一、OSPF 的四个特征

第一，它是链路状态型：每台路由器拿到全网的拓扑，自己算最短路树。 所以它不会「计数到无穷」——路断了一眼看得出来，不靠传闻。 第二，它的度量是代价：公式是「参考带宽除以接口带宽」， 默认参考带宽 100 Mbps，所以百兆接口代价是 1，十兆是 10。 这个度量能表达「这条路快」，所以选路能选优。 第三，它直接跑在 IP 上：IP 首部里的协议号是 89，不经过 TCP 也不经过 UDP。 所以它要自己实现可靠传输（用 LSAck 确认加重传）。 第四，它支持无类路由：报文里带掩码，能传 VLSM 和 CIDR， 7.4.3 那个「子网被压成主类」的灾难在 OSPF 里不存在。

二、为什么不用 TCP 或 UDP

这是一个值得琢磨的设计选择： BGP 用 TCP（端口 179），RIP 用 UDP（端口 520），OSPF 什么都不用，直接挂在 IP 上。 理由有三条：一是「启动顺序」——OSPF 要在「还没有路由」的时候工作， 如果它依赖 TCP，而 TCP 又依赖路由，就死锁了。 二是「开销」——OSPF 的报文很短（Hello 才 44 字节正文）， 套一层 TCP 头（20 字节）不划算。 三是「多播」——OSPF 用 224.0.0.5 和 224.0.0.6 两个多播地址，TCP 不支持多播。 第一条是最关键的：路由协议是「给别的协议提供路由」的，它自己必须是「最底层能跑」的那个。 所以它不能依赖任何需要路由才能工作的东西。 BGP 可以用 TCP，是因为 BGP 只在「已经能通」的边界路由器之间跑——它不负责「让自己能通」。

三、代价怎么算，以及它的坑

默认参考带宽是 100 Mbps，也就是 10 的 8 次方。 所以代价等于 10 的 8 次方除以带宽（bps）。

最后两行都是 1，这就是「默认参考带宽太小」的后果—— 千兆和万兆在 OSPF 眼里一样快，选路就选不出优劣。 解决办法是把参考带宽调大（比如调到 10 Gbps），让百兆、千兆、万兆分别算出 100、10、1。 但调参考带宽有个坑： 它是「全区域一致」的参数—— 如果一台设备调了、另一台没调，两台对同一条链路的代价算得不一样，SPF 就会算出不对称的路径。 所以这一步必须全网统一改，不能只改一台。 这也是「OSPF 参数要一致」这条规矩里最容易忘的一条。

四、和 RIP 的取舍对比

最后两行是「OSPF 的代价」： 它要存整张图，所以吃内存；它要配区域和 Router ID，所以配错的机会多。 所以「OSPF 更好」这句话要加限定：「在网大到 RIP 撑不住的场景里，OSPF 更好」。 十来台设备的小网，RIP 的两行配置反而是优势。 第五行那个差别在排错时最明显：RIP 出问题，看一张表就知道「谁告诉我什么」； OSPF 出问题，要看邻居状态、要看 LSDB、要看 SPF 树，层次深得多。 所以「工具越强，用错的机会越大」这句话在路由协议上也成立。

五、动手 Demo：OSPF 的「代价」怎么算

按默认参考带宽算六种接口的代价，再看调大参考带宽之后的变化。 重点看「千兆和万兆都被压成 1」那两行。

ref = 10 ** 8          # 默认参考带宽 100 Mbps
for name, mbps in (('10M', 10), ('100M', 100),
                   ('1G', 1000), ('10G', 10000)):
    raw = ref / (mbps * 10 ** 6)
    print('%-6s %8.2f  代价 %d' % (name, raw, max(1, int(raw))))

print('---- 参考带宽调到 10G ----')
ref = 10 ** 10
for mbps in (100, 1000, 10000):
    print('%6dM  代价 %d' % (mbps, max(1, int(ref / (mbps * 10 ** 6)))))

