OSPF与RIP协议

OSPF（Open Shortest Path First，开放最短路径优先）是一个用于IP网络的链路状态路由协议，属于IGP（内部网关协议），适用于企业和运营商的大规模网络环境。OSPF通过计算最短路径来选择路由，并且能有效地处理大规模网络的拓扑结构。

开始介绍OSPF前，先介绍一下RIP的缺点：

RIP 可能会造成流量瓶颈，因为它每 30 秒广播一次更新，由于 RIP 中的任何路由更新都会占用大量带宽
RIP 的跳数限制为 15 跳，因此超出该距离的任何路由器都被视为无穷大，因此无法访问。
收敛速度很慢，当任何链接出现故障时，选择替代路线需要花费大量时间。
RIP 不支持同一路由上的多条路径，这可能会产生更多的路由环路，使用固定跳数度量来选择最佳路由时，根据实时数据比较路由时，RIP 无法工作，由于重复的过程，这会导致数据包丢失和网络操作过载。

为了克服RIP在大规模网络中的缺点，OSPF作为链路状态路由协议，提供了一些关键优势

OSPF通过使用链路状态协议和Dijkstra算法，提供了灵活、扩展性强且快速收敛的路由方案。以下是它的一些核心特点

链路状态协议： OSPF通过了解网络中每条链路的状态来构建路由表。每个路由器会生成链路状态广告（LSA），向邻居通告自己知道的网络拓扑信息。所有路由器的LSA集合构成了全网的链路状态数据库（LSDB），通过这个数据库，每个路由器都能计算出整个网络的最短路径。
基于SPF算法：每个路由器从自身出发，构建一棵最短路径树，树的叶子节点是网络中的目的地。
无类路由（CIDR）和VLSM支持： OSPF支持可变长子网掩码（VLSM），这允许网络管理员灵活地划分子网和进行地址规划。
区域化设计：为了提高可扩展性，OSPF引入了区域（Area）的概念。OSPF区域化设计有助于降低大型网络中路由器的负担，减少每个路由器所需处理的路由信息量。所有区域通过一个主区域（Area 0，也称为骨干区域）相互连接。
链路状态广告（LSA）：每个OSPF路由器都会生成LSA，通告自己知道的链路信息。LSA通过洪泛（flooding）方式传播，确保所有路由器拥有一致的拓扑视图。
收敛速度快：由于OSPF是链路状态协议，拓扑变化（如链路断开）能快速被其他路由器感知，进而重新计算路由，实现快速收敛。

建立邻居关系：当OSPF路由器启动时，它会向网络中的其他OSPF路由器发送Hello包，探测邻居。如果相互的Hello包信息匹配（如区域ID、Hello时间间隔等），路由器之间将建立邻居关系。
选举DR/BDR：在多播网络（如以太网）中，OSPF会选举一个**指定路由器（DR, Designated Router）**和**备份指定路由器（BDR, Backup Designated Router）**。DR负责与所有其他路由器交换LSA，以减少网络中的冗余LSA传播。
链路状态信息传播：一旦建立邻居关系，路由器将彼此交换LSA，构建整个网络的拓扑数据库。路由器定期通过发送LSA来维护其链路状态的更新。
路由计算：每个路由器都会根据LSDB，使用SPF算法计算最短路径树，并生成路由表。SPF算法通过从源路由器开始，计算到达每个目的地的最短路径。
路由器更新：当网络拓扑发生变化（如链路断开或新增路由器），路由器会发送更新的LSA，触发其他路由器重新计算最短路径树，快速适应新的网络状态。