计算机网络-OSPF防环机制

## 一、概述
环路其实分为二层环路和三层环路。二层环路就是交换机的MAC地址不断广播泛洪导致的网络故障，三层环路主要是路由的环路，从不同的路径学习到的路由信息导致路径但是又没有有效的抑制从而形成环路。

防环就是通过一些有效的机制进行抑制或者阻断这些环路，防止网络出现故障。

## 二、OSPF域内防环机制
OSPF区域内部的环路主要通过自身的算法机制来抑制，主要是以下这些：

- OSPF协议采用的是链路状态路由选择算法。
- 在同一OSPF区域内，路由器之间通过交互链路状态通知（LSA），使得每台路由器都能够知晓本区域的网络拓扑，并将相关信息存放在自己的链路状态数据库（LSDB）中，最优路由是自己根据LSA计算得来。
- 运行OSPF协议的路由器通过SPF算法，计算出到达各目标结点的最短路径，形成一棵以自身为根的生成树，而这棵生成树是无环的。

![SPF树形结构](/media/202403/2024-03-27_141547_3035480.3207887687283908.png)

## 三、OSPF区域间防环
OSPF区域间路由的传播过程与距离矢量路由协议的路由传播过程非常相似。上节我们已经学习了3类LSA相当于路由在骨干区域和非骨干区域传递，因此在不同区域间就可以出现重复的环路。

![区域间环路](/media/202403/2024-03-27_141604_1845330.6849470328871663.png)

因此OSPF定义了一些机制用于抑制环路发生：

### 3.1 非骨干区域必须与Area0直接相连
OSPF要求所有的非骨干区域必须与Area0直接相连，区域间路由需经由Area0中转。区域间的路由传递不能发生在两个非骨干区域之间，这使得OSPF的区域架构在逻辑上形成了一个类似星型的拓扑。

![非骨干区域必须与Area0直接相连](/media/202403/2024-03-27_141622_5740240.613909312638118.png)

简单理解就是所有区域只能和骨干区域Area0连接，以骨干区域为核心的网状结构，这样就不会出现路由在不同区域间的环路。

### 3.2 ABR不会将描述到达某个区域内网段路由的3类LSA再注入回该区域
就是自身发出去的3类LSA不会再接收回来。

![3类LSA的传播](/media/202403/2024-03-27_141640_8632350.6597008815656764.png)

### 3.3 ABR从非骨干区域收到的3类LSA不能用于区域间路由的计算
一般情况下，骨干区域有且只有一个，如果是链路故障导致骨干区域存在多个或者骨干区域不连续。这个规则其实比较复杂不太好理解，遇到再实际解决即可。

![故障导致的骨干区域不连续](/media/202403/2024-03-27_141659_6233460.9155107352657512.png)

## 四、虚链接
OSPF要求骨干区域必须是连续的，但是并不要求物理上连续，可以使用虚连接使骨干区域在逻辑上连续。

虚连接可以在任意两个ABR上建立，但是要求这两个ABR都有端口连接到一个相同的非骨干区域。

简单讲类似于VPN跨越实际线路建立直连的意思，不建议使用，但是一定要建立使用lookback口建立，在ABR上指定对端的RID。

![虚链接](/media/202403/2024-03-27_141720_9657010.953902455599178.png)

注意：虚连接的创建使OSPF协议可以通过非骨干区域通信，违背了OSPF区域间的防环规则，在某些场景下会导致路由环路的产生，因此不建议部署OSPF虚连接。

总结：OSPF区域内通过SPF算法机制防止环路，3类LSA实质上是路由信息，通过OSPF的3个机制抑制环路，还有一个虚链接实现链接到骨干区域。