通信专业自治系统内部路由协议OSPF

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7.3.3 自治系统内部路由协议OSPF
OSPF协议的基本特点
这个协议的名宇是开放最短路径优先（Open Shortest Path Firet, OSPF)。它是为克服 RIP的缺点在1989年开发出来的。0SPF的原理很简单，但实现起来却较复杂。“开放”表 明0SPF协议不是受某一家厂商控制，而是公开发表的。“最短路径优先”是因为使用了 Dijkstra提出的最短路径算法（见5.3.2节）。0SPF的第二个版本0SPF2已成为互联网标准协议[RFC 2328 ] ( 0SPF2的文档长达224页，而RIP2的文档才38页）。
请注意：0SPF只是一个协议的名字，它并不表示其他的路由协议不是“最短路径优 先”。实际上，所有的在自治系统内部使用的路由协议（包括RIP)都是要寻找一条最短的路径。
0SPF最主要的特征就是使用分布式的链路状态协议（Link State Protocol)，而不是RIP那样的距离向量协议。和RIP相比，0SPF协议的三个要点和RIP的都不一样。
每个路由器向本自治系统中所有路由器发送路由信息。这里使用的方法是洪泛法 (flooding),这就是路由器通过所有输出端口向所有相邻的路由器发送信息。而每一个相邻 路由器又再将此信息发往其所有的相邻路由器（但不再发送给刚刚发来信息的那个路由 器）。这样，最终整个区域中所有的路由器都得到了这个信息的一个副本。更具体的做法后 面还要讨论。我们应注意，RIP是仅仅向自己相邻的几个路由器发送信息。
发送的路由信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态，但这只是路由器所知道的部分信息。所谓“链路状态”就是说明本路由器都和哪些路由器相邻，以及该链 路的“度量”（Metric)。OSPF将这个“度量”用来表示费用、距离、时延、带宽等。这些 都由网络管理人员来决定，因此较为灵活。有时为了方便就称这个度量为“代价”。我们注 意到，对于RIP,发送的信息是：“到所有网络的距离和下一跳路由器”。
(3)只有当链路状态发生变化时，路由器才用洪泛法向所有路由器发送此信息。而不 像RIP那样，不管网络拓扑有无发生变化，路由器之间都要定期交换路由表的信息。
从上述的三个方面可以看出，OSPF和RIP的工作原理相差较大。
由于各路由器之间频繁地交换链路状态信息，因此所有的路由器最终都能建立一个链路 状态数据库（Link-state Database)，这个数据库实际上就是全网的拓扑结构图。这个拓扑结 构图在全网范围内是一致的（这称为链路状态数据库的同步）。因此，每一个路由器都知道 全网共有多少个路由器，以及哪些路由器是相连的，其代价是多少，等等。每一个路由器使 用链路状态数据库中的数据，构造出自己的路由表（例如，使用Dijkstra的最短路径路由算法）。我们注意到，RIP的每一个路由器虽然知道到所有的网络的距离以及下一跳路由器， 但却不知道全网的拓扑结构（只有到了下一跳路由器，才能知道再一跳应当怎样走）。
OSPF的链路状态数据库能较快地进行更新，使各个路由器能及时更新其路由表。OSPF 的更新过程收敛得快是其重要优点。
为了使OSPF能够用于规模很大的网络，OSPF将一个自治系统再划分为若干个更小的 范围，叫做区域（Area〉。图7-18表示把一个自治系统划分为4个区域。每一个区域都有一个32 bit的区域标识符（用点分十进制表示）。当然，一个区域也不能太大，在一个区域内 的路由器最好不超过200个。

划分区域的好处就是将利用洪泛法交换链路状态信息的范围局限于每一个区域而不是整 个的自治系统，这就减少了整个网络上的通信量c在一个区域内部的路由器只知道本区域的 完整网络拓扑，而不知道其他区域的网络拓扑的情况。
为了使每一个区域能够和本区域以外的区域进行通信，0SPF使用层次结构的区域划分。 在上层的区域叫做主干区域（Backbone Area)。主干区域的标识符规定为0_ 0.0. 0。主干区 域的作用是用来连通其他在下层的区域。从其他区域来的信息都由区域边界路由器（Area Bonier Router)进行概括。在图7-18中，路由器R,，匕和&都是区域边界路由器，显然每一个区域至少应当有一个区域边界路由器。在主干区域内的路由器叫做主干路由器 (backbone router),如R3，R4 , R5? R*和R7。一个主干路由器可以同时是区域边界路由器， 如R3，札和R7。在主干区域内还要有一个路由器专门和本自治系统外的其他自治系统交换 路由信息。这样的路由器叫做自治系统边界路由器（如图中的R6）。

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