14
8
RT7
20
14
表5：由路由器公告到區(qū)域1的目的地
這些信息使區(qū)域1中的內(nèi)部路由器，如RT1，可以智能地選擇區(qū)域邊界路由器。路由器RT1將使用RT4和網(wǎng)絡(luò)N6通信，使用RT3和網(wǎng)絡(luò)N10通信，將在這兩者間負(fù)載平衡地和網(wǎng)絡(luò)N8通信。
重復(fù)這種邏輯，路由器RT1能決定通過RT5和RT7和目的地在另一個自治系統(tǒng)通信（N12－N15的網(wǎng)絡(luò)）。
路由器RT6和RT10之間線路的故障會引起主干斷路。在路由器RT7和RT10之間配置另一個虛連接可以給主干提供更在上述故障時的連通。在路由器RT7和RT10之間的虛連接了可在第三區(qū)域（包含N9）和路由器RT7之間允許更短的路徑，可以向外部網(wǎng)絡(luò)N12公告一條更好的路由。

3．5  支持IP子網(wǎng)
OSPF在公告路由時會附加IP地址的掩碼，這個掩碼指示特定路由所對就的地址范圍。如匯總公告目的地址為128.185.0.0的掩碼為0XFFFF0000準(zhǔn)確描述了一個到目的地址128.185.0.0－128.185.255.255集的路由。同樣，主機(jī)路由總是使用0XFFFFFFFF做為掩碼，表示只有一個目的地址。
目的地址帶有掩碼的每一條公告使實(shí)現(xiàn)通常稱為可變條子網(wǎng)掩碼成為可能。這意味道單一的A、B和C類IP地址可以被分為不同尺寸的多個網(wǎng)絡(luò)。如網(wǎng)絡(luò)128.185.0.0可被分為64個可變尺寸的子網(wǎng)：16個大小為4K的子網(wǎng)，16個大小為256的子網(wǎng)，32個大小為8的子網(wǎng)，下表為一些用此掩碼的網(wǎng)絡(luò)地址：
網(wǎng)址
IP地址掩碼
子網(wǎng)大小
128.185.16.0
0XFFFFF000
4K
128.185.1.0
0XFFFFFF00
256
128.185.0.8
0XFFFFFFF8
8
有多種方法來劃分A、B和C類網(wǎng)絡(luò)為可變大小的子網(wǎng)，講解這些方法已超出本規(guī)范的范圍，本文給出以政提示：當(dāng)一個IP包被傳輸時，總是傳到和包目的地址最佳匹配的網(wǎng)絡(luò)。這個最佳匹配和最長或最多細(xì)節(jié)匹配是同義的。如缺省路由地址為0.0.0.0，掩碼為0XFFFFFFFF表示所有的IP地址，但和其它匹配相比細(xì)節(jié)最少。帶子網(wǎng)掩碼對任何目的IP地址的最佳匹配都沒有二義性。
OSPF區(qū)域的概念模型是在IP子網(wǎng)之后，OSPF區(qū)域是網(wǎng)絡(luò)集合的松散定義。實(shí)際上，OSPF區(qū)域是指定的一系列地址范圍（細(xì)節(jié)參見C.2節(jié)）。每個地址范圍定義為一對[地址，掩碼]。多個單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)可以包含在一個單獨(dú)的地址范圍內(nèi)，就像一個子網(wǎng)可以包含多個單獨(dú)的子網(wǎng)一樣。區(qū)域邊界路由器合并區(qū)域的范圍（分發(fā)到主干）對每個地址范圍公告一條路由。路由的代價為在特定范圍內(nèi)到任意網(wǎng)絡(luò)的最小代價。
例如，一個IP子網(wǎng)可以配置為一個OSPF區(qū)域。這樣，這個區(qū)域?qū)⒅欢x一個地址范圍：對于A、B和C類網(wǎng)絡(luò)使用其自然IP掩碼。在區(qū)域內(nèi)，可定義任意數(shù)量的變長子網(wǎng)，對區(qū)域外，對整個子網(wǎng)只向外分發(fā)一條路由，根本上隱蔽了網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)化的事實(shí)。這條路由的代價取子網(wǎng)組件中代價最小的值。

