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Generalità
E' un protocollo di routing che usa il link state, ma supporta il routing gerarchico. Esso è quindi fatto per gestire le reti moderne.
Il protocollo OSPF vuole unire gerarchia e link state, in modo da poter avere molti vantaggi di configurazione, poichè in questo modo si evitano conflitti tra redistribuzione e routing.
Questo protocollo è in grado di dividere la rete in aree, dentro alle quali il protocollo di comunicazione usato è il link state. Le aree comunicano tra loro mediante un "border router", che non è altro che un router con almeno due interfacce, ciascuna in un'area OSPF diversa. Questo router si occupa della redistribuzione tra le aree in modo automatico. Affinchè il router di frontiera funzioni correttamente è necessario che gli sia comunicato l'elenco delle reti ad esso connesse, l'area in cui esse si trovano e le metriche a loro associate. In questo modo, a differenza del routing gerarchico classico, è possibile gestire più aree distinte con pesi differenti.
L'area zero (backbone area) ha una particolare importanza, in quanto deve essere sempre presente e deve essere collegata a tutte le aree diverse da zero. Per permettere un corretto collegamento tra le aree è necessario che l'area zero si interfacci con le altre aree mediante un border router, proprio come tutte le altre aree.
Siccome tutto il traffico passa per l'area zero è essenziale che questa rete sia fortemente connessa, in quanto in caso di guasto in questa rete, intere aree potrebbero non poter comunicare tra loro. Un altro elemento critico è il possibile intasamento della backbone area, in quanto il traffico è molto maggiore che nelle altre aree.
E' necessario collocare nella posizione corretta l'autonomous system boundary router, che non è altro se non l'interfaccia che collega tutte le aree con il mondo esterno (ad esempio internet). In quest'area il traffico sarà consistente.

Autonomous system (ISP)
Un ISP è una porzione della rete internet che è sotto il controllo amministrativo di una stessa entità. Ad esempio tutta la rete accademica italiana è un ISP, anche se poi le varie università hanno il controllo delle proprie aree internet. Affinchè una rete diventi un ISP  è necessario che essa sia collegata ad almeno altri due ISP.
Il protocollo OSPF è in grado di gestire gli ISP.

Metriche OSPF
In linea teorica OSPF può supportare metriche diverse, anche se quasi tutti utilizzano come parametro per valutare la metrica la velocità del link. Definendo metriche diverse si potrebbero avere più percorsi possibili a seconda del servizio da gestire. In questo modo si può differenziare il traffico, anche se il protocollo fa più fatica a lavorare poichè il database si sdoppia. E' per questo motivo che la maggior pare degli ISP non utilizza più di una metrica. Gli ISP sono organizzati ad anello o a maglie, o comunque per mezzo di topologie abbastanza semplici. Grazie a questa tecnica, in quanto i percorsi sono dettati dalla topologia e non dall'algoritmo, non sono necessarie più metriche.
Le metriche si definiscono spesso usando come parametro l'inverso della banda, anche se non sono standardizzate. Abbiamo quindi costi asimmetrici.

Propagazione delle informazioni e database
OSPF si occupa di aggregare più network in un'unica rete, in modo da avere una diminuzione del traffico. In certi casi è però meglio evitare l'aggregazione, ed è per questo che si ha la possibilità in OSPF di evitarla (not to summary).
All'interno del proprio database, ogni router ha:
-l'elenco di tutte le network presenti nella propria area.
-i summary records, che sono le destinazioni esterne all'area conosciute. Questo elenco viene spedito alla backbone e viene propagato in tutte le aree. Alcuni record vengono detti external, poichè contengono informazioni relative ad aree esterne al proprio ISP.
Le informazioni non sono propagate in tutte le aree. Ad esempio le informazioni non vengono date alle aree Stub, cioè a quelle reti che non necessitano di queste informazioni, in quanto sono collegate ad unica backbone, mediante un unica via di uscita (default route).
Le reti LAN vengono trasformate in reti a stella. Infatti viene eletto un master il quale ha il compito di ricevere e ripropagare i link state a tutte le altre destinazioni utilizzando il multicast AllSPFRouter. Tutti i router che ricevono il link state devono mandare una risposta al master (ALLDrouter). Il master viene nominato nel momento della connessione sulla LAN dei primi due router, uno diventa il designated e l'altro il backup. E' meglio che questi due router siano sempre connessi, in quanto l'operazione di rielezione è onerosa.

