OSPF路由协议概述，开放式最短路径优先(Open Shortest Path First，OSPF)路由协议是一种基于开放式标准的链路状态路由协议。它的最新记述出现在RFC2328文档中。OSPF中的开放式(Open)表示该协议是向公众开放的非私有的协议。

OSPF路由协议也是一种IGP协议，它只能工作在自治域系统内部，不能跨自治域系统运行。

相对于距离矢量路由协议，OSPF具有收敛时间很短、适用范围更大的优点。

在大型网络或者电信级网络的骨干上，是不能使用距离矢量路由协议的。原因在于距离矢量路由协议的最大度量值影响了它的使用范围;而且该种协议收敛缓慢，无法达到电信运营网络对故障恢复时间的要求;另外，距离矢量路由协议周期性地向邻居发送路由更新，也会占用带宽。而OSPF很好地解决了这些问题。

运行OSPF路由协议的路由器，在刚刚开始工作的时候，首先和相邻的路由器建立邻居关系，形成邻居表，然后互相交换自己所了解的网络拓扑。路由器在没有学习到全部网络的拓扑之前，是不会进行任何路由操作的，因为这时路由表是空的。

只有当路由器学习到了全部网络的拓扑，建立了拓扑表(也称为链路状态数据库)之后，它们会使用最短路径优先(SPF)算法，从拓扑表中计算出路由来。

因为所有运行OSPF路由协议的路由器都维护着相同的拓扑表，路由器可以自己从中计算路由，所以这些路由器之间不必周期性地传递路由更新包，OSPF路由协议的更新是增量的更新。这种更新方式也节省了对网络带宽的消耗。

由OSPF的工作方式，我们可以知道，运行OSPF路由协议的路由器要求有更多的内存和更高效的处理器，以便存储邻居表、拓扑表等数据库和进行路由的计算。虽然OSPF路由协议在刚刚运行的时候，其操作要比距离矢量路由协议复杂，OSPF路由协议的生效可能不如距离矢量路由协议快，但是，OSPF路由协议一旦开始运行，它的优势就体现出来了。

在运行OSPF路由协议的网络里，当网络拓扑发生改变的时候(比如有新的路由器或网段加入网络，或者网络出现了故障，某个网段坏掉了)，这时发现该变化的路由器会向其他路由器发送触发的路由更新包——链路状态更新包(LSU)。在LSU中包含了关于发生变化的网段的信息——链路状态通告(LSA)。接收到该更新包的路由器，会继续向其他路由器发送更新，同时根据LSA中的信息，在拓扑表里重新计算发生变化的网段的路由。

由于没有holddown时间，OSPF路由协议的收敛速度是相当快的，这一点对于大型网络或者电信级网络是非常重要的。OSPF路由协议还有一个重要的特性，就是它可以把一个大型的路由网络进行分级设计，即把一个大型网络分成多个区域，这种特性使OSPF路由协议能够在大规模的路由网络上正常而高效地工作。

在大型路由网络里，往往有成百上千台路由器。如果这些路由器都在一个大的区域里工作，那么每一台路由器都要了解整个网络的所有网段的路由，这些路由器的路由表里的条目可能会有成千上万条。

路由器为每一个数据包做路由时，都不得不在大量的路由信息里寻找适合该数据包的路由条目，路由器对数据包进行路由操作的反应时间势必会延长，从而使路由器的数据包通过率下降。

另外，在一个大的区域里集中了如此多的路由器和链路，出现设备故障和链路故障的概率也会相应增加，而每次故障都会引起整个网络的路由收敛操作。即使是使用如OSPF这样的能够快速收敛的路由协议，频繁的网络收敛一样会使网络的可用性下降。

OSPF路由协议通过使用分级的设计，把整个大型路由网络划分成多个小范围的区域，从而解决了上述问题。

OSPF把大型网络划分为骨干区域和非骨干区域。骨干区域只有一个，并且被固定地称为区域0，所有的非骨干区域都必须和骨干区域相连，如图1所示。



图1 OSPF划分区域的示意图

在每个小区域里，路由器不再去关心其他区域的链路改变，而只关心本区域的链路改变。一个区域的网络拓扑变化，只会引起本区域的网络收敛操作。通过划分区域，网络故障的影响范围被缩小，整个网络不再频繁地进行收敛操作。

在区域与区域的边界处有边界路由器。该路由器负责学习两个区域的路由，而区域内部的路由器只需要使用静态路由或者汇总的路由，把目的地是其他区域的数据包路由给边界路由器，由边界路由器将数据包路由到其他区域，而区域内部的路由器不需要学习其他区域的路由。这样，相对而言，路由器所维护的路由表体积显著减小，路由操作效率提高。

但是，为了达到以上目的，每一个区域的路由都要尽量地进行汇总，这要求进行分级的、体系化的编址，如图2所示。



图2 OSPF要求进行体系化的编址

从图2中我们可以看到，每一个区域里的IP地址，应该尽量地连续分配，这样才能汇总出比较少的路由条目。

由于多区域的OSPF操作比较复杂，CCNA的教学和考试只要求掌握在单个区域里配置OSPF路由协议的技术。本章下面的有关OSPF的内容，都是在OSPF单区域中的操作知识。学会了在单个区域里配置OSPF协议，就为学习在多区域环境中配置OSPF打下了良好的基础。