链路状态路由（OSPF）

OSPF 概述

• 链路状态协议：每个路由器知道完整的网络拓扑。
• 度量：链路代价（与带宽成反比）。
• 更新方式：触发式更新（链路变化时立即发送）。
• 算法：Dijkstra 最短路径算法。
• 适用范围：大型网络（AS 内部，IGP）。

与 RIP 的关键区别

步骤

1. 发现邻居：发送 Hello 报文，建立邻居关系
2. 交换链路状态通告（LSA）：
   - 每个路由器广播自己的链路状态（邻居、代价）
   - 使用泛洪法（Flooding）发送给所有路由器
3. 建立链路状态数据库（LSDB）：
   - 所有路由器的 LSA 汇总
   - 每个路由器有相同的 LSDB（全局视图）
4. 计算最短路径树：
   - 以自己为根，用 Dijkstra 算法计算到所有目的的最短路径
   - 结果写入路由表

Dijkstra 算法

初始化：
- 源节点距离=0，其他节点距离=∞
- 所有节点未确定

循环：
1. 选择未确定节点中距离最小的节点 u
2. 将 u 标记为已确定
3. 更新 u 的所有邻居 v 的距离：
   如果 d(u) + cost(u,v) < d(v)
   则 d(v) = d(u) + cost(u,v)
4. 重复直到所有节点都确定

LSA 类型

泛洪过程

路由器 R1 的链路变化：
R1 → 生成新 LSA → 泛洪给所有邻居
邻居收到 → 更新 LSDB → 继续泛洪给其他邻居
...直到所有路由器都收到

序列号机制：防止旧 LSA 覆盖新 LSA
老化机制：LSA 有最大生存时间

为什么需要区域

大规模网络中 LSDB 太大，泛洪开销大
解决方案：将网络划分为多个区域（Area）

Area 0 是骨干区域，所有区域必须连接到 Area 0

区域的好处

• 减少 LSA 泛洪范围。
• 减小 LSDB 大小。
• 加速 SPF 计算。
• 提高网络稳定性。