（一）OSPF計算區域內路由---區域內防環
SPF算法 –OSPF防環機制
1、在同一個區域每臺路由具有一致的LSDB
2、每臺路由器以自己爲根計算到達每個目標的最短路徑（最小cost值）
3、必須區域劃分--域間彙總減少路由條目數量；彙總路由是在所有明細路由均消失後才刪除，網絡更穩定；區域劃分後，不同類別的LSA傳播範圍不同，控制更新量
OPSF在同一區域內所有路由器都會產生倆類LSA：Router LSA （一類），Network LSA（二類）
路由器以自己爲樹根構建最短路徑樹 ，這裏的最短路徑樹按兩步形成，第一步，僅考慮路由器和傳輸網絡之間的連接。通過 Dijkstra 算法，根據鏈路狀態數據庫的子集形成樹。第二步，考慮末節網絡連接， 作爲葉子加入樹。
區域內部OSPF對網絡是通過Router LSA ，Network LSA來描述網絡的，最終路由器收到LSA構建出LSDB。
LSDB通過描述一個有向線段圖來描述網絡拓撲結構，該有向圖的端點有三種類型：路由器節點，Stub網段和Transit網段。
Router LSA使用Link ID，Data，Type和Metric描述一條鏈路
（1）Stub網段表示該網段只有數據入口，例如一個Loopback接口就是一個Stub網段。
此圖片描述了路由器節點和Stub網段的表示方式。
Cost表示從一個端點到另一個端點的開銷，該參數可以在OSPF接口上配置，表示數據離開該接口（出接口）的開銷
（2）Transit網段有能力轉發既不是本網段產生的，也不以本網段做爲目的地的數據。
有至少兩臺路由器的廣播型網段或NBMA網段就是一種Transit網段。從路由器到所連Transit網段的開銷值就是連接到這個網段的接口所配置的開銷值。
從一個Transit網段到連接到這個網段的路由器的開銷爲0。（稱爲僞節點）
（3）在描述點到點接口的Router-LSA中：
1.通告一個到鄰居路由器的點到點鏈接，Link ID設置爲對端的Router ID，Data設置爲本地接口的IP地址；
2.通告一個到該點到點網段的Stub連接，Link ID設置爲該點到點網段的網絡號，Data設置爲該點到點網段的網絡掩碼；
3.上述兩個連接的Cost值均爲該點到點接口上的Cost值。
LSDB描述兩接口處於不同網段的點到點網段的規則如下： 兩臺路由器經由兩條有向線段直接相連，每個方向一條。兩個接口的網段被表示成Stub網段。每個路由器通告一個Stub連接到該路由器所連的網段。
LSDB描述兩接口處於同一網段的點到點網段的規則如下： 兩臺路由器經由兩條有向線段直接相連，每個方向一條。連接兩個接口的網段被表示成Stub網段。兩個路由器同時通告Stub連接到該PPP網段。
（4）在描述廣播型或NBMA型接口的Router-LSA中：
如果接口狀態是Waiting，或者該網段上只有一個運行OSPF的路由器，或者該網段上沒有DR，則通告一個通往該網段的Stub鏈接，Link ID設置爲該網段的IP網絡號，Link Data設置爲該網段的網絡掩碼； 其他情況下，通告一個通往該網段的Transit連接，Link ID設置爲DR的
接口IP地址，Link Data設置爲本地接口的IP地址。
連接的開銷值爲接口的開銷。
在描述廣播型網段或者NBMA網段的Network-LSA中：
Link State ID設置爲DR的接口IP地址。
Net mask設置爲該網段的網絡掩碼。
Link State ID和Net mask做與運算，即可得出該網段的IP網絡號。
在該LSA中，還包含一個連接到該網段的路由器列表。從一個Transit網段到所連接的路由器的連接沒有開銷。
計算過程：
根據上文描述上圖拓撲在LSA傳遞完畢後生成有向圖
接下來計算分爲倆個階段：
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第一階段 |
計算Transit節點，忽略Stub節點，生成一個最短路徑樹 |
