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OSPF是一种主要用于大型网络的路由协议，最佳路由是通过称为链路状态类型的方法实现的。本文将介绍OSPF的概念、功能以及三种机制。

让我们直接开始！

• 一、什么是OSPF？

• 二、OSPF的特点

• 2.1 IGP

• 2.2 链路状态类型

• 2.3 路由成本

• 2.4 收敛时间短

• 2.5 不会出现环路

• 2.6 支持负载均衡

• 三、什么是 OSPF 区域？

• 四、OSPF 的工作原理

• 4.1 用Hello包确认连接

• 4.2 交换链路声明

• 4.3 路由表创建

• 五、总结

一、什么是OSPF？

OSPF全称是Open Shortest Path First，翻译过来就是“开放式最短路径优先”。在 TCP/IP 网络中，它是路由器和三层交换机用来确定数据包转发目的地的路由协议之一。

与过去一直使用的RIP相比，它的优点是能够快速响应网络的变化，因此不太可能出现环路问题，并且可以进行负载均衡，主要用于大型网络。

二、OSPF的特点

2.1 IGP

TCP/IP 网络中使用的协议可以大致分为两种类型：

互联网没有一个集中的管理员，是由大大小小的各种网络组成的，互联网中按照单一路由策略运行的网络称为 AS（Autonomous System）。

AS内部使用的协议是IGP，AS之间使用的协议是EGP，OSPF是IGP的一种。

2.2 链路状态类型

OSPF 交换网络连接状态，例如每个路由器所连接的线路的带宽，根据该信息创建一个单一的路由表，与所有路由器共享，并优化选择合适的路由。

最初，IGP 使用 RIP（路由信息协议），它根据经过的路由器数量（跳数）来选择路由。这是因为路由器的计算能力还很低，复杂的处理比较困难。但是，路由器现在功能更强大，能够处理 OSPF 所需的处理，即使跳数略有增加，OSPF 也可以选择更快的路由。

小型网络仍然使用 RIP，但中型到大型网络使用 OSPF。

2.3 路由成本

OSPF根据“成本”的概念来选择路由，认为带宽越宽，成本越低，在选择路由时，加上到目的点的成本，选择总和最小的路由作为最优路由。

成本默认根据带宽设置，但一般由网络管理员根据网络设计和运营策略设置。例如，为高速线路设置较小的成本，为低速线路设置较大的成本，来达到优化网络的目的。

2.4 收敛时间短

使用 OSPF，AS 中的所有路由器都有一个公共路由表，当网络发生变化时，触发更新以仅将变化的信息传递给其他路由器，这减少了“收敛时间”，即网络更改传播到所有路由器所需的时间。

另一方面，由于RIP每30秒发送一次路由信息，随时跟踪网络状态，路由器数量的增加给网络带来了沉重的负担，同时也带来了收敛时间变长的缺点，较小的网络仍然使用 RIP，因为收敛时间不是问题。

2.5 不会出现环路

由于其收敛速度快，OSPF 出现错误路由环路的可能性非常低。

使用 RIP，收敛需要更长的时间，并且网络更改更有可能被错误传播，从而产生环路。

2.6 支持负载均衡

OSPF基于“成本”的概念来选择最优路由，但如果存在多条成本相同的路由，则可以将报文分发到多条路由上进行负载分配（负载均衡）。

三、什么是 OSPF 区域？

OSPF相对于RIP有几个优点，但是在大型网络中，路由器数量的增加和链路状态信息的增加，增加了路由器的负载，导致的结果就是减慢了整个网络的速度。

为了解决这样的问题，OSPF引入了“区域”的概念，这个想法是划分网络并有效地运营和管理它。

划分区域时，会创建一个称为Area 0的中心区域（主干），其他区域（Area 1、Area 2、Area 3等）始终与Area 0相连，连接区域 0 和其他区域的路由器称为区域边界路由器 (ABR)。

区域内路由器持有的链路状态信息主要是区域内的信息，区域外的信息只是一个汇总，可以减轻路由器的负担。

四、OSPF 的工作原理

OSPF 通过三种机制创建路由表：

4.1 用Hello包确认连接

每个路由器向相邻路由器发送 Hello 数据包，每台路由器向其他路由器宣告自己的存在是构建路由表的基础。

Hello 数据包始终每 10 秒发送一次，如果 Hello 数据包没有在通常时间的四倍（40 秒）内到达，则假定相邻路由器不知何故从网络中消失了。

4.2 交换链路声明

确认与相邻路由器的连接后，交换连接状态（链路声明），发送连接状态的数据包称为LSA（Link State Advertisement）。当路由器收到 LSA 时，它会更新称为 LSDB（链路状态数据库）的数据库，以使其与相邻路由器保持同步。通过重复此任务，AS（自治系统）或区域内的所有路由器将具有相同的 LSDB。

4.3 路由表创建

在LSDB的基础上，使用一种称为SPF算法的计算方法创建路由表。SPF代表最短路径优先，是一种选择成本最低的路由的算法，这就是 OSPF 名称的来源。

五、总结

本文篇幅1500字，主要给大家介绍了以下内容：

• 什么是OSPF？
• OSPF的特点
• IGP
• 链路状态类型
• 路由成本
• 收敛时间短
• 不会出现环路
• 支持负载均衡
• 什么是 OSPF 区域？
• OSPF 的工作原理
• 用Hello包确认连接
• 交换链路声明
• 路由表创建

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