​​OSPF核心机制精要：选路、防环与设计原理​

一、OSPF选路规则解析

OSPF作为经典的链路状态路由协议，其选路规则采用层次化优先级机制，不同路由类型遵循严格比较顺序：

1. 路由类型优先级

优先级	路由类型	描述
1	域内路由	通过1类、2类LSA生成
2	域间路由	通过3类LSA生成
3	域外路由	通过5类/7类LSA生成

2. 不同类型路由比较规则

域内路由之间，域间路由之间会选择开销值小的路由加到路由表上

​​域内与域间​​
域内路由（Intra-Area）绝对优先于域间路由（Inter-Area）

​​域间与域外​​
域间路由绝对优先于域外路由（External）

​​域外路由之间​​
E类型路由分为两类：

• ​​类型1（E1）​​：总开销=种子度量值+路径开销
• ​​类型2（E2）​​：总开销=种子度量值（默认类型）

比较规则：

• E1路由优先于E2路由
• 同类型比较：
  • E1：比较总开销（种子+路径）
  • E2：先比较种子度量值，相同则比较路径开销

二、OSPF防环机制深度剖析

1. 区域内防环（基于SPF算法的确定性计算）​

1）基础概念​​

​​核心LSA类型​​：

Router-LSA (Type-1)：描述路由器链路状态（接口、邻居、Cost）

Network-LSA (Type-2)：由DR生成，描述广播/NBMA网段连接关系

2）有向图构建规则​

链路类型（Link Type）​

Stub链路：

Stub网段表示该网段只有数据入口，例如一个Loopback接口就是一个 Stub网段。 此胶片描述了路由器节点和Stub网段的表示方式。 Cost表示从一个端点到另一个端点的开销，该参数可以在OSPF接口上配置，表示数据离开该接口（出接口）的开销。

Transit链路：

Transit网段有能力转发既不是本网段产生的，也不以本网段做为目的地的数据。 有至少两台路由器的广播型网段或NBMA网段就是一种Transit网段。 从路由器到所连Transit网段的开销值就是连接到这个网段的接口所配置的开销值。 从一个Transit网段到连接到这个网段的路由器的开销为0。（称为伪节点）

Point-to-Point（P2P）链路：

LSDB描述两接口处于同一网段的点到点网段的规则如下： 两台路由器经由两条有向线段直接相连，每个方向一条。 连接两个接口的网段被表示成Stub网段。 两个路由器同时通告Stub连接到该PPP网段。

3)SPF计算过程

OSPF的SPF计算分为​​两个阶段​​，确保不会因Stub网段引入环路：

​​第一阶段​​：仅计算有双向箭头的节点，生成最短路径树（SPT）。

• 使用Dijkstra算法，每次选择最小Cost的节点加入SPT。
• ​​关键防环​​：Transit网段到路由器的Cost=0，确保不会反向计算。

​​第二阶段​​：挂载Stub网段到SPT，作为叶子节点。

• Stub网段不参与拓扑计算，仅作为终点，避免环路。

4）SPF计算实战

拓补：

生成有向图：

第一阶段（忽略Stub）：

第二阶段（最终SPT）：

2. 区域间防环（基于星型拓扑和水平分割）​​

1）​​骨干区域强制连接​​

所有非骨干区域（非Area 0）必须直接连接到Area 0，区域间路由需通过Area 0中转，形成逻辑星型拓扑，避免区域间直接传递路由。

​​2）ABR的严格规则​​

​​规则1​​：ABR仅将直连区域的内部路由注入Area 0，不会将非骨干区域的Type-3 LSA回传至Area 0。

示例：若ABR从Area 1收到Type-3 LSA，不会将其重新注入Area 0。

​​规则2​​：ABR不会将Type-3 LSA回传到原始区域（类似水平分割）。

​​规则3​​：ABR必须与Area 0有活跃邻接关系，否则不参与区域间路由计算。

​​3）Cost累加机制​​

区域间路由的Cost按距离矢量方式逐跳累加（ABR通告自身Cost，下游路由器叠加到达ABR的Cost），但通过星型拓扑限制路径唯一性。

3. 域外防环（依赖Type-4 LSA和ASBR定位）​​

1）​​ASBR的定位​​

外部路由（Type-5 LSA）的防环依赖于准确找到ASBR的位置：

• ​​同一区域​​：通过Type-1/2 LSA计算ASBR路径。
• ​​其他区域​​：依赖Type-4 LSA（ASBR Summary LSA）定位ASBR，确保路径可达。

2）​​Type-4 LSA的作用​​

• Type-4 LSA由ABR生成，描述ASBR的位置，其他区域路由器通过Type-4 LSA计算到达ASBR的最短路径，再结合Type-5 LSA计算外部路由。
• ​​防环逻辑​​：Type-5 LSA的传播依赖Type-1/4 LSA的路径计算，确保外部路由的下一跳始终指向正确的ASBR。

三、RFC 2328附录E

1. 问题背景

当存在相同网络号不同掩码的外部路由时：

OSPF是一种基于链路状态型路由协议，其中3 类、5 类、7类LSA传递的是路由信息，但是由于用于标识一条LSA的头部信息中没有掩码信息，会导致路由覆盖的情况。

2. 附录E解决方案

场景	处理方式
短掩码先注入	长掩码路由使用定向广播地址作为Link-ID
长掩码先注入	1. 撤销原LSA 2. 重新注入短掩码路由 3. 长掩码路由使用定向广播地址

3. 实现条件

• 网络地址需连续分配
• 避免真实网络使用定向广播地址
• 序列号递增保证LSA更新有效性