1.1 协议概述#

OSPF（Open Shortest Path First，开放最短路径优先协议） 是一个基于链路状态的内部网络路由协议（IGP）。支持VLSM、路由汇总、等价负载均衡、区域划分、认证。

• 管理距离是为110
• IP协议号89，封装在IP报文中
• 无环路、收敛快、扩展性好
• OSPFv2支持IPv4、OSPFv3支持IPv6

1.2 度量方式#

OSPF基于物理链路的带宽来计算度量值，OSFP路由条目总cost值为沿路cost值之和。
默认计算基数= 10^8 bit=100M，cost=默认计算基数/物理链路带宽（Bit为单位）

如：100M带宽的接口，100M/100M=1，Cost值为1； 10M带宽的接口，100M/10M=10，Cost值为10 可在接口处修改 cost值 或者 修改默认计算基数 。

1.3 标识 Router-ID#

• 在AS（Autonomous System，自治系统）中唯一标识一台运行OSPF的路由器编号
• OSPF的路由器都必须有一个Router ID，同一个AS内，Router ID不可重复
• Router ID可以手动指定，也可以系统自动选举产生，手动指定的为最优

自动选举优先使用loopbackIP地址，其次为最大活跃物理口IP

1.4 OSPF关系#

• 邻居Neighbor 关系：
  两台运行OSPF协议的路由器相连的接口上会互相发出各自的OSPF参数，如果双方的参数符合建立邻居的条件，就会形成邻居关系。状态为2-way，代表可以交换信息。

• 邻接Adjacency 关系：
  邻居不一定邻接，当两台路由设备之间交换链路状态信息，并根据更新后的数据库计算出OSPF路由，才能称为邻接关系。状态为Full，代表已经交换完信息。

1.5 DR、BDR和DR other#

在以太网接口下，默认的OSPF网络类型为Broadcast，OSPF在广播多路访问的网络上，会进行DR（Designated Router指定路由器）和BDR（Backup Designated Router备份指定路由器）的选举。

• DR与BDR能够与该链路上其它路由器（DR other）建立邻接关系，进入Full状态
• DR other之间建立邻居，停留在 2-way状态，不会交换LSA
• DR和BDR是一个广播域内选举一个，不是整个区域选举一个

TIP

DR/BDR 是接口级概念，不是区域级概念。每个广播域独立选举，互不影响。

• 接口 1 → 广播域 A → 选举 DR1、BDR1
• 接口 2 → 广播域 B → 选举 DR2、BDR2
• 接口 3 → 广播域 C → 选举 DR3、BDR3

5.1 多路访问网络DR & BDR选举流程#

多路访问网络中不可能让每台OSPF路由器形成FULL关系来泛洪LSA。

• DR（指定路由器）：代表该多路访问网络，负责唯一的 LSA 生成与转发。所有路由器只与 DR 和 BDR 建立邻接关系。
• BDR（备份指定路由器）：实时同步状态，在 DR 失效时立即接管，确保无缝切换。

OSPF DR选举参数：

1. 第一优先级：接口 OSPF 优先级（Priority）

范围：0-255 ，默认 1 ，越大越优，0不参加选举（只能是DROTHER）

2. 第二优先级：Router-ID

类似于IP（1.1.1.1这种），越大越优

DR&BDR 选举的其他特性：

• 当DR故障时，BDR会立即成为新的DR，从成员设备中选举新的BDR，RouterID高的成为新BDR
• 非抢占原则，新加入设备，就算priority还是RouterID都最高，也只能选举为BDR，避免重复选举。

前面提到DR/BDR 是接口级概念，不是区域级概念。每个广播域独立选举，互不影响。如图所示，R1-R4优先级由高到低排列。

• R1-SW1-R2广播域，R1作为DR
• R2-R3广播域，R2作为DR
• R3-SW2-R4广播域，R3作为DR

6.2 路由器角色#

• IR（内部路由器）：所有接口在同一区域。
• ABR（区域边界路由器）：连接骨干和非骨干区域，负责区域间路由汇总与转发。
• ASBR（自治系统边界路由器）：引入外部路由（如静态、RIP、BGP）到 OSPF。

