OSPF將整個OSPF域劃分為多個區(qū)域，區(qū)域內(nèi)部通過拓撲信息計算路由，區(qū)域間傳遞路由信息，實現(xiàn)全網(wǎng)可達。OSPF防環(huán)機制主要是體現(xiàn)在域內(nèi)防環(huán)和域間防環(huán)。

一、域間防環(huán)

• OSPF的星型拓撲劃分規(guī)則實際上就是一種防環(huán)手段。OSPF要求所有的非0區(qū)域必須與骨干區(qū)域直接相連，區(qū)域間路由需經(jīng)由骨干區(qū)域中轉(zhuǎn)。OSPF要求所有的非0區(qū)域必須與骨干區(qū)域直接相連， 區(qū)域間（ Inter- - Area Route ）路由需經(jīng)由骨干區(qū)域中轉(zhuǎn)。這個要求使得區(qū)域間的路由傳遞不能發(fā)生在兩個非0的區(qū)域之間，這在很大程度上規(guī)避了區(qū)域間路由環(huán)路的發(fā)生，也使得OSPF的區(qū)域架構(gòu)在邏輯上形成了一個類似星型的拓撲，如下圖所示。
  

• ABR從非骨干區(qū)域收到的Type-3 LSA不能用于區(qū)域間路由的計算。當一臺 ABR 在非 Area0 的區(qū)域中收到 Type- - 3 LSA 時，雖然它會將其裝載進 LSDB ，但是該路由器不會使用這些 Type- - 3 LSA 進行路由計算，當然它更不會將這些 Type- - 3 LSA 再注入回Area0 中。
  

• 區(qū)域之間存在水平分割機制，從某個區(qū)域?qū)W到的路由信息不會再通告到這個區(qū)域，這和距離適量協(xié)議的水平分割相似，區(qū)域水平分割可以概括為：從此區(qū)域出，不進此區(qū)域。
  

二、域內(nèi)防環(huán)

OSPF基于一類二類LSA的洪泛收集區(qū)域內(nèi)的拓撲信息，將這些拓撲信息轉(zhuǎn)化為有向圖，再用SPF算法將有向圖轉(zhuǎn)化為最短路徑樹，而樹形結(jié)構(gòu)是無環(huán)的，OSPF最后依據(jù)樹形結(jié)構(gòu)將路由加載到路由表中。

有向圖轉(zhuǎn)化

一類LSA描述了某個設(shè)備的接口信息，二類LSA只是一類LSA對MA網(wǎng)絡(luò)的補充，通過查看一二類LSA可以畫出單區(qū)域的有向圖。

1、有向圖的畫法

• 一類LSA中有四種接口類型，這里我們不考慮virtual類型

Type	Link ID	Data
p-2-p	鄰居的RID	該網(wǎng)段上本地接口的IP地址
TransNet	DR的接口的IP地址	該網(wǎng)段上本地接口的IP地址
StubNet	該Stub網(wǎng)段的IP網(wǎng)絡(luò)地址	該網(wǎng)段的網(wǎng)路掩碼
Virtual	虛連接鄰居的RID	去往該虛連接的本地接口IP

• Stub網(wǎng)段表示該網(wǎng)段只有數(shù)據(jù)入口，例如一個Loopback接口就是一個Stub網(wǎng)段。轉(zhuǎn)化為有向圖時路由器為一個圈，stub網(wǎng)段也是一個圈，然后再畫一條路由器指向stub網(wǎng)段的箭頭，箭頭上添上該接口的開銷值，表示路由器到該網(wǎng)段的需要的開銷值。
  描述拓撲結(jié)構(gòu)——路由器節(jié)點和Stub網(wǎng)段
  
• Transit網(wǎng)段即一個MA網(wǎng)段，從路由器到所連Transit網(wǎng)段的開銷值就是連接到這個網(wǎng)段的接口所配
  置的開銷值。從一個Transit網(wǎng)段到連接到這個網(wǎng)段的路由器的開銷為0。下圖的N1也被稱為偽節(jié)點。
  描述拓撲結(jié)構(gòu)——Transit網(wǎng)段
  

在描述點到點接口的Router-LSA中：
1、通告一個到鄰居路由器的點到點鏈接，Link ID設(shè)置為對端的Router
ID，Data設(shè)置為本地接口的IP地址；
2、 通告一個到該點到點網(wǎng)段的Stub連接，Link ID設(shè)置為該點到點網(wǎng)段
的網(wǎng)絡(luò)號，Data設(shè)置為該點到點網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)掩碼；
3、上述兩個連接的Cost值均為該點到點接口上的Cost值。

