高效率地進行LSA的交換

在RIP等距離向量路由協議中，路由信息的交互是通過周期性地傳送整張路由表的機制來完成的，該機制使距離向量路由協議無法高效地進行路由信息的交換。在OSPF協議中，為了提高傳輸效率，在進行鏈路狀態通告(LSA)數據包傳輸時，使用包含LSA頭(Head)的鏈路狀態數據庫描述數據包進行傳輸，因為每個LSA頭中不包含具體的鏈路狀態信息，它只含有各LSA的標識(該標識唯一代表一個LSA)，所以，該報文非常小。鄰接路由器間使用這種字節數很小的數據包，首先確認在相互之間哪些LSA是對方沒有的，而哪些LSA在對方路由器中也存在，鄰接路由器間只會傳輸對方沒有的LSA。對于自己沒有的LSA，路由器會發送一個LS Request報文給鄰接路由器來請求對方發送該LSA，鄰接路由器在收到LS Request報文后，回應一個LS Update報文(包含該整條LSA信息)，在得到對方確認后(接收到對方發出的LS ACK報文)，這兩臺路由器完成了本條LSA信息的同步。

由此可見，OSPF協議采用增量傳輸的方法來使鄰接路由器保持一致的鏈路狀態數據庫(LSDB)。

小結

綜上所述，我們可以歸納出在OSPF協議中使用到的五種協議報文，并簡單介紹了它們的作用，我們作個簡單的小結：

◆ Hello報文，通過周期性地發送來發現和維護鄰接關系；

◆ DD(鏈路狀態數據庫描述)報文，描述本地路由器保存的LSDB(鏈路狀態數據庫)；

◆ LSR(LS Request)報文，向鄰居請求本地沒有的LSA；

◆ LSU(LS Update)報文，向鄰居發送其請求或更新的LSA；

◆ LSAck(LS ACK)報文，收到鄰居發送的LSA后發送的確認報文。

OSPF協議采用的特殊機制

指定路由器和備份指定路由器

在OSPF協議中，路由器通過發送Hello報文來確定鄰接關系，每一臺路由器都會與其他路由器建立鄰接關系，這就要求路由器之間兩兩建立鄰接關系，每臺路由器都必須與其他路由器建立鄰接關系，以達到同步鏈路狀態數據庫的目的，在網絡中就會建立起n×(n-1)/2條鄰接關系(n為網絡中OSPF路由器的數量)，這樣，在進行數據庫同步時需要占用一定的帶寬。

為了解決這個問題，OSPF采用了一個特殊的機制：選舉一臺指定路由器(DR)，使網絡中的其他路由器都和它建立鄰接關系，而其他路由器彼此之間不用保持鄰接。路由器間鏈路狀態數據庫的同步，都通過與指定路由器交互信息完成。這樣，在網絡中僅需建立n-1條鄰接關系。備份指定路由器(BDR)是指定路由器在網絡中的備份路由器，它會在指定路由器關機或產生問題后自動接替它的工作。這時，網絡中的其他路由器就會和備份指定路由器交互信息來實現數據庫的同步。

要被選舉為指定路由器，該路由器應符合以下要求：

◆ 該路由器是本網段內的OSPF路由器；

◆ 該OSPF路由器在本網段內的優先級(Priority)>0；

◆ 該OSPF路由器的優先級最大，如果所有路由器的優先級相等，路由器號(Router ID)最大的路由器(每臺路由器的Router ID是唯一的)被選舉為指定路由器。

滿足以上條件的路由器被選舉為指定路由器，而第二個滿足條件的路由器則當選為備份指定路由器。

指定路由器和備份指定路由器的選舉，是由路由器通過發送Hello數據報文來完成的。

OSPF協議中的區域劃分

OSPF協議在大規模網絡的使用中，鏈路狀態數據庫比較龐大，它占用了很大的存儲空間。在執行最小生成數算法時，要耗費較長的時間和很大的CPU資源，網絡拓撲變化的概率也大大增加。這些因素的存在，不僅耗費了路由器大量的存儲空間，加重了路由器CPU的負擔，而且，整個網絡會因為拓撲結構的經常變化，長期處于“動蕩”的不可用的狀態。

OSPF協議之所以能夠支持大規模的網絡，進行區域劃分是一個重要的原因。

OSPF協議允許網絡方案設計人員根據需要把路由器放在不同的區域(Area)中，兩個不同的區域通過區域邊界路由器(ABR)相連。在區域內部的路由信息同步，采取的方法與上文提到的方法相同。在兩個不同區域之間的路由信息傳遞，由區域邊界路由器(ABR)完成。它把相連兩個區域內生成的路由，以類型3的LSA向對方區域發送。此時，一個區域內的OSPF路由器只保留本區域內的鏈路狀態信息，沒有其他區域的鏈路狀態信息。這樣，在兩個區域之間減小了鏈路狀態數據庫，降低了生成數算法的計算量。同時，當一個區域中的拓撲結構發生變化時，其他區域中的路由器不需要重新進行計算。OSPF協議中的區域劃分機制，有效地解決了OSPF在大規模網絡中應用時產生的問題。

OSPF協議使用區域號(Area ID)來區分不同的區域，其中，區域0為骨干區域(根區域)。因為在區域間不再進行鏈路狀態信息的交互(實際上，在區域間傳遞路由信息采用了可能導致路由自環的遞歸算法)，OSPF協議依靠維護整個網絡鏈路狀態來實現無路由自環的能力，在區域間無法實現。所以，路由自環可能會發生在OSPF的區域之間。解決這一問題的辦法是，使所有其他的區域都連接在骨干區域(Area 0)周圍，即所有非骨干區域都與骨干區域鄰接。對于一些無法與骨干區域鄰接的區域，在它們與骨干區域之間建立虛連接。

結束語

本文對OSPF動態路由協議的主要原理和特性作了簡單的介紹，沒有涉及到自治系統(AS)以外的路由及路由聚合。

OSPF協議采用路由器間建立和維護鄰接關系，維護鏈路狀態信息數據庫，采用最短生成樹算法，避免了路由自環。同時，又采用了一些特殊的機制，保證了它在大規模網絡中的可用性。