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第二階段 |
只計算Stub節點，將Stub網段掛到最短路徑樹上去 |
計算過程中首先初始化最短路徑樹，RTA將自己做爲根節點添加到最短路徑樹上
RTA將自己添加到最短路徑樹上之後，檢查自己生成的Router-LSA，對 於該LSA中所描述的每一個連接，如果不是一個Stub連接，就把該連接 添加到候選列表中，端點ID爲Link ID，到根端點的開銷爲LSA中描述的Metric值。本例中，添加端點4.4.4.4和2.2.2.2。
將候選列表中到根端點開銷最小的端點移到最短路徑樹上
當有新節點添加到最短路徑樹上的時候，則檢查LS ID爲新節點的link-id ID的LSA，本例中檢查LS ID爲2.2.2.2的LSA。
如果LSA中所描述的連接的Link ID在最短路徑樹上已經存在，則忽略該連接。本例中，Link ID爲1.1.1.1的連接被忽略，只有10.3.1.1的連接被添加到候選列表中。到根端點的開銷設置爲此連接的Metric值（本例中此連接的Metric值爲1）與父端點（本例中此連接的父端點爲2.2.2.2）到根端點的開銷（本例中此開銷值爲48）之和。
將候選列表中到根端點的開銷最小的端點移動到最短路徑樹上，本例中，將10.3.1.1移到最短路徑樹上。
檢查LS ID爲最新添加節點的端點ID的LSA，本例中檢查LS ID爲10.3.1.1的LSA。
在所描述的連接中，忽略2.2.2.2，將3.3.3.3和4.4.4.4添加到候選列表中。從Transit網段到所連路由器的開銷爲0。
如果在候選列表中出現兩個端點ID一樣但是到根端點的開銷不一樣的端點，則刪除到根端點的開銷大的端點。
將候選列表中到根端點的開銷最小的端點移動到最短路徑樹上，本例中，將3.3.3.3移到最短路徑樹上。
檢查LS ID爲最新添加節點的端點ID的LSA，本例中檢查LS ID爲3.3.3.3 的LSA。
本例中，沒有新端點被添加到候選列表中。
將候選列表中到根端點的開銷最小的端點移動到最短路徑樹上，本例中，將4.4.4.4移到最短路徑樹上。
檢查LS ID爲最新添加節點的端點ID的LSA，本例中檢查LS ID爲4.4.4.4 的LSA。
本例中，沒有新端點被添加到候選列表中。
如果在此時候選列表爲空，則計算最短路徑樹的第一階段結束。
檢查每個路由器端點的Router-LSA，計算Stub網段。
本例中，首先檢查RTA的Router-LSA，共有三個Stub網段。
（二）OSPF區域間防環
Type-3 LSA及Type-4 LSA的防環
（1）OSPF要求所有的非0區域必須與骨幹區域直接相連，區域間路由需經由骨幹區域中轉。
OSPF要求所有的非0區域必須與骨幹區域直接相連，區域間（Inter-Area Route）路由需經由骨幹區域中轉。這個要求使得區域間的路由傳遞不能發生在兩個非0的區域之間，這在很大程度上規避了區域間路由環路的發生，也使得OSPF的區域架構在邏輯上形成了一個類似 星型的拓撲，如下圖所示。
（2）ABR只能夠將其所連接的區域的區域內部路由注入到Area0，但是也可以將區域內部路由及區域間的路由注入到非0常規區域。ABR從非骨幹區域收到的Type-3 LSA不能用於區域間路由的計算。
OSPF對ABR有着嚴苛的要求，區域間的路由傳遞的關鍵點在於ABR對Summary LSA的處理。
在上圖中，如果R3是一臺普通的OSPF路由器（不是ABR），例如當它與R2沒有OSPF鄰居關係 時，它會根據R4在Area2中泛洪的Type-3 LSA計算出1.1.1.0/24路由並將路由加載進路由表中。但是當R3與R2建立起OSPF鄰接關係後，R3在Area0中就有了一個活躍的全毗鄰連接，此 時如果它把描述1.1.1.0/24路由的Type-3 LSA再注入回Area0，那麼就會帶來潛在環路的風險；如下圖所示
