路由協議OSPF全稱為Open Shortest Path First，也就開放最短路徑優先協議。OSPF是由標準化組織IETF（互聯網工程任務組）制定的，它的使用不受任何廠商限制，所以是開放的路由協議。最短路徑優先是OSPF的核心思想，其使用的算法是Dijkstra算法。

OSPF網絡架構

OSPF可適應于大規模網絡組網，為了適應大型網絡，OSPF在AS類劃分多個區域。每個區域內部的OSPF路由器只維護所在區域的完整鏈路信息。

Area0是骨干區域，Area1和Area2是子區域

OSPF的路由器類型可分為：

區域邊界路由器（ABR）：用來連接骨干區域和其他子區域的路由器。

自治邊界路由器（ASBR）：用來連接所在AS與外部自治區域的路由器，可以連接采用非OSPF協議（比如RIP或EIGRP）管理的自治區域。

內部路由器：保存自己區域的鏈路狀態信息。內部路由器又可分為指定路由器（DR）、非指定路由器（BDR）和其他路由器（DRother）。

其他路由器與DR以及BDR之間的關系

其他路由器只與DR形成鄰接關系（adjacency），如果DR失效，那么BDR就會頂上去工作。

Router ID及DR的選舉

在OSPF區域內，用Router ID（RID）作為唯一標識區分每一個路由器。RID可以手工配置，也可以自動生成。如果沒有指定RID，將按照如下邏輯自動生成一個RID：

首先選取所有Loopback接口上數值最大的IP地址作為RID；

如果沒有配置Loopback接口，那么選取所有物理接口中數值最大的IP地址作為RID。

有了RID以后才能判斷DR和BDR。DR和BDR可以手動選擇，也可以自動選舉。自動選舉的邏輯是：

網段上RID最大的路由器被選為DR；

網段上RID第二大的路由器被選為BDR。

OSPF協議包

OSPF協議共有5種包類型：

OSPF包類型

Hello：用于建立和維護OSPF鄰居關系；

DBD：用于向鄰居發送鏈路狀態數據庫（LSDB）中LSA的摘要；

LSR：鏈路狀態請求，用于向OSPF鄰居請求鏈路狀態信息；

LSU：鏈路狀態更新，收到LSR后發送鏈路狀態通告（LSA），一個LSU可能包含一條或多條LSA；

LSAck：鏈路狀態確認，確認收到LSU，LSU中的每個LSA需要分別確認。

鄰接關系的建立

鄰居關系的建立和維持都是靠Hello包完成的，一般Hello包以周期性的規律發送。鄰接關系的建立可分為4個階段：

鄰居發現：發現直連鏈路上的OSPF路由器，建立雙向關系。

協商主從關系：交換LSA摘要信息。

數據庫同步：請求和發送完整的LSA信息。

進入完全鄰接（full adjacency）階段。

OSPF路由器狀態

OSPF路由器在進入完全鄰接階段之前，通常要經歷幾個狀態:

Down: 初始化狀態

Init: 收到了Hello包，但是雙向通信還沒有建立起來

Two-way: 雙向會話建立

ExStart: 信息交換初始態，本地路由器和鄰居間建立主從關系，向鄰居發送數據庫描述包（DBD）

Exchange: 信息交換狀態，向鄰居發送LSR用于請求新的LSA

Loading: 信息加載狀態，本地路由器向鄰居發送LSR用于請求新的LSA

Full: 完全鄰接狀態,這種鄰接出現在Router LSA和Network LSA中

以OSPF為代表的鏈路狀態路由協議，我們將工作原理總結如下：

每臺路由器通過使用Hello報文與它的鄰居之間建立鄰接關系；

每臺路由器向每個鄰居發送鏈路狀態通告(LSA)，也叫鏈路狀態報文(LSP)。每個鄰居在收到LSP之后，還要向它的鄰居轉發這些LSP(OSPF泛洪)；

每臺路由器要在數據庫中保存一份它所收到的LSA的備份，所有路由器的數據庫應該相同；

依照拓撲數據庫每臺路由器使用Dijkstra算法（SPF算法）計算出到每個網絡的最短路徑，并將結果輸出到路由選擇表中。

這正是：

尋找鄰居說哈嘍，

鄰接關系建從頭，

更新鏈路數據庫，

最短路徑算路由。