邊界路由器：當一個路由器與多個區(qū)域相連時，我們稱之為區(qū)域邊界路由器。區(qū)域邊界路由器運行與其相連的所有區(qū)域定義的OSPF運算法則，具有相連的每一個區(qū)域的網(wǎng)絡結構數(shù)據(jù)，并且了解如何將該區(qū)域的鏈路狀態(tài)信息廣播至骨干區(qū)域，再由骨干區(qū)域轉發(fā)至其余區(qū)域。
　　
　　——AS邊界路由器：AS邊界路由器是與AS外部的路由器互相交換路由信息的OSPF路由器，該路由器在AS內部廣播其所得到的AS外部路由信息；這樣AS內部的所有路由器都知道至AS邊界路由器的路由信息。AS邊界路由器的定義是與前面幾種路由器的定義相獨立的，一個AS邊界路由器可以是一個區(qū)域內部路由器或是一個區(qū)域邊界路由器。
　　
　　——指定路由器—DR：在一個廣播性的、多接入的網(wǎng)絡（例如Ethernet、TokenRing及FDDI環(huán)境）中，存在一個指定路由器（Designated Router），指定路由器主要在OSPF協(xié)議中完成如下工作：
　　
　　——指定路由器產生用于描述所處的網(wǎng)段的鏈路數(shù)據(jù)包—network link，該數(shù)據(jù)包里包含在該網(wǎng)段上所有的路由器，包括指定路由器本身的狀態(tài)信息。
　　
　　——指定路由器與所有與其處于同一網(wǎng)段上的OSPF路由器建立相鄰關系。由于OSPF路由器之間通過建立相鄰關系及以后的flooding來進行鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫是同步的，因此，我們可以說指定路由器處于一個網(wǎng)段的中心地位。
　　
　　——需要說明的是，指定路由器DR的定義與前面所定義的幾種路由器是不同的。DR的選擇是通過OSPF的Hello數(shù)據(jù)包來完成的，在OSPF路由協(xié)議初始化的過程中，會通過Hello數(shù)據(jù)包在一個廣播性網(wǎng)段上選出一個ID最大的路由器作為指定路由器DR，并且選出ID次大的路由器作為備份指定路由器BDR，BDR在DR發(fā)生故障后能自動替代DR的所有工作。當一個網(wǎng)段上的DR和BDR選擇產生后，該網(wǎng)段上的其余所有路由器都只與DR及BDR建立相鄰關系。在這里，一個路由器的ID是指向該路由器的標識，一般是指該路由器的環(huán)回端口或是該路由器上的最小的IP地址。
　　
　　2.2 OSPF鏈路狀態(tài)廣播數(shù)據(jù)包種類
　　
　　——隨著OSPF路由器種類概念的引入，OSPF路由協(xié)議又對其鏈路狀態(tài)廣播數(shù)據(jù)包（LSA）作出了分類。OSPF將鏈路狀態(tài)廣播數(shù)據(jù)包共分成5類，分別為：
　　
　　——類型1：又被稱為路由器鏈路信息數(shù)據(jù)包（Router Link），所有的OSPF路由器都會產生這種數(shù)據(jù)包，用于描述路由器上聯(lián)接到某一個區(qū)域的鏈路或是某一端口的狀態(tài)信息。路由器鏈路信息數(shù)據(jù)包只會在某一個特定的區(qū)域內廣播，而不會廣播至其它的區(qū)域。
　　
　　——在類型1的鏈路數(shù)據(jù)包中，OSPF路由器通過對數(shù)據(jù)包中某些特定數(shù)據(jù)位的設定，告訴其余的路由器自身是一個區(qū)域邊界路由器或是一個AS邊界路由器。并且，類型1的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)包在描述其所聯(lián)接的鏈路時，會根據(jù)各鏈路所聯(lián)接的網(wǎng)絡類型對各鏈路打上鏈路標識，Link ID。
　　
　　
　　——類型2：又被稱為網(wǎng)絡鏈路信息數(shù)據(jù)包（Network Link）。網(wǎng)絡鏈路信息數(shù)據(jù)包是由指定路由器產生的，在一個廣播性的、多點接入的網(wǎng)絡，例如以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)及FDDI網(wǎng)絡環(huán)境中，這種鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)包用來描述該網(wǎng)段上所聯(lián)接的所有路由器的狀態(tài)信息。
　　
　　——指定路由器DR只有在與至少一個路由器建立相鄰關系后才會產生網(wǎng)絡鏈路信息數(shù)據(jù)包，在該數(shù)據(jù)包中含有對所有已經(jīng)與DR建立相鄰關系的路由器的描述，包括DR路由器本身。類型2的鏈路信息只會在包含DR所處的廣播性網(wǎng)絡的區(qū)域中廣播，不會廣播至其余的OSPF路由區(qū)域。