6.1 OSPF区域#

OSPF区域可分为以下五类：

1. 骨干区域 / 标准区域

标准区域，没有特殊限制。

• 所有非骨干区域必须直接或通过虚链路连接到 Area 0，非骨干区域之间不能直接交换路由，必须经过 Area 0。
• Area 1 2 3 …等属于标准区域
• 允许 Type 1、2、3、4、5 所有 LSA。
• 能传递内部、区域间、外部路由。
• 骨干区域必须是标准区域。

2. Stub 末梢区域

• 禁止 Type 4、5（外部路由）。
• 允许 Type 1、2、3（内部 + 区域间）。
• ABR 自动下发一条 默认路由 0.0.0.0/0（Type 3）。
• 不能有 ASBR，不能引入外部路由。
• 适用于：末端、单出口、不需要外部明细的区域

3. Totally Stub 完全末梢区域

相较于stub区域，可接受的lsa type更少，去往外部只通过ABR下发的默认路由，不接受其他域间或外部路由。

• 禁止 Type 3、4、5（区域间 + 外部）。
• 只保留：本区域路由 + ABR 默认路由。
• LSDB 最小，最省资源。

4. NSSA 非纯末梢区域

可以看作连接外部网络的区域，通过连接外部网络的ASBR产生特殊的7类LSA。

• 禁止 Type 5（其他区域外部路由）。
• 允许本区域 ASBR 引入外部路由，用 Type 7 LSA 在本区域内泛洪。
• Type 7 到达 ABR 后转为 Type 5 注入骨干，即7类LSA只存在于NSSA区，到其他区域需要转为5类。
• ABR 下发默认路由（可关闭）。
• 末梢区域需要引入本地外部路由（如本地连静态 / 专线）

5. Totally NSSA 完全非纯末梢区域

• 禁止 Type 3、4、5。
• 允许本区域 Type 7。
• 只有本区域路由 + 默认路由 + 本地引入外部路由。
• 最精简的带外部引入能力的区域。

6.2 VLINK#

作用：把不连续的骨干或无法直接连 Area 0 的非骨干逻辑接入 Area 0。穿越的中间区域必须是标准区域，不能是 Stub/NSSA

7.1 LSA类型#

LSA（Link-State Advertisement，链路状态通告） 是链路状态信息交换的基本单元。是OSPF协议中最重要的一部分。

1. Type 1 — Router LSA（路由器LSA）

• 包含链路类型（P2P、Transit、Stub、Virtual Link）
• 是SPF计算的基础数据

2. Type 2 — Network LSA（网络LSA）

• 仅在存在DR的广播或NBMA网络中产生
• 与Type 1配合完整描述区域内拓扑

3. Type 3 — Summary LSA（汇总LSA / Inter-Area LSA）

• 每个ABR为所知区域生成Type 3 LSA
• 默认携带所有明细路由，可通过 area range 命令汇总

4. Type 4 — ASBR Summary LSA（ASBR汇总LSA）

• 配合Type 5使用，提供到达ASBR的路径
• 如果ASBR与ABR在同一区域，则该区域不需要Type 4

5. Type 5 — External LSA（外部LSA / AS-External LSA）

• 外部路由标记（Tag）可用于路由策略
• 支持两种度量类型：
  • E1：外部开销 + 内部开销，开销更精确
  • E2：仅外部开销（默认），忽略内部开销

6. Type 6 — Group Membership LSA（组成员LSA）

7. Type 7 — NSSA External LSA（NSSA外部LSA）

• NSSA（Not-So-Stub Area）是Stub区域的扩展变体
• 解决了Stub区域不能引入外部路由的限制
• Type 7通过ABR转换为Type 5继续传播

8. Type 8 — Link-local LSA（链路本地LSA，OSPFv3新增）

9. Type 9 — Intra-Area Prefix LSA（区域内前缀LSA，OSPFv3新增）

7.2 LSA 类型对比#

7.3 特殊区域与LSA过滤#

7.4 总结#

1. 区域内路由（Type 1 + 2）：构建区域内最短路径树的基础
2. 区域间路由（Type 3 + 4）：ABR作为”桥梁”，实现区域间互联互通
3. 外部路由（Type 5 + 7）：ASBR将外部路由注入OSPF，实现域间互联
4. OSPFv3的改进：Type 8和Type 9将拓扑与地址信息解耦，支持IPv6的灵活性