浅析OSPF协议与OSPF协议路由计算

刘思宇 ,韦敏迎

摘要：随着应用系统的发展和4G、5G网络的部署，传统传输网、核心交换网都逐渐IP化，被IPRAN、CU分离架构替代，相关IP路由协议显得尤为重要。随着IPV6技术演进、智能城域网相关工程的开展，越来越多的运营商将城域网的OSPF协议网络改造为IS-IS协议网络。本文根据运维、工程人员的维护经验，通过现网应用中对OSPF协议以及OSPF协议路由算法进行分析研究。    

关键词：OSPF协议、OSPF协议路由算法、IPV6技术演进

引言：OSPF协议是当前应用最广泛的IGP路由协议。在政企网络、中小型城域网、大型网络的汇聚段接入段网络上，多采用OSPF协议。虽然随着网络规模的扩大和IPV6的部署，越来越多的OSPF协议网络被改造为IS-IS协议网络，多协议混合组网逐渐成为趋势。但是OSPF协议有着自己的选路原则，也有着自己的优势和应用环境。。

关键词：OSPF协议、OSPF协议路由算法、LSA、路由计算的原理与过程

一、OSPF协议原理分析

OSPF协议作为一种基于分布式的链路状态内部网关协议，其使用洪泛的方式给所在自治系统中的所有路由器发送信息，其信息发送通信过程如图1所示。

图1 OSPF协议信息通信的基本过程

图1中所示，OSPF协议信息通信的基本过程主要包括如下三个阶段。

（1.）确定可达性阶段。为了便于理解，两个在不同站点的路由器之间相互通信，假设左边的路由器为发送端，右边的路由器为接收端。首先发送端路由器给接收端路由器发送一个信息，接收端路由器收到信息后，作出应答消息，以确定可达性。

（2.）达到数据库的同步阶段。首先发送端路由器给接收端路由器发送一个路由消息，接收端路由器收到发送端路由器的路由消息后，作出应答消息，收发双方之间来回传递消息后，最终都将获取对方的摘要信息，达到数据库同步收敛状态。

（3.）新情况下的同步阶段。为使接收端路由器给发送端分享链路状态项目的详细信息，发送端路由器给接收端路由器发送一个路由消息；接收端路由器收到发送端路由器传送的信息后，接着又向发送端路由器分享一个应答消息，接收端路由器发送此消息的目的是为了让发送端路由器收到用洪泛法更新的全网的链路状态的信息；最后发送端路由器又向接收端路由器传送一个信息，以便让接收端路由器知道链路状态，从而达到新情况下的数据同步。

二、区域内路由计算

区域内的路由计算是基于最短路径优先算法,即SPF算法。

3.1 1类LSA

事实上是使用四种链路类型描述路由器的链路状态信息,即Transnet、P2P、v-link、Stubnet。

● Transnet,用于描述一个MA的网络。Link-id:DR的接口IP(伪节点)。Data:去往伪节点的出接口IP。Metric:去往伪节点的开销。

● P2P用于描述一个点到点的网络。Link-id:p2p对端邻居的RouterID。Link-id:p2p对端邻居的RouterID。Link-id:p2p对端邻居的RouterID。

● v-link,用于描述一条虚链路。Link-id:Vlink对端邻居的Router。Data:去往Vlink邻居的出接口IP。Metric:去往Vlink邻居的开销。

● Stubnet,用于描述一个不存在的邻居的网络,比如环回口,路由器直连PC的环境。Link-id:路由前缀。Data:子网掩码。Metric:该路由开销。

3.2 2类LSA

由DR产生描述MA/NBMA网络链路状态信息,也同时携带了MA网络的路由信息,其中包含前缀和掩码,而开销值没有携带默认为0。

三、区域间路由计算

4.1 3类LSA

它由ABR产生,用于描述区域间的路由信息,只在区域内泛洪,但是可以跨区域传递路由信息,在跨区域传递时需要改变通告者路由器。

由于区域内的SPF算法只能计算区域内的路由,导致区域间无法通过1,2类LSA互访,所以此时ABR路由器会将区域内的1,2类LSA学到的路由信息转换为3类LSA,每一条3类LSA对应一条路由,泛洪到其他区域,其他区域就可以通过ABR访问区域间的路由,其中路由的开销值为ABR到达区域间路由的开销。3类LSA可以跨区域传递通过ABR,传递时需要修改ADVrouter为ABR的Router-id,在计算开销时,该3类LSA的开销为ABR到区域间路由的开销,所以跨区域传递的3LSA其开销会在ABR传递时累加。3LSA也为区域内的路由器提供了到达区域间路由的路径,但是最终的路由查找还是需要通过区域内的SPF找到ABR进而访问区域间路由。所以3LSA就像叶子路由一样挂载在ABR上。

4.2 4类LSA

在计算外部路由开销时,5类LSA携带的为ASBR到达外部路由的开销,4类LSA携带的为本区域ABR到ASBR的开销,所以最终会递归到本区域的1类LSA或2类LSA计算如何访问ABR以及开销,所以最终开销为使用1类或2类LSA计算到达ABR的开销加上4类LSA的开销加上5类LSA的开销。

4.3 5类LSA

在5类LSA的报文中,最重要的是Type值的含义,有Type1和Type2两个。

Type 1:在计算外部路由开销值时,其值等于内部到ASBR的开销+外部路由开销(5类LSA的开销),一般Type1的路由外部开销和内部开销在一个数量级,所以Type1的路由更被信任。Type 2:在计算外部路由开销值时只计算外部开销(5类lsa的开销),不计算内部到ASBR的开销。路由计算时缺省引入的类型为Type2,该类型只计算外部开销,所以一般如果引入的外部路由的开销远大于内部开销,可以用Type-2忽略内部开销,比较外部开销。

四、结语

通过对OSPF协议路由计算的深入研究,能了解OSPF协议路由运算的原理和过程,特别是对几类常见的LSA有更深一步的了解,这对灵活运用OSPF协议、查看网络路由、路由故障排除有非常大的帮助。

参考文献：[1]夏晶.OSPF协议路由计算研究[J].信息记录材料,2020,21(11):223-224.DOI:10.16009/j.cnki.cn13-1295/tq.2020.11.147.

[2]高荣昊,王树平,张勇.由现网应用谈OSPF协议与IS-IS协议异同[J].信息技术与信息化,2021(03):189-191.