3．6  區(qū)域分割
OSPF不會自動修復(fù)分割的區(qū)域。當(dāng)一個區(qū)域被分割時，每個組件簡單成為一個獨(dú)立的區(qū)域。主干在新區(qū)域間形成路由，一些在分割前區(qū)域內(nèi)的路由現(xiàn)在將需要區(qū)域間的路由了。
在上一節(jié)中，一個區(qū)域是一系列地址范圍的描述，任何一個特定的地址范圍在區(qū)域分割時必須保持為單獨(dú)的組件。這樣使得區(qū)域組成可匯總到主干。當(dāng)然，主干自己是不能被分割的，如果那樣做的話，自治系統(tǒng)的部分區(qū)域?qū)⒆兊貌豢傻竭_(dá)。
另一種考慮區(qū)域分割的方法是年第2章中對自治系統(tǒng)介紹的圖形。區(qū)域ID號可被圖形端點(diǎn)的顏色標(biāo)示。每個圖形的端點(diǎn)連接一個網(wǎng)絡(luò)，或者是一個點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，這樣端點(diǎn)用顏色標(biāo)示著網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域ID值。
一組端點(diǎn)，用同一種顏色表示，有矢量線相連，表示一個網(wǎng)絡(luò)。如果一個自治系統(tǒng)的拓樸是完整的，圖形中將有多種顏色，每種表示不同的區(qū)域ID。
當(dāng)自治系統(tǒng)的拓樸改變時，區(qū)域中的一個可能會被分割，自治系統(tǒng)的圖形中將有相同顏色的多個區(qū)域（區(qū)域ID），自治系統(tǒng)的路由將繼續(xù)有效，直到這些相同顏色的區(qū)域被單個主干相連接。

4．功能匯總
每個區(qū)域運(yùn)行一份獨(dú)立的基本路由算法。路由器到多個區(qū)域的接口將運(yùn)行多份基本算法的拷貝。結(jié)基本算法作如如下匯總：
當(dāng)一個路由器啟動時，第一步初始化路由協(xié)議的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，接著路由器等待接口功能的低層協(xié)議的指示信息。
路由器接著使用Hello協(xié)議獲得鄰居，路由器向它的鄰居發(fā)送和接收Hello包。在廣播網(wǎng)絡(luò)，路由器使用組播地址發(fā)送Hello包，動態(tài)檢查鄰近路由器。在多路訪問網(wǎng)絡(luò)，Hello協(xié)議使用網(wǎng)絡(luò)選出的指定路由器。
路由器使用它最新收到的鄰居信息生成鄰接表，拓樸數(shù)據(jù)庫在鄰接路由器間同步生成。在多路訪問網(wǎng)絡(luò)，指定路由器確定哪個路由器作為鄰接。
鄰接控制路由協(xié)議包的發(fā)送，路由協(xié)議包只在鄰接路由器上發(fā)送和接收。一個路由器的鄰接被它的連接狀態(tài)公告的內(nèi)容面改變。在鄰接和連接狀態(tài)之間的關(guān)系允許協(xié)議適時地檢測無效的路由器。
連接狀態(tài)公告將在整個區(qū)域內(nèi)傳播。這種傳播算法的可造靠的，確保一個區(qū)域內(nèi)的所有路由器有相同的拓樸數(shù)據(jù)庫。這個數(shù)據(jù)庫包含從屬于這個區(qū)域內(nèi)每個路由器收到的連接狀態(tài)公告的集合。從這個數(shù)據(jù)庫中，每個路由器依自己為根，計算一份最短路徑樹，這個最短路徑樹即為協(xié)議的路由表。

4.1 區(qū)域間路由
前一節(jié)描述了在單一區(qū)域內(nèi)的協(xié)議操作，對于區(qū)域內(nèi)路由，沒有其它相關(guān)的路由信息。為了能路由到區(qū)域外的目的地址，區(qū)域邊界路由器在區(qū)域中加入了附加的路由信息，這個附加的路由信息是自治系統(tǒng)中其余部分的拓樸精華。
這個精華的來源為：每個區(qū)域邊界路由器被定義連接到主干，每個區(qū)域邊界路由器匯總它所連接的區(qū)域拓樸信息后傳輸?shù)街鞲?，?dāng)然也傳到其它區(qū)域邊界路由器。這樣區(qū)域邊界路由器就有了關(guān)于主干的完整的拓樸信息，并且從每一個其它區(qū)域邊界路由器得到區(qū)域匯總。根據(jù)這些信息，路由器就可計算出不含它所連接的區(qū)域的所有目的地址的路徑。路由器接著將這些路徑公告到它所連接的區(qū)域，這使得區(qū)域內(nèi)的路由器在往區(qū)域外的目的地址傳輸時使用最好的出口路由器。