实跑输出：

--------------------------------------------------------------------
OSPF 的「代价」怎么算
--------------------------------------------------------------------
**OSPF 是链路状态型**：**每台路由器拿到全网的拓扑，自己算最短路。**
**它和 RIP 最根本的差别在「度量」**——**RIP 数跳数，OSPF 算代价。**

  接口           带宽           参考带宽除以带宽     OSPF 代价
  -------------------------------------------------------------
  调制解调器     0.056 Mbps     1785.71              1785
  ISDN           0.128 Mbps     781.25               781
  以太网         10 Mbps        10.00                10
  快速以太网     100 Mbps       1.00                 1
  千兆以太网     1000 Mbps      0.10                 1
  万兆以太网     10000 Mbps     0.01                 1

**公式就是「参考带宽除以接口带宽」**，**参考带宽默认是 100 Mbps，也就是 10 的 8 次方。**
**所以 100 Mbps 的接口代价是 1，10 Mbps 是 10。**

**注意最后两行都是 1**：**千兆算出来 0.1，万兆算出来 0.01，取整之后都被压到最小值 1。**
**这就是「默认参考带宽太小」的后果**——**千兆和万兆在 OSPF 眼里一样快，选路就选不出优劣。**

**解决办法是把参考带宽调大**：

  参考带宽       百兆代价     千兆代价     万兆代价
  --------------------------------------------------
  100 Mbps       1            1            1
  1000 Mbps      10           1            1
  10000 Mbps     100          10           1

**第二行（1000 Mbps）就能把三者拉开成 10、1、1**——**还是没分开千兆和万兆**。**第三行才行。**
**所以「调参考带宽」这条经验，本质是「让整数除法别把差异抹平」。**

**顺带对比一下 RIP 的度量有多粗**：**一条经过三台 10 Mbps 路由器的路，RIP 看到的是「3 跳」。**
**一条经过两台千兆路由器的路，RIP 看到的是「2 跳」。**
**RIP 会选后者——这次碰巧对了。**
**但如果千兆那条要绕 4 跳，RIP 就会选那条慢的。**
**它压根看不见带宽。**

注意最后两行都是 1：千兆算出来 0.1，万兆算出来 0.01，取整之后都被压到最小值 1。 这就是「默认参考带宽太小」的后果——千兆和万兆在 OSPF 眼里一样快，选路就选不出优劣。 调大参考带宽之后，百兆、千兆、万兆变成 100、10、1，差别出来了。 但注意「1 仍然是最小值」——如果参考带宽调到 100 Gbps，那万兆算出来也是 10，没问题； 但百兆算出来是 1000，这个数会超过 OSPF 代价字段的 16 位上限吗？ 65535 以内，不会。 所以调参考带宽的边界是「最小代价别小于 1，最大代价别超过 65535」。 顺带说一句：OSPF 的代价是「出接口」的代价，不是「入接口」。 所以一条路径的总代价是「沿途每一跳出接口代价之和」。 这也意味着「来回路径可能不对称」——因为去和回经过的接口不同，累加的代价也不同。

30 秒实验

1. 算一下：参考带宽 100 Mbps 时，一个 2 Mbps 专线的代价是多少？
2. 想一下：为什么 OSPF 不跑在 TCP 或 UDP 上？
3. 想一下：参考带宽只改了一台设备，会出什么问题？

常见误区

1. 以为「OSPF 的代价是延迟」。 是按带宽算的，和实际延迟没有直接关系。
2. 以为「参考带宽随便改」。 必须全网一致，不然两台算出的路径对不上。
3. 以为「OSPF 一定比 RIP 好」。 它吃内存、配置复杂，小网里 RIP 反而省事。

下一节看 OSPF 靠哪五种报文干活。

• ☐ （本节完，下一节 7.5.2 OSPF基础知识）

相关笔记

• OSPF基础知识
• 链路状态算法
• RIP2
• 📚 图解TCP／IP · 索引