马海龙
解放军战略支援部队信息工程大学副研究员，博士，硕士研究生导师。主要从事网络体系架构、网络主动防御和融合网络业务管控等方向的研究和设备研发工作。先后主持了国家重点研发计划课题2项，国家863计划子课题2项，参加了国家和军队科研与工程项目10余项。获辽宁省科技进步一等奖1项、河南省科技进步奖一等奖1项、军队科技进步二等奖2项、军队科技进步三等奖2项，发表高水平学术论文20余篇，申请发明专利30余项，起草通信行业标准4项。

本书结合互联网路由技术发展趋势和基础网络体系重构对协议的新要求，详解OSPF协议机制、设计原理以及各类拓展功能特性，全书可概括为3部分。第一部分包含第1～4章，主要围绕路由背景知识、协议基本原理与会话机制、协议状态机、报文格式等方面阐述，突出基于链路状态信息构建基础拓扑和全域拓扑的原理方法。第二部分包含第5～6章，阐述协议在消息约减、定时器以及区域互联之间的优化机制，进一步阐述会话的可靠性提升与快速故障检测技术，这些技术使得OSPF协议具有很强的稳定性，支撑大规模网络的构建。第三部分包含第7～9章，阐述OSPF协议拓展框架和框架下的多种功能拓展，重点阐述几种主流的IP快速重路由技术，详解OSPF Segment Routing（SR）拓展以及基于OSPFSR的快速重路由机制。 本书适合计算机科学与技术、信息与通信工程、网络空间安全等相关专业的研究生阅读，也可供网络技术人员、网络工程人员参考。

第 1章 绪论 1
1．1　路由器与路由协议　1
1．1．1　路由器　1
1．1．2　路由协议　2
1．1．3　路由协议优先级　3
1．2　互联网标准化工作　5
1．2．1　IETF标准的种类　5
1．2．2　IETF的研究领域　6
1．3　本书内容组织　7
参考文献　7
第　2章 基本原理与会话机制　9
2．1　OSPF概述　9
2．2　基础协议　9
2．2．1　OSPF基本原理　10
2．2．2　路由器ID　11
2．2．3　OSPF状态迁移　11
2．2．4　OSPF消息与承载机制　13
2．2．5　邻居发现机制　14
2．2．6　邻居会话定时机制　16
2．2．7　多点接入网络中的会话建立机制　16
2．2．8　链路状态数据库的同步机制　23
2．2．9　OSPF消息可靠传输机制　29
2．3　报文认证机制　32
2．3．1　明文认证机制　33
2．3．2　密文验证机制　34
2．4　TTL安全机制　37
2．5　小结　39
参考文献　39
第3章　基于链路状态数据构建基础拓扑　40
3．1　LSA的全网一致性维护机制　40
3．1．1　利用老化机制，及时清除陈旧LSA　40
3．1．2　利用序列号机制，控制LSA的进一步洪泛　42
3．1．3　利用校验和与确认机制，确保LSA的可靠传输　45
3．2　LSA格式初探　45
3．2．1　路由器LSA（Type-1 LSA/LSA1）　47
3．2．2　网络LSA（Type-2 LSA/LSA2）　52
3．3　基础路由计算　53
3．3．1　链路度量　53
3．3．2　基于基础LSA的拓扑生成和最短路径计算　56
3．4　小结　65
参考文献　66
第4章　基于拓展LSA构建全域拓扑　67
4．1　OSPF区域　67
4．1．1　规模拓展时面临的问题　67
4．1．2　OSPF路由分层划域　68
4．1．3　区域划分　70
4．1．4　路由器类型　71
4．1．5　路由类型　72
4．2　拓展LSA　74
4．2．1　汇总网络LSA（Type-3 LSA/LSA3）　74
4．2．2　AS外部LSA（Type-5 LSA/LSA5）　82
4．2．3　ASBR LSA（Type-4 LSA/LSA4）　93
4．3　融合5类LSA形成全域拓扑与路由　103
4．4　最短路径算法的优化　109
4．5　隐藏传送域的网络前缀　111
4．5．1　点到点网络前缀信息的隐藏　112
4．5．2　广播网络前缀信息的隐藏　113
4．5．3　非广播多点接入网络前缀信息的隐藏　113
4．6　小结　115
参考文献　116
第5章　拓展优化机制　117
5．1　面向消息约减的拓展机制　117