4.2 自治系統(tǒng)外部路由器
有關(guān)于其它自治系統(tǒng)信息的路由器可以把這個信息在整個自治系統(tǒng)中傳輸。這些路由被逐字分發(fā)到每個參與的路由器。
為了利用這些信息，在整個自治系統(tǒng)內(nèi)到路徑連接的所有的路由器都必須知道這些外部驅(qū)動信息。因為這個原因，區(qū)域邊界路由器匯總了這些自治系統(tǒng)邊界路由器的位置。

4.3 路由協(xié)議包
OSPF協(xié)議直接在IP上運(yùn)行，使用IP協(xié)議89。OSPF不提供顯式的分塊和組合支持。當(dāng)必須要分塊時，IP分塊和組合被使用。OSPF協(xié)議包已設(shè)計為將大的協(xié)議包可以按一般方式分為若干個小的協(xié)議包。這是被推薦的慣例；IP分塊在可能情況下都會避免使用。
路由協(xié)議包在傳輸時IP的服務(wù)類型（TOS）字段總是設(shè)為0。在可能情況下，當(dāng)同時傳送和接收時，路由協(xié)議包的優(yōu)先權(quán)應(yīng)高于普通IP數(shù)據(jù)包。作為實(shí)現(xiàn)的輔助，OSPF協(xié)議包應(yīng)當(dāng)在互聯(lián)網(wǎng)控制數(shù)值中有自己的IP優(yōu)先級字段（參見RFC791）。
所有的OSPF協(xié)議包共享一個普通的協(xié)議包頭，在附錄A中描述。OSPF定義如下的包類型，他們的格式也將在附錄A的描述。
OSPF的Hello協(xié)議使用Hello包去發(fā)現(xiàn)和管理鄰接關(guān)系。數(shù)據(jù)庫描述和連接狀態(tài)請求包用來生成鄰接表。OSPF的可靠更新機(jī)制是告連接狀態(tài)更新和連接狀態(tài)確認(rèn)包實(shí)現(xiàn)的。
類型
包名字
協(xié)議功能
1
Hello
發(fā)現(xiàn)／管理鄰居
2
數(shù)據(jù)庫描述
匯總數(shù)據(jù)庫內(nèi)容
3
連接狀態(tài)請求
數(shù)據(jù)庫下載
4
連接狀態(tài)更新
數(shù)據(jù)庫更新
5
連接狀態(tài)確認(rèn)
回復(fù)確認(rèn)
每個連接狀態(tài)更新包帶著距組織點(diǎn)一跳距離的新連接狀態(tài)集合的公告，單個連接狀態(tài)更新包會包含多個路由器的連接狀態(tài)公告。每個公告標(biāo)示有組織路由器的ID值和連接狀態(tài)內(nèi)容的檢查和。一個連接狀態(tài)公告可能是四種類型的一種，將拓樸數(shù)據(jù)庫分為四類：

路由器連接公告：由所有路由器組織，這種公告描述了一個區(qū)域內(nèi)路由器的接口狀態(tài)，只傳輸?shù)絾蝹€區(qū)域中。

網(wǎng)絡(luò)連接公告：由廣播網(wǎng)絡(luò)組織，這種公告包含連接到網(wǎng)絡(luò)的一系列路由器，只傳輸?shù)絾蝹€區(qū)域中。

匯總連接公告：由區(qū)域邊界路由器組織，傳播到相連接的區(qū)域。描述到外區(qū)域的一條路由，但還是在自治系統(tǒng)內(nèi)。（如區(qū)域間路由器）

自治系統(tǒng)外部連接公告：由自治系統(tǒng)邊界路由器組織，傳播到整個自治系統(tǒng)。由目的地為另一個自治系統(tǒng)的路由組成。
如上所述，OSPF路由包（除Hello包）僅在鄰接中傳輸。即總味著所有協(xié)議包只傳輸一個IP跳數(shù)，除了在虛擬鄰接上傳輸?shù)陌＿@些OSPF協(xié)議包的IP源地址是一個路由器鄰接的端點(diǎn)，目的地址是另一個鄰接的端點(diǎn)或IP組播地址。

4.4  基本實(shí)現(xiàn)要求
實(shí)現(xiàn)OSPF需要下列系統(tǒng)支持幾條：

計時器：需要兩種不同類型的計時器，第一種稱為單發(fā)計時器，一次點(diǎn)火，引發(fā)處理協(xié)議動作。第二種稱為間隔計時器，在連續(xù)的時間間隔點(diǎn)火，用于在定期的時間間隔內(nèi)傳輸包，一個很好的例子就是定期廣播的Hello包（在廣播網(wǎng)絡(luò)）。這兩種計時器的精度要求均為秒。

