OSPF（Open Shortest Path First）是IETF（Internet Engineering Task Force）组织开发的一个基于链路状态的内部网关协议IGP（Interior Gateway Protocol）。OSPF是一种开放的协议，可用于在单一自治系统（AS）内部进行路由选择。通过计算最短路径来实现路由转发，采用Dijkstra算法。
目前针对IPv4协议使用的是OSPF Version 2，而针对IPv6协议使用的则是OSPF Version 3。OSPFv3在OSPFv2基础上进行了增强，是一个独立的路由协议。OSPFv3支持IPv6地址和其他IPv6相关特性，为IPv6网络提供路由选择服务。
OSPFv3的主要目的是开发一种独立于任何具体网络层的路由协议。重新设计了内部路由信息，以适应不同版本的IP协议。提供了对IPv6网络的全面支持，包括地址格式、邻居关系等。
本文瑞哥将带大家好好了解一下OSPFv3，并比较OSPFv3和OSPFv2.
OSPFv3 技术知识
OSPFv3是运行于IPv6的路由协议，用于在单一自治系统内部进行路由选择。与OSPFv2相比，OSPFv3在Hello报文、状态机、LSDB、泛洪机制和路由计算等方面的工作原理基本保持一致。
OSPFv3报文封装在IPv6报文内，可采用单播和组播形式发送。主要报文类型包括Hello报文、DD报文、LSR报文、LSU报文和LSAck报文。
OSPFv3报文类型
- Hello报文： 用于周期性发送，用来发现和维持OSPFv3邻居关系。
- DD报文（Database Description packet）： 描述本地LSDB的摘要信息，用于两台设备进行数据库同步。
- LSR报文（Link State Request packet）： 用于向对方请求所需的LSA，仅在OSPFv3邻居双方成功交换DD报文后才发送。
- LSU报文（Link State Update packet）： 向对方发送所需的LSA。
- LSAck报文（Link State Acknowledgment packet）： 用来对收到的LSA进行确认。
OSPFv3中的LSA类型
- Router-LSA（Type1）： 描述设备的链路状态和开销，区域内传播。
- Network-LSA（Type2）： 描述本链路的链路状态，区域内传播。
- Inter-Area-Prefix-LSA（Type3）： 描述区域内某个网段的路由，并通告给其他相关区域。
- Inter-Area-Router-LSA（Type4）： 描述到ASBR的路由，通告给除ASBR所在区域的其他相关区域。
- AS-external-LSA（Type5）： 描述到AS外部的路由，通告到所有的区域（除了Stub区域和NSSA区域）。
- NSSA LSA（Type7）： 描述到AS外部的路由，仅在NSSA区域内传播。
- Link-LSA（Type8）： 描述每个链路的信息，仅在该链路内传播。
- Intra-Area-Prefix-LSA（Type9）： 描述设备或DR相关联的IPv6前缀地址，区域内传播。
- Intra-Area-TE-LSA（Type10）： 描述设备本身的TE信息和链路相关的TE信息，区域内传播。
- GRACE-LSA（Type11）： 在Graceful Restart过程中使用，为每个接口发布此类LSA。
- OSPFv3 Router Information (RI) LSA（Type12）： 发布设备的扩展信息，分为Area Router Information LSA和AS Router Information LSA。
- E-Router-LSA（Type33）： 发布链路扩展TLV信息，区域内传播。
- E-AS-External-LSA（Type37）： 描述AS外部路由关联的扩展TLV信息，通告到所有的区域。
- SRv6 Locator LSA（Type42）： 发布SRv6 Locator时的扩展信息，区域内传播。
OSPFv3和OSPFv2协议比较
相同点
网络类型和接口类型：
- OSPFv3和OSPFv2都支持多种网络类型，包括点到点、广播、非广播多点和点到多点等。
- 它们也都支持各种接口类型，例如物理接口、虚拟接口和汇聚接口等。
接口状态机和邻居状态机：
- OSPFv3和OSPFv2使用类似的接口状态机和邻居状态机来维护与相邻路由器的关系。
- 这些状态机用于确定接口的状态（如Down、Init、Two-way、ExStart、Exchange和Full）以及邻居之间的关系。
链路状态数据库LSDB：
- OSPFv3和OSPFv2都维护一个链路状态数据库（LSDB），其中包含了来自网络中所有路由器的链路状态信息。
- 这些信息用于计算最短路径并生成路由表。
泛洪机制（Flooding mechanism）：
- OSPFv3和OSPFv2都使用泛洪机制来在整个网络中传播链路状态更新。
- 当一个路由器更新了其链路状态时，它会将更新信息发送给所有相邻的路由器，然后由接收到的路由器再将更新信息传播给它们的相邻路由器，直到整个网络都收到了更新信息。
相同类型的报文：
- OSPFv3和OSPFv2使用相同类型的报文来执行邻居关系建立、数据库同步和路由更新等功能。
- 这些报文类型包括Hello报文、DD（Database Description）报文、LSR（Link State Request）报文、LSU（Link State Update）报文和LSAck（Link State Acknowledgment）报文。
路由计算基本相同：
- OSPFv3和OSPFv2都使用相似的路由计算算法，基于Dijkstra算法计算最短路径，并根据得到的最短路径生成路由表。
- 路由器在LSDB中收集到链路状态信息后，使用相同的算法计算出最短路径，并更新路由表以实现数据包的转发。
不同点
地址信息的携带：
- OSPFv3仅在更新报文的LSA中携带地址信息，而OSPFv2在整个报文中携带IP地址信息。
协议的运行机制：
- OSPFv3运行在IPv6协议上，IPv6是基于链路而不是网段的，因此在配置OSPFv3时不需要考虑是否配置在同一网段，只要在同一链路上即可建立联系。
IP地址的意义：
- OSPFv3上移除了IP地址的意义，使得拓扑与地址分离。OSPFv3不依赖IPv6全局地址的配置来计算拓扑结构，IPv6全局地址仅用于Vlink接口及报文的转发。
报文及LSA格式：
- OSPFv3报文不包含IP地址，而OSPFv2的报文中包含IP地址。
- OSPFv3的Router LSA和Network LSA中不包含IP地址，而是由Link LSA和Intra Area Prefix LSA宣告。
LSA的泛洪范围：
- OSPFv3在LSA报文头的LSA Type中添加了LSA的泛洪范围，使得OSPFv3设备更加灵活，可以处理不能识别类型的LSA。
- OSPFv3允许泛洪U位置为1的未知LSA，并且泛洪这种LSA的范围由该LSA自己指定。
多进程：
- OSPFv3支持一个链路上多个进程，而OSPFv2的物理接口只能绑定一个实例。
链路本地地址：
- OSPFv3利用IPv6链路本地地址来维持邻居和同步LSA数据库，不需要配置IPv6全局地址。
- OSPFv3的所有接口（除Vlink外）都使用链路本地地址作为源地址及下一跳来发送OSPFv3报文。
新增LSA：
- OSPFv3新增了Link LSA和Intra Area Prefix LSA，用于宣告链路本地地址和IPv6全局地址信息。
邻居标识：
- OSPFv3只通过Router ID来标识邻居，而OSPFv2在广播网、NBMA及P2MP网络中是通过IPv4接口地址来标识邻居的。