5．1．1　基于区域划分约束路由传播范围　117
5．1．2　基于路由聚合精简路由数量　129
5．1．3　基于路由过滤策略精细化控制路由　133
5．1．4　基于LSA过滤控制LSA的传播　134
5．1．5　控制LSA的定期洪泛　136
5．1．6　基于被动接口的约简邻居关系　138
5．1．7　基于内容对比的DD交互优化机制　139
5．1．8　基于Max Metric通告卸载转发流量　141
5．2　基于时间延迟的优化机制　142
5．2．1　LSA的延迟传送　142
5．2．2　LSA捎带重传　143
5．2．3　SPF延迟计算　144
5．2．4　发送与接收LSA时的延迟控制　147
5．2．5　延迟机制的总结　148
5．3　虚链路　150
5．3．1　通过虚链路将普通区域连接到骨干区域　151
5．3．2　通过虚链路合并分离的骨干区域　151
5．3．3　利用虚链路提升网络的冗余度　152
5．3．4　虚链路上的OSPF机制　153
5．4　多区域邻居　156
5．5　小结　160
参考文献　161
第6章　可靠性机制　162
6．1　基于平滑重启机制的可靠性技术　162
6．1．1　标准协议处理规程　162
6．1．2　平滑重启机制　164
6．1．3　IETF Graceful Restart　170
6．2　基于BFD的OSPF会话检测　176
6．2．1　BFD会话与OSPF的交互　177
6．2．2　BFD会话与OSPF平滑重启机制的交互　178
6．3　小结　179
参考文献　180
第7章　OSPF协议拓展　181
7．1　不透明LSA　181
7．2　不透明LSA格式　182
7．3　不透明LSA的处理　183
7．4　不透明LSA—路由器信息LSA　185
7．4．1　路由器信息类能力TLV　187
7．4．2　路由器功能类能力TLV　192
7．4．3　OSPF动态主机名TLV　196
7．4．4　OSPF节点的管理标签TLV　197
7．4．5　S-BFD区分符TLV　198
7．5　不透明LSA——拓展前缀/链路LSA　199
7．5．1　拓展前缀不透明LSA　199
7．5．2　拓展链路不透明LSA　202
7．5．3　拓展前缀/链路TLV的处理逻辑　208
7．6　小结　208
参考文献　208
第8章　OSPF与快速重路由　210
8．1　快速重路由框架　210
8．1．1　网络故障带来的挑战　210
8．1．2　应对网络故障的思路　211
8．1．3　IP FRR框架　212
8．2　基于本地修复机制的快速重路由　213
8．2．1　节点的势能　213
8．2．2　LFA　214
8．2．3　LFA在MHP场景的应用　222
8．2．4　LFA的有效性与局限性　227
8．3　基于远端修复机制的快速重路由　230
8．3．1　基本原理　230
8．3．2　隧道机制　234
8．3．3　PQ节点的选择准则　236
8．3．4　R-LFA的有效性和局限性　236
8．4　其他快速重路由机制　238
8．4．1　基于Not-Via地址的快速重路由　238
8．4．2　基于最大冗余树的快速重路由　239
8．5　无环收敛机制　241
8．5．1　转发表延迟更新机制　243
8．5．2　转发表排序更新机制　244
8．6　小结　247
参考文献　248
第9章　OSPF与Segment Routing　249
9．1　Segment Routing基础　249
9．1．1　Segment Routing的由来　249
9．1．2　Segment Routing基本原理　249
9．1．3　Segment Routing框架　251
9．2　OSPF拓展支持Segment Routing　256
9．2．1　SR能力通告　257
9．2．2　PrefixSID通告　259
9．2．3　AdjacencySID通告　271
9．2．4　OSPF与传统标签分发协议的协作　276
9．3　基于SR实现快速重路由　280
9．3．1　基于SR实现TI-LFA　280
9．3．2　基于SR解决微环路　293
9．4　小结　295
参考文献　296