IP組播：某些OSPF包使用IP組播。支持發(fā)送和接收IP組播，需要適當(dāng)?shù)牡蛯訁f(xié)議支持。這些IP組播包的傳輸不會超過一跳。關(guān)于IP組播參見RFC1112。

低層協(xié)議支持：低層協(xié)議在這里是指網(wǎng)絡(luò)訪問協(xié)議，如以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層。網(wǎng)絡(luò)接口在線或不在線的標(biāo)識應(yīng)能通過低層協(xié)議傳給OSPF，如在以太網(wǎng)上當(dāng)以太網(wǎng)的收發(fā)器電纜沒有插入時應(yīng)給出相就的數(shù)值。

無廣播低層協(xié)議支持：無廣播網(wǎng)絡(luò)是多路訪問網(wǎng)絡(luò)，如X.25共同數(shù)據(jù)網(wǎng)（PDN）。在這些網(wǎng)絡(luò)，在企圖向一個已死亡或不存在的路由器發(fā)送OSPF信息時Hello包必須能向OSPF提供輔助的標(biāo)識。如在公共數(shù)據(jù)網(wǎng)一個死亡的路由器在X.25接收到標(biāo)識后將可能的原因及診斷清楚地將這些信息傳給OSPF。

處理簡單的列表：大部分術(shù)語描述的OSPF功能是對連接狀態(tài)公告列表的處理。如公告一直傳送到從鄰居的路由器收到確認(rèn)列表為止。在很多這些表中教師都會有公告的細(xì)節(jié)，要實(shí)現(xiàn)OSPF需要能夠管理這些表，在必要時增加和刪除公告的組成。

任務(wù)支持：在本規(guī)范中描述的特定的過程會調(diào)用其它的過程，同時，在本過程執(zhí)行完畢之前，那些過程應(yīng)當(dāng)在線執(zhí)行，這用文字執(zhí)行（execute）表示。另一種情況，僅當(dāng)當(dāng)前過程執(zhí)行完成后其它過程才能執(zhí)行，這用文字調(diào)度（schedule）表示。

5.  協(xié)議數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
在本規(guī)范中對OSPF協(xié)議在操作時的多種協(xié)議數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作了描述，下面為經(jīng)過精減的上層OSPF數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，需要被初始化的作了注明，區(qū)域、OSPF接口和鄰接及和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有關(guān)聯(lián)的內(nèi)容將在規(guī)范的后面作解釋。

路由器ID：一個32位數(shù)，在自治系統(tǒng)中唯一標(biāo)識一個路由器。一種可能的實(shí)施策略為使用屬于路由器接口的最小的IP地址。

區(qū)域結(jié)構(gòu)指針：和路由器相聯(lián)結(jié)的每個區(qū)域都有自己的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述了基本算法的工作。記住每個區(qū)域運(yùn)行獨(dú)立的一份基本算法拷貝。

主干結(jié)構(gòu)指針：把主干作為一個區(qū)域時的基本算法操作。基本這種原因主干表示成一個區(qū)域結(jié)構(gòu)。

虛擬連接配置：將路由器作為一個端點(diǎn)進(jìn)行虛擬連接配置，這個路由器自己必須是一個區(qū)域邊界路由器。虛擬連接在另一端用路由器的ID號標(biāo)識――另一個區(qū)域邊界路由器。虛擬連接是主干的一部分，就像是一條建立在兩個路由器之間的無編號點(diǎn)對點(diǎn)連接網(wǎng)絡(luò)。一個虛擬連接使用它穿過區(qū)域的區(qū)域內(nèi)部路由來傳輸包，通過在穿過區(qū)域建立的最短路徑樹決定虛擬連接的連通和斷開。

外部路由列表：目的地為自治系統(tǒng)外部的路由，通過其它路由協(xié)議（如外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議）直接得到或通過配置信息，或兩者的結(jié)合（如由OSPF配置的尺度公告的外部動態(tài)信息）。擁有這些外部路由信息的路由器稱為自治系統(tǒng)邊界路由器，路由器將從自治系統(tǒng)外部的連接公告得到的這些路由再公告到整個自治系統(tǒng)。