因此當一臺ABR在非Area0的區域中收到Type-3 LSA時，雖然它會將其裝載進LSDB，但是該路由器不會使用這些Type-3 LSA進行路由計算，當然它更不會將這些Type-3 LSA再注入回Area0中。
這裏有一個有意思的細節，就是如果R3連接R2的接口雖然激活了OSPF（而且屬於Area0），但是不與R2形成鄰接關係（例如R2連接R3的接口不激活OSPF），那麼此時R3其實並不算是 嚴格意義上的ABR（雖然它產生的Type-1 LSA中B-bit會被置位，但是它在Area0中並沒有全毗鄰的鄰居），因此它會將Area2內收到的Type-3 LSA用於區域間路由的計算，所以在R3的路由表中能看到1.1.1.0/24的區域間路由（下一跳爲R4），但是一旦R2-R3之間的鄰接關係 建立起來，R3將不能再使用R4下發的Type-3 LSA計算路由，而僅能使用從Area0中收到的、R2下發的Type-3 LSA進行區域間路由計算，所以此時R3路由表中1.1.1.0/ 24路由的下一跳爲R2，而且即使這條路徑的Cost要比從R4走更大（例如將R3連接R2的接口Cost調大），R3也始終不會走R4到達1.1.1.0/24，除非R2掛掉，或者R2-R3丟失鄰接關係。這個現象在思科、華爲的真機上驗證過了，兩者均是如此實現。
（3）ABR不會將描述一個Area內部的路由信息的Type-3 LSA再注入回該區域中。
實際上，OSPF區域間路由的傳遞行爲，很有點距離矢量路由協議的味道。以下圖爲例，在Area1中，R1及R2都會泛洪Type-1 LSA、Type-2 LSA，兩臺路由器都能夠根據這些LSA計算區域內路由，而R2作爲ABR還擔負着另一個責任，就是向Area0通告區域間的路由，實際上 它是向Area0中注入用於描述Area1內路由的Type-3 LSA，而這些Type-3 LSA是不會發回Area1的——是的，類似水平分割行爲對吧？接下來R3利用這些Type-3 LSA計算出了區域間的路由，並且爲Area2注入新的Type-3 LSA用於描述區域間的路由，而這些Type-3 LSA同樣的不會被注入回Area0。
R2在向Area0通告Type-3 LSA，爲每條區域間路由攜帶上Cost值，這個值就是它自己到達各個目標網段的Cost，而R3收到這些Type-3 LSA並計算路由時，路由的Cost就是在R2所通告的Cost值的基礎上，加上R3自己到R2的Cost值，然後，R3向R4通告這些區域間的路由時也攜帶者自己到達目標網段的Cost，而R4到達目標網段的Cost則是在R3的通告值基礎上累加自己到R3的Cost——典型的距離矢量行爲。
Type-4 LSA實際上與Type-3 LSA都是Summary LSA，只不過一個是Network Summary LSA——用於描述網段路由，另一個則是ASBR Summary LSA——用於描述ASBR，他們使用的防環機制是一致的。
（三）OSPF域外防環
利用type-4 LSA防環
當一臺OSPF路由器將外部路由引入OSPF域後，它就成爲了一臺ASBR，被引入的外部路由以Type-5 LSA在整個OSPF域內洪。一臺路由器使用Type-5 LSA計算出路由的前提是兩個，其一是要收到Type-5 LSA，其二是要知道產生這個Type-5 LSA的ASBR在哪裏。與ASBR接入同一個區域的路由器能夠根據該區域內泛洪的Type-1 LSA 及Type-2 LSA計算出到達該ASBR的最短路徑，從而計算出外部路由。而其他區域的路由器就沒有這麼幸運了，因爲ASBR產生的Type-1 LSA只能在其所在的區域內泛洪，所以才需要Type-4 LSA。因此其他區域的路由器在獲取Type-4 LSA後便能計算出到達ASBR的最短路徑，進而利用該ASBR產生的Type-5 LSA計算出外部路由。Type-5 LSA將會被泛洪到整個OSPF域，表面上看，它本身並不具有什麼防環的能力，但是實際上，它並不需要，因爲它可以依賴Type-1 LSA及Type-4 LSA來實現防環。