• 一類LSA在描述p2p網(wǎng)絡(luò)時，由于點到點鏈路兩端接口的網(wǎng)絡(luò)號可能不一致，所以需要有兩個link對其描述。
• 兩接口處于不同網(wǎng)段的點到點網(wǎng)段的規(guī)則如下：兩臺路由器經(jīng)由兩條有向線段直接相連，每個方向一條。兩個接口的網(wǎng)段被表示成Stub網(wǎng)段。每個路由器通告一個Stub連接到該路由器所連的網(wǎng)段
  描述拓撲結(jié)構(gòu)——點對點網(wǎng)段
  
• 兩接口處于同一網(wǎng)段的點到點網(wǎng)段的規(guī)則如下：兩臺路由器經(jīng)由兩條有向線段直接相連，每個方向一條。連接兩個接口的網(wǎng)段被表示成Stub網(wǎng)段。
  描述點對點網(wǎng)段
  

2、示例：

計算最短路徑樹——物理拓撲

由LSDB描述的有向圖

三、SPF算法

SPF算法每一個路由器都將自己作為根（ROOT）來計算其到每一個目的地路由器的距離，每一個路由器根據(jù)一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫會計算出路由域的拓撲結(jié)構(gòu)圖，該結(jié)構(gòu)圖類似于一棵樹，在SPF算法中，被稱為最短路徑樹。OSPF計算階段分為兩個階段：

第一階段	計算Transit節(jié)點，忽略Stub節(jié)點，生成一個最短路徑樹
第二階段	只計算Stub節(jié)點，將Stub網(wǎng)段掛到最短路徑樹上去

計算過程中首先初始化最短路徑樹，RTA將自己做為根節(jié)點添加到最短路徑樹上

• RTA將自己添加到最短路徑樹上之后，檢查自己生成的Router-LSA，對于該LSA中所描述的每一個連接，如果不是一個Stub連接，就把該連接添加到候選列表中，端點ID為Link ID，到根端點的開銷為LSA中描述的Metric值。本例中，添加端點4.4.4.4和2.2.2.2。
  
• 將候選列表中到根端點開銷最小的端點移到最短路徑樹上
  
  
• 當有新節(jié)點添加到最短路徑樹上的時候，則檢查LS ID為新節(jié)點的link-idID的LSA，本例中檢查LS ID為2.2.2.2的LSA。
  如果LSA中所描述的連接的Link ID在最短路徑樹上已經(jīng)存在，則忽略該連接。本例中，Link ID為1.1.1.1的連接被忽略，只有10.3.1.1的連接被添加到候選列表中。到根端點的開銷設(shè)置為此連接的Metric值（本例中此連接的Metric值為1）與父端點（本例中此連接的父端點為2.2.2.2）到根端點的開銷（本例中此開銷值為48）之和。
  
  將候選列表中到根端點的開銷最小的端點移動到最短路徑樹上，本例中，將10.3.1.1移到最短路徑樹上。
  
  
• 檢查LS ID為最新添加節(jié)點的端點ID的LSA，本例中檢查LS ID為10.3.1.1的LSA。
  在所描述的連接中，忽略2.2.2.2，將3.3.3.3和4.4.4.4添加到候選列表中。從Transit網(wǎng)段到所連路由器的開銷為0。如果在候選列表中出現(xiàn)兩個端點ID一樣但是到根端點的開銷不一樣的端點，則刪除到根端點的開銷大的端點。
  
  將候選列表中到根端點的開銷最小的端點移動到最短路徑樹上，本例中，將3.3.3.3移到最短路徑樹上。
  
  
• 檢查LS ID為最新添加節(jié)點的端點ID的LSA，本例中檢查LS ID為3.3.3.3的LSA。
  本例中，沒有新端點被添加到候選列表中。
  
• 將候選列表中到根端點的開銷最小的端點移動到最短路徑樹上，本例中，將4.4.4.4移到最短路徑樹上。
  
  
• 檢查LS ID為最新添加節(jié)點的端點ID的LSA，本例中檢查LS ID為4.4.4.4的LSA。
  本例中，沒有新端點被添加到候選列表中。如果在此時候選列表為空，則計算最短路徑樹的第一階段結(jié)束。
  
• 檢查每個路由器端點的Router-LSA，計算Stub網(wǎng)段。
  本例中，首先檢查RTA的Router-LSA，共有三個Stub網(wǎng)段。