自治系統(tǒng)外部連接公告列表：拓樸數(shù)據(jù)庫的一部分。由自治系統(tǒng)邊界路由器生成。他們組成到自治系統(tǒng)外部的目的地路由。注意，路由器自己是一個自治系統(tǒng)邊界路由器，則這些自治系統(tǒng)外部連接公告中的一部分是它自己組織的。

路由表：由拓樸數(shù)據(jù)庫生成，每個可到達(dá)的路由表示為一個代價和一組路徑。一個路徑用它的類型和下一跳表示。更多的信息參見第11節(jié)。

圖9顯示一個典型的路由器的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)匯集，路由器為RT10，取自于圖6。注意路由器RT10和RT11之間有一個虛擬連接，區(qū)域2為連接的穿過區(qū)域，在圖9中用虛線表示。當(dāng)虛擬連接激活時，通過區(qū)域2構(gòu)造的最短路徑樹，它成為主干的一個接口（見圖9中的兩個主干接口）。
圖9：路由器RT10的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
6.  區(qū)域數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
區(qū)域數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含所有用來運(yùn)行基本路由算法的信息，每個區(qū)域管理自己的拓樸數(shù)據(jù)庫，路由器接口和鄰接都屬于單個區(qū)域。
主干有區(qū)域的所有屬性，基于這個原因它也用區(qū)域數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示。但要注意結(jié)構(gòu)中的一些項目在應(yīng)用時主干和區(qū)域的不同性。
區(qū)域拓樸（或連接狀態(tài)）數(shù)據(jù)庫由路由器的連接、網(wǎng)絡(luò)的連接和區(qū)域路由器組織的公告匯總連接匯集成。這個信息只在單個區(qū)域內(nèi)傳播。自治系統(tǒng)外部公告列表也作為每個區(qū)域拓樸數(shù)據(jù)庫的一部分。

區(qū)域ID：一個標(biāo)識區(qū)域的32位數(shù)。0保留為主干的區(qū)域ID號。如果指派子網(wǎng)作為獨(dú)立的區(qū)域，則IP網(wǎng)絡(luò)地址可用作區(qū)域ID號。

組件地址范圍列表：這些地址范圍定義了區(qū)域，每個地址范圍描述為一對[地址，掩碼]，區(qū)域內(nèi)每個網(wǎng)絡(luò)指定的地址范圍就落于上述定義中（但地址范圍不允許重復(fù)）。作為一個例子，如果一個IP子網(wǎng)將成為一個單獨(dú)的OSPF區(qū)域，則這個區(qū)域由單個地址范圍組成，一個IP地址和它的自然掩碼（A、B和C類網(wǎng)絡(luò)）。

路由器關(guān)聯(lián)接口：路由器的接口連接到區(qū)域，一個路由器的接口屬于一個且僅能屬于一個區(qū)域（或主干）。對于主干的結(jié)構(gòu)，這個列表還包含虛擬鄰接。一個虛擬鄰接是另一端路由器的ID值，代價為在這兩個路由器作為內(nèi)部區(qū)域路由器時的代價。

路由器連接公告列表：路由器連接公告由區(qū)域中的每個路由器生成。它描述了路由器的接口到區(qū)域的狀態(tài)。

網(wǎng)絡(luò)連接公告列表：一個網(wǎng)絡(luò)連接公告是由在區(qū)域中每個穿過多路訪問網(wǎng)絡(luò)生成。它描述了連接到網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前路由器的集合。

連接公告匯總列表：連接公告匯總由區(qū)域的區(qū)域邊界路由器組織，它描述了到自治系統(tǒng)內(nèi)部，即區(qū)域外部的目的地址的路由。

最短路徑樹：區(qū)域內(nèi)的最短路徑樹，路由器自己作為根得出。使用Dijkstra算法從收集的路由器連接和網(wǎng)絡(luò)連接中得出。

認(rèn)證類型：在一個區(qū)域內(nèi)使用的認(rèn)證類型。認(rèn)證類型在附錄E中定義。所有OSPF包交換都是認(rèn)證的。不同的區(qū)域可使用不同的認(rèn)證計劃。

如無特別說明，本文檔的余下章節(jié)都是針對單個區(qū)域的協(xié)議操作。

7.  生成鄰接
OSPF在相鄰的路由器間生成鄰接的目的是交換路由信息，但并不是每兩個相鄰的路由器都會成為鄰接，本節(jié)包含生成鄰接的一般性內(nèi)容，更深的細(xì)節(jié)見第10章。