OSPF技术连载22：OSPF 路径选择 O > O IA > N1 > E1 > N2 > E2

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当我们谈论OSPF（Open Shortest Path First）协议的路径选择时，通常会听到一种常见的说法，即OSPF会使用成本作为度量，以选择到达每个目的地的最短路径。然而，这种说法虽然在某种程度上是正确的，但并不完全准确。事实上，OSPF的路径选择过程要比仅仅考虑成本复杂得多。在本文中，我们将深入探讨OSPF路径选择的机制，揭示它背后的更多细节和优先级。

路径类型的重要性

首先，让我们明确一点：成本确实是OSPF用于选择路径的重要因素。成本通常基于链路带宽，表示从一个路由器到达另一个路由器的成本。较低的成本意味着更快的传输速度和更高的带宽，因此数据包会选择具有更低成本的路径。然而，这只是故事的一部分。

在OSPF中，路径选择并不仅仅基于成本。实际上，OSPF会首先查看路径的类型，然后再考虑成本。路径类型指的是路由器学习到的路由的来源和性质。根据OSPF的设计，不同类型的路径在路径选择过程中具有不同的优先级。这就是为什么我们说虽然成本很重要，但它并不是唯一的决定因素。

路径类型优先级列表

为了更好地理解OSPF路径选择的优先级，让我们看一下OSPF使用的路径类型优先级列表。这个列表可以帮助我们理解在选择路径时，OSPF是如何综合考虑路径类型和成本的。

优选路径列表是O > O IA > N1 > E1 > N2 > E2。

Intra-Area (O)

在OSPF网络中，区域（Area）的划分是一种重要的组织方法，有助于管理复杂的网络拓扑。Intra-Area路由，通常简称为O型路由，是指在同一个区域内的路由。当数据包在同一区域内传输时，OSPF将选择Intra-Area路由，以确保数据包能够以最短路径到达目的地。

Intra-Area路径选择的依据是链路的成本，该成本通常基于链路带宽。带宽较高的链路具有较低的成本，因此数据包会优先选择带宽更高的路径。这种选择机制确保了数据包能够在区域内以高效的方式传输，最大程度地利用网络资源。

Inter-Area (O IA)

随着网络规模的扩大，一个OSPF区域可能不足以覆盖整个网络。为了克服这种情况，OSPF引入了Inter-Area路由，简称O IA型路由。Inter-Area路径选择发生在不同的OSPF区域之间，用于跨越区域边界的数据包传输。

在Inter-Area路径选择中，OSPF使用摘要路由（Summary Routes）来表示目标区域的路由信息。这种方式有效地减少了区域之间的路由交换开销，提高了网络的可扩展性。每个区域的路由器只需要了解其他区域的摘要路由，而不必了解详细的路由信息。

External Type 1 (E1)

OSPF区域可能与外部网络相连，这些外部网络可能由其他路由协议管理。当涉及到连接到外部网络的路由信息时，OSPF采用External Type 1（E1）路径选择。

E1路径选择不仅考虑到区域内链路的成本，还考虑到到达外部网络的成本。这种成本计算方法确保了在选择路径时，OSPF会优先选择经济成本更低的路径，从而实现最佳性能和资源利用。

NSSA Type 1 (N1)

NSSA（Not-So-Stubby Area）是一种特殊类型的OSPF区域，允许将外部网络连接到OSPF网络中，但在某种程度上保留了Stub区域的特性。NSSA Type 1（N1）路径选择适用于这种情况。

类似于E1路径选择，N1路径选择也考虑到了到达NSSA内外部网络的成本。然而，N1路径选择仅在NSSA内部起作用，确保了在这种混合网络环境中的最优路径选择。

External Type 2 (E2)

与E1路径选择不同，External Type 2（E2）路径选择在计算路径时不考虑到达外部网络的成本。E2路径选择只关注区域内链路的成本，忽略了与外部网络连接的额外开销。

E2路径选择适用于那些希望简化路由计算过程，并在网络中实现一致性的情况。这种方法降低了路由计算的复杂性，使网络更加稳定和可靠。

NSSA Type 2 (N2)

NSSA Type 2（N2）路径选择与N1路径选择类似，但适用于NSSA区域内部。在这种情况下，N2路径选择仅考虑区域内链路的成本，不考虑到达NSSA内外部网络的成本。

N2路径选择适用于那些需要在NSSA区域内连接外部网络的情况。这种方式确保了在特定区域内部的最佳路径选择，从而满足网络的性能和要求。

路径选择的实际应用

在这个示意图中，我们有一个更复杂的网络拓扑，包括多个区域（Area 0、Area 1、Area 2和Area 3）以及多个路由器（R1到R6）。每个区域内有若干台路由器，它们之间通过不同类型的链接相连。

现在，让我们看看一个数据包要从外部网络传输到达目的地的情况，以了解不同路径类型如何影响路径的选择。

1. 区域内 (O) 路径：假设数据包要从外部网络传输到达Area 3内的目的地。如果R1学习到了目的地的区域内路径（O型路由），而连接到Area 3的R6学习到了区域间路径（O IA型路由），OSPF将优先选择通过R1的区域内路径，因为区域内路径具有更高的优先级。
2. 区域间 (O IA) 路径：如果我们考虑数据包从外部网络传输到达Area 1内的目的地。如果连接到Area 1的R2学习到了区域内路径（O型路由），而连接到Area 1的R4学习到了区域间路径（O IA型路由），OSPF将优先选择通过R4的区域间路径，因为区域间路径具有更高的优先级。
3. 外部类型 1 (E1) 路径：假设数据包要从外部网络传输到达Area 2内的目的地。如果R3学习到了目的地的外部类型 1（E1）路径，而连接到Area 2的R5学习到了区域间路径（O IA型路由），OSPF将首先考虑路径类型。尽管R5的区域间路径可能成本更低，但由于路径类型的优先级，OSPF将选择通过R3的外部类型 1（E1）路径。

结论

因此，尽管常常听到OSPF使用成本来选择最短路径，但实际上，它会首先查看路径类型，然后再考虑成本。不同的路径类型在OSPF路径选择中具有不同的优先级，这种分层的优选机制确保了OSPF在不同情况下都能做出最佳的路径选择。了解这个优选路径列表有助于网络管理员更好地配置和管理OSPF网络，以实现最优的性能和可靠性。

总之，OSPF的路径选择是一个综合考虑路径类型和成本的过程，这种复杂性保证了网络的高效性和稳定性。通过深入理解OSPF路径选择的机制，我们可以更好地优化网络，提高数据传输效率，并确保网络的可靠性。