什么是OSPFv3协议？与OSPFv2有啥区别？

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

1. 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。

2. 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。

3. 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。

4. 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。

5. 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。

6. 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

1. 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。

2. 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。

3. 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。

4. 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。

5. 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。

6. 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。

7. 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。

8. 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。

9. 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。