ospf运行过程

随着互联网的不断发展，网络拓扑结构变得愈加复杂，路由协议也愈加多样化。其中，OSPF（Open Shortest Path First）是一种常用的内部网关协议（IGP），它在同一自治系统内提供最短路径优先的路由选择，被广泛应用于大型企业和组织的网络中。本文将从多个角度分析OSPF的运行过程，以便更好地理解和使用该协议。

一、OSPF的基本概念

OSPF是一种链路状态（Link State）路由协议，它通过向邻居路由器发送链路状态广告（LSA）来描述网络的拓扑结构。每个LSA都包含发出者的所在路由器、该路由器所连接的邻居路由器和他们之间的链路代价等信息。通过收集和处理邻居路由器发送的LSA，OSPF可以计算出全网的路由信息，并维护一个计算最短路径的数据库--链路状态数据库（Link State Database），从而实现路由的选择和转发。

二、OSPF的运行过程

1. 邻居关系的建立

在OSPF中，路由器之间的邻居关系是动态建立的。当两个路由器可以互相直接通信时，它们就会开始交换Hello消息，以确认彼此的存在和标识号。如果两台路由器的Hello消息中包含了相应的信息（如路由器ID、区域ID等），它们便会建立邻居关系，并交换LSA。

2. 路由器ID选择和优先级设置

在OSPF中，每个路由器都必须有一个唯一的路由器ID，它可以是一个可配置的参数，也可以是由OSPF自动分配的。选举路由器ID的过程是：先看配置文件中有没有指定，如果没有就看哪个接口的IP地址最大，选取该接口的IP地址作为路由器ID。如果两个路由器的IP地址相同，再比较相邻路由器的配置和路由器ID等信息，选择最优的路由器作为DR或BDR。

3. Area的划分

为了便于管理和维护网络，OSPF将一个自治系统（AS）划分成一个或多个Area。Area可以理解为逻辑上的区域，它内部的深度和复杂度可以不同，但通常情况下应该是一个二层网络。每个Area都有自己的LSDB，若有多个Area，则各个Area之间只在ABR（Area Border Router）处相连。

4. LSA的交换和计算

OSPF中的LSA包括多个不同的类型，如Router-LSA、Network-LSA、Summary-LSA和AS-EXeternal-LSA等，每种LSA都描述一部分网络拓扑结构。路由器之间通过洪泛（Flooding）方式交换LSA，并更新各自的LSDB。当LSA更新时，路由器需要重新计算路由，生成新的路由表。

5. OSPF的路由选择

在OSPF中，路由选择的基本算法是最短路径优先（SPF）算法。SPF算法的核心是通过查找LSDB计算最短路径树，并根据树的信息更新路由表。当路由器在LSDB中发现了新的或者已知LSA的更新时，它会进行SPF算法的计算，以更新路由表。根据路由器的优先级（可配置），OSPF可以选择向优先级更高的路由器转发数据包。

三、OSPF的优缺点

1. 优点：

（1）快速收敛性：OSPF可以快速适应网络拓扑的变化，通过LSA的洪泛和SPF的计算，可以实现快速的路由收敛。

（2）可扩展性强：OSPF的分层结构及其逐层精简的设计，可以适应不同规模的网络，保证了系统的可扩展性。

（3）支持多路径：OSPF支持多路径路由选择，可以根据链路代价动态选择多条路径，实现负载均衡和冗余备份。

2. 缺点：

（1）复杂度较高：OSPF的设计极其复杂，参数众多，需要详细的业务规划和网络设计才能正确配置。

（2）收敛速度差：在大规模网络中，OSPF的洪泛和SPF计算会占用大量的系统资源，导致路由表更新速度较慢，从而影响网络的收敛速度。

（3）易受攻击：由于OSPF广播的特性，对于广播域内的路由器，可以很容易地伪造LSUpdate或者欺骗LSDB，导致路由表的错误计算和信息泄露。