誰懂啊！OSPF路由協(xié)議看這篇就夠了！

趣解路由系列發(fā)布之后，文檔君收到了好多關(guān)于OSPF的留言。為了滿足各位粉絲們的要求，這不，文檔君帶著大量OSPF干貨，來啦~

PART.01RIP為啥“過氣”？

如果想好好說說OSPF，那就不得不從最“古老”的路由協(xié)議之一—RIP（Routing Information Protocol，路由信息協(xié)議）開始講起。

RIP最突出的特性是使用跳數(shù)（報(bào)文經(jīng)過路由器的個(gè)數(shù)）作為路由好壞的度量：跳數(shù)最小即認(rèn)為該路由最優(yōu)。

隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，鏈路（設(shè)備之間的傳輸通道）的種類和特性不斷升級(jí)變化，僅僅考慮跳數(shù)已經(jīng)不能客觀反映路由的優(yōu)劣了。

例如到達(dá)同一個(gè)目的地，有兩條路徑：A→B，A→C→D→B。

雖然A→B路徑最短，但是實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候并不合適，以網(wǎng)絡(luò)帶寬和鏈路狀態(tài)來衡量網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量會(huì)更加合理，比如在上圖中采用帶寬更大的A→C→D→B路徑效果更好。

同時(shí)，RIP限制最大跳數(shù)為15，跳數(shù)16就變成了RIP路由協(xié)議“不可到達(dá)的遠(yuǎn)方”~因此RIP無法用于搭建大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。

RIP“過氣”不只因?yàn)?strong>可擴(kuò)展性差，還有收斂速度慢、易產(chǎn)生環(huán)路的缺點(diǎn)，但是在這里就不過多介紹啦~

PART.02OSPF是如何計(jì)算路由的？

接下來，就要隆重介紹下動(dòng)態(tài)路由協(xié)議中的當(dāng)紅炸子雞—OSPF（Open Shortest Path First，開放最短路徑優(yōu)先）啦！

與RIP不同，OSPF是一種鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，它可以收集路由器周邊的拓?fù)渥兓⑿纬梢粋€(gè)靠譜的路由結(jié)構(gòu)。

如果說RIP提供的是路標(biāo)，只告訴你下一步該怎么走，轉(zhuǎn)來轉(zhuǎn)去還是容易迷路（產(chǎn)生環(huán)路）。那么OSPF提供的就是地圖了，每個(gè)運(yùn)行OSPF協(xié)議的路由器上都有一張完整的網(wǎng)絡(luò)圖。地圖在手，迷路不再有！

OSPF的花費(fèi)（cost）可以是路由距離、鏈路的吞吐量或鏈路的可靠性，這種路由度量相比于RIP協(xié)議的跳數(shù)更加靈活和準(zhǔn)確，并且適用于更大更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。

以下圖所示的網(wǎng)絡(luò)為例，說明OSPF計(jì)算出路由的過程。

下圖是由四臺(tái)路由器組成的網(wǎng)絡(luò)，連線旁邊標(biāo)注了從一臺(tái)路由器到另一臺(tái)路由器所需要的花費(fèi)（cost）。為簡(jiǎn)化問題，我們假定同一鏈路連接的兩臺(tái)路由器之間互相發(fā)送報(bào)文所需花費(fèi)是相同的。

首先，每臺(tái)路由器都根據(jù)自己周圍的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/a>結(jié)構(gòu)生成一條LSA（鏈路狀態(tài)廣播），并通過相互之間發(fā)送OSPF協(xié)議報(bào)文將這條LSA發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中其他所有的路由器。這樣每臺(tái)路由器都收到了其他路由器的LSA。將所有的LSA放在一起稱作LSDB（鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫）。顯然，這四臺(tái)路由器的LSDB都是相同的。

其次，由于一條LSA是對(duì)一臺(tái)路由器周圍網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的描述，那么LSDB則是對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的描述。路由器將LSDB轉(zhuǎn)換成一張矢量權(quán)重圖，這張圖便是對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的真實(shí)反映。那么，這四臺(tái)路由器得到的是一張完全相同的圖。

最后也是最重要的是，每臺(tái)路由器都會(huì)以自己為根節(jié)點(diǎn)，使用最短路徑優(yōu)先（SPF）算法計(jì)算出一顆最短路徑樹（選擇cost值最小的那條路徑），通過最短路徑樹生成到網(wǎng)絡(luò)中其他路由器的最短路由，形成路由表。這4臺(tái)路由器各自得到的路由表是不同的。

從上面的分析可以得出，OSPF協(xié)議計(jì)算出路由主要有以下3個(gè)主要步驟。

描述本路由器周邊的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并生成LSA。

將自己生成的LSA在自治系統(tǒng)里傳播，并同時(shí)收集所有的其他路由器生成的LSA。

根據(jù)收集的所有LSA計(jì)算出路由。

OSPF計(jì)算路由的方法就是這么簡(jiǎn)單~~

那為什么說OSPF更適合大型網(wǎng)絡(luò)呢？

PART.04OSPF如何適應(yīng)大型網(wǎng)絡(luò)的？

我們一起來看看OSPF適應(yīng)大型網(wǎng)絡(luò)有哪些高招！

回想我們上學(xué)的時(shí)候，老師是怎么管理一個(gè)班的學(xué)生呢？

文檔君替你回答：當(dāng)然是分小組、選組長(zhǎng)啦！

分小組：劃分網(wǎng)絡(luò)區(qū)域

OSPF應(yīng)用于大型網(wǎng)絡(luò)時(shí)，比如網(wǎng)絡(luò)中可能有幾十臺(tái)或者上百臺(tái)路由器。

當(dāng)這些路由器運(yùn)行OSPF協(xié)議，并傳遞、收集LSA時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中會(huì)充斥著這些協(xié)議報(bào)文，這樣的LSDB容量會(huì)很大，運(yùn)行SPF算法會(huì)很慢，不利于路由的正常計(jì)算和轉(zhuǎn)發(fā)。

OSPF中通過設(shè)置區(qū)域來解決這個(gè)問題。如圖所示，將一個(gè)大型網(wǎng)絡(luò)分割成若干個(gè)小網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)小網(wǎng)絡(luò)稱為一個(gè)區(qū)域（Area），用一個(gè)數(shù)字來對(duì)區(qū)域編號(hào)。其中，區(qū)域0稱為骨干區(qū)域，其他非0編號(hào)的區(qū)域稱之為非骨干區(qū)域，并規(guī)定非骨干區(qū)域必須和骨干區(qū)域相連。

經(jīng)過這樣的處理后，OSPF有以下優(yōu)點(diǎn)。

只有同一區(qū)域內(nèi)路由器的LSDB會(huì)保持同步，路由的變化首先在本區(qū)域內(nèi)更新。路由更新信息在傳遞給別的區(qū)域時(shí)，可在區(qū)域邊界路由器（ABR）上進(jìn)行路由聚合，以減少通告到其他區(qū)域的LSA數(shù)量，可將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓瘞淼挠绊懽钚』?/strong>