深入探讨OSPF环路问题（一）

泰克教育

泰克李黄所写

OSPF是我们每一个网络工程师都非常熟悉的一个IGP协议，因为其自身的优点（配置简单，分层设计，网络类型丰富等）使得OSPF在现有的网络中部署的非常之多，各种讨论OSPF的文章及案例也层出不穷，所以我就在想，如果我要以OSPF为题写一篇技术型文章，到底写什么样的内容才会让你们有观看的欲望，绞尽脑汁最后把思路聚焦于环路的问题上。

我们都知道OSPF是基于SPF算法的动态路由协议，SPF算法有一个最大的优点是可以保证网络的绝对无环，但因为OSPF采用的是分区域设计，每一个区域都单独的维护各自的数据库，执行各自的SPF算法，所以SPF可以保证OSPF无环的前提条件是在同一个区域内，即在同一个区域内，OSPF构建的网络是一个绝对无环的网络。但OSPF区域间信息的传递是依靠3 类lsa，而3类lsa里面携带的其实就是路由，所以我们说OSPF在区域间是存在失量形为(直接传递路由的形为称为失量形为)的，因为失量形为的存在，也就导致了OSPF的环路问题。

接下来，我会带领大家进入OSPF环路的世界，也会让大家见识到当初设计OSPF协议的工程师是如何费尽心思的解决OSPF环路问题的。

环路场景

场景一：OSPF区域间环路

我们都知道，OSPF在设计区域结构的时候有两个非常重要的规则：

规则一、所有非骨干区域都必须与骨干区域相连

规则二、骨干区域不能被分割

因为有这两个规则的存在，说实话大大的限制了OSPF在部署时的灵活性，那协议开发者为什么要设计这两个规则出来呢？ 如果没有这两个规则又会带来什么问题？带着这此问题，我们来看两个拓扑：

如图一所示(假定没有所有非骨干区域都必须与骨干区域相连这条规则)：

1、R6上有一个loopback接口，地址为：6.6.6.6/32，宣告进了Area 4.

2、R6会产生关于6.6.6.6的1类lsa，类型为stub，并传递给R2。

3、因为R2位于区域边界，连接两个不同的区域，所以会把1类lsa中描述路由信息的stub转换为3类lsa，并在其它区域传递。

4、在图一中，R1;R3;R4也都位于区域边界，所以当R1收到这份3类lsa时，会传递给R3，R3此时又传递给R7，R7传递给R4，R4同理也会传递给R2。     

5、此时R2会认为去往6.6.6.6这个网段有两条路径可达，一条是直接走R6，另一条是走R4，如果R2选择了R4去往6.6.6.6，那就产生了R2-R4-R7-R3-R1-R2这个环路。

总结：因为有了以上环路的风险，所以开发者在设计OSPF时必须解决这个问题，也就有了规则一(所有非骨干区域都必须与骨干区域相连)，那协议的设计者是如何保证规则一不被打破的呢？

要明白这个问题，首先需要明白一个非常重要的概念：ABR(区域边界路由器)，需要满足以下三个条件才能成为一台真正意义上的ABR：

1、至少连接两个区域

2、连接的区域中有一个是区域零(骨干区域)

3、在区域零中至少有一个活跃的邻居

而定义ABR的作用就在于：只有ABR才能产生3类lsa，如图一所示，R3与R4都连接了两个区域，但他们却都不是ABR(不满足第2第3条)，也就是说当R1这台ABR把描述6.6.6.6这条路由的3类LSA传递给R3时，因为R3不是ABR，所以不会把该条3类LSA传递给R7，R4在区域3中也就收不到这份3类lsa，同理R2也不会从区域2中收到关于6.6.6.6网段的3类LSA，也就防止了环路的产生。

接下来我们来研究一下第二个规则的必要性：

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]

如图二所示：(假定骨干区域能被分割)

1、R2上有一个loopback接口，地址为2.2.2.2/32，宣告进了区域3。

2、R2作为区域2的ABR，所以会向区域2内产生关于2.2.2.2网段的3类LSA      3、R4从区域2中学习到此条3类LSA，因为R4也是一台ABR，所以R4也会向区域0中产生关于2.2.2.2网段的3类LSA。

4、R3从区域0中学习到此条3类LSA，因为R3也是一台ABR，所以R3也会向区域1中产生关于2.2.2.2网段的3类LSA。

5、R1从区域1中学习到此条3类LSA，因为R1也是一台ABR，所以R1也会向区域0中产生关于2.2.2.2网段的3类LSA。

6、此时R2学习到了两条关于2.2.2.2的路由，一条是自己产生的，另一条是R1发过来的，当R2自己产生的2.2.2.2不可达时，就会优选从R1过来的路由，所以就会导致R2访问2.2.2.2时出现R2-R1-R3-R4-R2这样一条环路。

总结：有了环路，一定要想办法规避，所以针对图二的环路问题，协议开发者制定了规则二(骨干区域不能被分割)，为了保证规则二不会被打破，OSPF规定：从非骨干区域收到的3类LSA，ABR能接收但不会使用这条3类LSA(此条规定也可以称为OSPF的水平分割原则)。所以在上述的第三步中，R4作为一台ABR，从非骨干区域（Area 2）中收到一条3类LSA，R4是不会处理的（不会参与路由计算，不会泛洪），在上图中R4与R3都无法访问2.2.2.2网段，从而避免了环路。