Aree partizionate e virtual link
Il protocollo OSPF evita i problemi delle aree partizionate, soprattutto in caso di guasti. Infatti in caso di guasto i pacchetti vengono fatti proseguire all'interno della backone solo se c'è un router diretto che la collega all'area di destinazione. Nel caso in cui si partizioni la backone è possibile creare un virtual link, che provvisoriamente scambi pacchetti al posto della backone. Questa operazione però deve essere fatta manualmente (comando virtual lik indirizzo, area x). Il virtual link è usato anche per migliorare le prestazioni.

Formato dei pacchetti OSPF
L'imbustamento è più efficiente rispetto a RIP. I pacchetti sono di livello 4. OSPF ha al suo interno 3 protocolli:
-Hello
-Exchange, per riallineare le adiacenze
-Flooding, per permettere la propagazione sulla LAN.
I campi del pacchetto sono:
-Version
-Type
-Packet lenght
-Router ID. I router sono numerati in modo univoco. Per i router Cisco tra gli id proposti scelgono il maggiore.
-Area ID. ID dell'area in cui viene generato il pacchetto.

Gestione Database OSPF
Il Database contiene tre tipologie di entry fondamentali (ce ne sono altri due meno importanti):
-router link state. Innanzitutto si crea la topologia, ricordando per ogni router le adiacenze con gli altri router. Di conseguenza se in una rete ci sono 10 router l'OSPF gestisce 10 pacchetti link state. Gli indirizzi contenuti sono i nomi propri dei router (l'interfaccia OSPF con indirizzo più alto). Non è quindi memorizzato l'indirizzo dell'interfaccia del router con cui si sta comunicando.
-network link state, che descrive tutte le reti in broadcast (devono essere gestite in modo diverso per diminuire la complessità). E' contenuto quindi l'indirizzo del designated router (quello a indirizzo maggiore).
-summary network link state, che contiene l'elenco delle informazioni fondamentali riguardanti le altre aree (quindi tutte le destinazioni raggiungibili). Le informazioni sono date dalla coppia nome router - nome router dell'interfaccia di comunicazione (LinkID-Advertising Router).
Le prime due entry descrivono quindi tutte le reti all'interno della propria area, mentre l'ultima tabella contiene l'elenco delle mete raggiungibili all'esterno dell'area di appartenenza. Per visualizzare queste informazioni basta digitare sui router CISCO show IP OSPF database.
Nelle prime due entry per ogni coppia nome router - chi ha creato il link state è presente l'elenco delle adiacenze, anche se non è visualizzato con il comando show IP OSPF database. All'interno di questa sottolista è presente anche l'elenco delle reti stub, cioè quelle reti che non vanno da nessuna parte. Per visualizzare tutte le adiacenze si usa show IP OSPF database router.
Nel caso di router di frontiera saranno presenti due database distinti.
Per riassumere, il LinkID varia:
-router link state->RouterID che genera l'informazione.
-network link state->Indirizzo IP dell'interfaccia del Designated router, quindi non più il router ID.
-summary network link state->Indirizzo della rete presente in altre aree.
L'advertising router è invece sempre il routerID del router che annuncia la entry.
La configurazione di OSPF con router CISCO è semplice. Si elencano le interfacce e si elencano gli indirizzi dell Anonymous system (per usare più OSPF) e le network che parlano OSPF (solo gli indirizzi generici), accostati all'inverso della netmask e l'area a cui appartengono.