2 鏈路狀態(tài)路由協(xié)議
2.1 OSPF路由狀態(tài)協(xié)議和分層結(jié)構(gòu)
開(kāi)放最短路徑優(yōu)先協(xié)議（OSPF）是內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議之一，它是針對(duì)路由信息協(xié)議(RIP，routing information protocol)不適用于劇烈變化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境而產(chǎn)生的。同RIP相比，OSPF網(wǎng)絡(luò)的跳數(shù)(hop)沒(méi)有要求，其收斂速度大大快于RIP。OSPF具有三種類型度規(guī)(metric)并可組合，非常有利于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡。OSPF僅在網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)向全網(wǎng)廣播變化的鏈路狀態(tài)(link state)信息，可節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬，這對(duì)于廣域網(wǎng)(WAN)來(lái)說(shuō)尤為重要。OSPF支持變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼(VLSM)，在一個(gè)路由器的不同端口可用不同長(zhǎng)度的子網(wǎng)掩碼，使網(wǎng)絡(luò)IP地址空間分配更靈活。由于OSPF具有上述優(yōu)點(diǎn)，所以在路由協(xié)議的選擇中得到廣泛應(yīng)用。
OSPF路由協(xié)議是一種典型的鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，一般用于同一個(gè)路由域內(nèi)。這里的路由域是指一個(gè)自治系統(tǒng)(AS，autonomous system)，它是一個(gè)通過(guò)統(tǒng)一的路由策略(RP，routing policy)或路由協(xié)議互相交換路由信息的網(wǎng)絡(luò)。
OSPF在一個(gè)AS內(nèi)分層，AS可分為一個(gè)主干區(qū)域(backbone area)和若干區(qū)域，每個(gè)區(qū)域相對(duì)獨(dú)立。區(qū)域內(nèi)路由器采用相同的過(guò)程和算法，鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)也相同，每個(gè)區(qū)域均有一個(gè)唯一的區(qū)域號(hào)，通過(guò)邊緣路由器(BR，border router)/區(qū)域邊緣路由器(ABR,area border router)連入主干區(qū)域。
OSPF路由器按其在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的功能和位置，大致可劃分為以下4種:
(1)內(nèi)部路由器(IR,internal router)：路由器的所有接口都在一個(gè)區(qū)域中，同一區(qū)域中的所有內(nèi)部路由器都有相同的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。
(2邊緣路由器：至少有一個(gè)接口連接到主干區(qū)域0上。
(3)區(qū)域邊緣路由器：與多個(gè)區(qū)域連接的路由器。這些路由器為所連接的每個(gè)區(qū)域維護(hù)獨(dú)立的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。ABR是區(qū)域的出口點(diǎn)，即區(qū)域中的流量必須通過(guò)ABR才能到達(dá)其他區(qū)域，ABR會(huì)對(duì)所連接區(qū)域的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行總結(jié)（summary）。一個(gè)區(qū)域可有一個(gè)或多個(gè)ABR。
(4)自治系統(tǒng)邊緣路由器(ASBR，autonomous system boundary router)：至少有一個(gè)接口連接到外部網(wǎng)絡(luò)(其他AS，如非OSPF網(wǎng)絡(luò))。這些路由器可溝通OSPF與網(wǎng)絡(luò)非OSPF網(wǎng)絡(luò)的信息。
一個(gè)路由器可作為不同類型的路由器，同時(shí)兼任多種任務(wù)。
由此可知，區(qū)域1、區(qū)域2、區(qū)域3分別通過(guò)各自的邊緣路由器接入主千區(qū)域0，主干區(qū)域0可視為一個(gè)特殊區(qū)域，區(qū)域號(hào)標(biāo)識(shí)為0。其它區(qū)域必須物理連接至主干區(qū)域0。當(dāng)然，如果某區(qū)域N不能直接物理連接到主干區(qū)域，則可通過(guò)虛擬鏈路，跨越另一區(qū)域，連接到主干區(qū)域0上。
在該AS中，所有OSPF路由器都維護(hù)一個(gè)相同的信息數(shù)據(jù)庫(kù)(IDB)，它描述AS結(jié)構(gòu)。該數(shù)據(jù)庫(kù)中存放路由域中相應(yīng)鏈路的狀態(tài)信息，OSPF路由器正是通過(guò)IDB計(jì)算出OSPF路由表。作為一種鏈路狀態(tài)的路由協(xié)議，OSPF將鏈路狀態(tài)廣播(LSA，link state advertisement)數(shù)據(jù)包傳送給某一區(qū)域內(nèi)所有的路由器，這一點(diǎn)與距離矢量路由協(xié)議RIP不同。運(yùn)行距離矢量路由協(xié)議RIP的路由器是把部分或全部路電表傳遞給與其相鄰的路由器。在OSPF的鏈路狀態(tài)廣播中包括所有接口信息、所有的度量和其他一些變量。利用OSPF的路由器首先必須收集有關(guān)的鏈路狀態(tài)信息，并根據(jù)一定的算法計(jì)算出到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的最短路徑，而給予距離向量的路由協(xié)議僅向其相鄰路由器發(fā)送有關(guān)路由更新信息。與RIP不同，OSPF把一個(gè)自治系統(tǒng)再劃分為若干區(qū)域，路由選擇方式相應(yīng)有兩種類型：當(dāng)源與目的地在同一區(qū)域時(shí)，采用區(qū)域內(nèi)路由選擇；當(dāng)源和目的地在不同區(qū)域時(shí)，則采用區(qū)域間路由選擇。這樣，大大減少了網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷，增加了網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。當(dāng)一個(gè)區(qū)域內(nèi)的路由器出了故障，不會(huì)影響自治系統(tǒng)內(nèi)其他區(qū)域路由器正常工作，為網(wǎng)絡(luò)管理維護(hù)帶來(lái)方便。
2.2 IS-IS路由協(xié)議
中間系統(tǒng)到中間系統(tǒng)(IS-IS)域內(nèi)路由協(xié)議是路由器的OSI模型表示方法，它用于基于TCP/IP的IP網(wǎng)。IS-IS可很輕易地?cái)U(kuò)展，主要是IPv6。IS-IS體系劃分為兩層：骨千層(L2)和區(qū)域?qū)?L1)，一個(gè)路由器只能屬于一個(gè)區(qū)域。Ll路由器只知道它們本區(qū)域中的拓?fù)洌�去其它區(qū)域的所有流量都送往最近的L2路由器，L2路由器必須組成主干，與OSPF的主干區(qū)域0類似。