　　
　　——類型3和類型4：類型3和類型4的鏈路狀態(tài)廣播在OSPF路由協(xié)議中又稱為總結鏈路信息數(shù)據(jù)包（Summary Link），該鏈路狀態(tài)廣播是由區(qū)域邊界路由器或AS邊界路由器產生的。Summary Link描述的是到某一個區(qū)域外部的路由信息，這一個目的地地址必須是同一個AS中。Summary Link也只會在某一個特定的區(qū)域內廣播。類型3與類型4兩種總結性鏈路信息的區(qū)別在于，類型3是由區(qū)域邊界路由器產生的，用于描述到同一個AS中不同區(qū)域之間的鏈路狀態(tài)；而類型4是由AS邊界路由器產生的，用于描述不同AS的鏈路狀態(tài)信息。
　　
　　——值得一提的是，只有類型3的Summary Link才能廣播進一個殘域，因為在一個殘域中不允許存在AS邊界路由器。殘域的區(qū)域邊界路由器產生一條默認的Summary Link對域內廣播，從而在其余路由器上產生一條默認路由信息。采用Summary Link可以減小殘域中路由器的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的大小，進而減少對路由器資源的利用，提高路由器的運算速度。
　　
　　——類型5：類型5的鏈路狀態(tài)廣播稱為AS外部鏈路狀態(tài)信息數(shù)據(jù)包。類型5的鏈路數(shù)據(jù)包是由AS邊界路由器產生的，用于描述到AS外的目的地的路由信息，該數(shù)據(jù)包會在AS中除殘域以外的所有區(qū)域中廣播。一般來說，這種鏈路狀態(tài)信息描述的是到AS外部某一特定網(wǎng)絡的路由信息，在這種情況下，類型5的鏈路狀枋數(shù)據(jù)包的鏈路標識采用的是目的地網(wǎng)絡的IP地址；在某些情況下，AS邊界路由器可以對AS內部廣播默認路由信息，在這時，類型5的鏈路廣播數(shù)據(jù)包的鏈路標識采用的是默認網(wǎng)絡號碼0.0.0.0。
　　
　　◆3.OSPF協(xié)議工作過程
　　
　　——OSPF路由協(xié)議針對每一個區(qū)域分別運行一套獨立的計算法則，對于ABR來說，由于一個區(qū)域邊界路由器同時與幾個區(qū)域相聯(lián)，因此一個區(qū)域邊界路由器上會同時運行幾套OSPF計算方法，每一個方法針對一個OSPF區(qū)域。下面對OSPF協(xié)議運算的全過程作一概括性的描述。
　　
　　3.1 區(qū)域內部路由
　　
　　——當一個OSPF路由器初始化時，首先初始化路由器自身的協(xié)議數(shù)據(jù)庫，然后等待低層次協(xié)議（數(shù)據(jù)鏈路層）提示端口是否處于工作狀態(tài)。
　　
　　——如果低層協(xié)議得知一個端口處于工作狀態(tài)時，OSPF會通過其Hello協(xié)議數(shù)據(jù)包與其余的OSPF路由器建立交互關系。一個OSPF路由器向其相鄰路由器發(fā)送Hello數(shù)據(jù)包，如果接收到某一路由器返回的Hello數(shù)據(jù)包，則在這兩個OSPF路由器之間建立起OSPF交互關系，這個過程在OSPF中被稱為adjacency。在廣播性網(wǎng)絡或是在點對點的網(wǎng)絡環(huán)境中，OSPF協(xié)議通過Hello數(shù)據(jù)包自動地發(fā)現(xiàn)其相鄰路由器，在這時，OSPF路由器將Hello數(shù)據(jù)包發(fā)送至一特殊的多點廣播地址，該多點廣播地址為ALLSPFRouters。在一些非廣播性的網(wǎng)絡環(huán)境中，我們需要經(jīng)過某些設置來發(fā)現(xiàn)OSPF相鄰路由器。在多接入的環(huán)境中，例如以太網(wǎng)的環(huán)境，Hello協(xié)議數(shù)據(jù)包還可以用于選擇該網(wǎng)絡中的指定路由器DR。
　　
　　——一個OSPF路由器會與其新發(fā)現(xiàn)的相鄰路由器建立OSPF的adjacency，并且在一對OSPF路由器之間作鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的同步。在多接入的網(wǎng)絡環(huán)增中，非DR的OSPF路由器只會與指定路由器DR建立adjacency，并且作數(shù)據(jù)庫的同步。OSPF協(xié)議數(shù)據(jù)包的接收及發(fā)送正是在一對OSPF的adjacency