Open Shortest Path First Protocol
开放式最短路径优先协议——
OSPF
一、距离矢量路由协议与链路状态路由协议对比
1.
距离矢量路由协议
①
处理的对象：路由
②
路由的获得：“听说的”
③
定期发送路由更新（所有路由信息）
④
衡量路径的好坏，主要依据“跳数”
⑤
适用“中小网络环境”
2.
链路状态路由协议
①
处理的对象：链路状态
②
路由的获得：自己计算得到
③
网络状态变化时，才发送更新信息，且只发送变化的网络信息
④
使用“开销”衡量路径
⑤
适用“大中型网络环境”
二、术语
1.LSA
（
Link-State Advertisement
）：链路状态通知
2.LSDB
（
Link-State Database
）：链路状态数据库，存放从邻居处收到的链路状态信息
3.LSU
（
Link-State Update
）：链路状态更新信息
4.LSR
（
Link-State Request
）：链路状态请求
5.AS
：自治系统（管理员管理的区域）
6.area
：区域（比自治域小）
7.neighbor
：邻居
8.adjacency
：邻接
三、
OSPF
的三张表
1.
邻居表（
neighbor table
）：存放邻居信息
//
邻居关系形成的条件：
①
物理直连
②
HELLO
协商通过
（协商包括：
HELLO
包发送时间；死亡时间；区域
ID
；验证密码；末节区域标识）
2.
拓扑表
/
链路状态数据库（
topology table/LSDB
）
存放从邻居处收到的链路状态信息
3.
路由表（
router table
）
存放到达目的网络的最好路径
四、
SPF
：最短路径优先算法
每台路由器以“自己”为树根，以“到达各目的网络的路径”为枝干，建立最短路径优先树，把“开销最小”的枝干作为到达网络的最好路径，放入路由表。
五、链路状态信息
LSA
的处理
LSA
好坏的界定：
LSA
序列号（十六进制数，范围：
0X80000001
—
0X7fffffff
）
OSPF
发送
LSA
之前，会在源
LSA
序列号基础上加
1
，并有加
1
归
0
特性，当
LSA
变为
0Xffffffff
时，加
1
变为
0X00000000
，直到
0X7fffffff
//
特例：当序列号回到初始值时，
OSPF
在
1
小时内，不发送
LSA
，不过这种情况发生概率较低
六、
OSPF
包类型
1.HELLO
包：建立和维护邻居关系
HELLO
包的封装：
①
路由器
ID
：代表路由器身份的
IP
地址（默认没设置
IP
时，为所有端口
IP
最大值）
②
HELLO
发送时间：点对点链路下
10S
③
死亡时间：等同
EIGRP
保持时间，为发送时间的
4
倍，
10
×
4=40S
④
邻居
IP
⑤
区域
ID
⑥
优先级
⑦
DR
的
IP
地址
⑧
BDR
的
IP
地址
⑨
验证密码
⑩
末节区域标识
2.
数据库描述包（
Database Description
）
封装链路状态信息
3.
链路状态请求包（
Link-State Request
）
请求链路状态信息
4.
链路状态更新包（
Link-State Update
）
发送链路状态更新
5.
确认包：发送确认信息
七、
OSPF
基本配置（单区域）
1.
启用协议
（
config
）
#router OSPF
进程号
//
进程号：
①
是一个数值
②
范围：
1-65535
③
具有本地意义：在本地区分多个
OSPF
区域
2.
指定网络
（
config-router
）
#network
网络号
/
子网号
/
具体
IP
匹配码
area
区域号
//
匹配码：格式
X.X.X.X
十进制
通常由
0
和
255
组成：
0
代表“必须匹配”，
255
代表“可以忽略”
例
1
：
192.168.10.1
匹配码：
0.0.0.255
代表
:192.168.10.0
网段
例
2
：
192.168.10.10
匹配码：
0.0.0.8
需要把
IP
和匹配码不为
0
的值换算成二进制数
10 ： 00001010 8 ： 00001000
10 ： 00001010 8 ： 00001000
二进制上，匹配码上
0
对应的
IP
值必须匹配，
1
对应的
IP
值可以忽略
也就是说值为：
0000?010 00001010 10/00000010 2
根据计算得到的结果为
2
个具体的
IP
地址：
192.168.10.10
192.168.10.2
补充：
查看路由协议信息：
show ip protocol
调试
OSPF
路由间邻接信息：
debug ip ospf adj
（链路状态信息）
调试
OSPF
路由间
hello
信息：
debug ip ospf hello
八、
OSPF
网络类型
1.
点对点网络（
point -to-point
）：
DDN,
帧中继的点对点子接口
特性：
①
不需要选举
DR
和
BDR
②
使用组播发送通信（组播地址：
224.0.0.5
）
③
该类型网络，设备会自动感知
2.
广播网络（
multiaccess broadcast network
）：以太网
特性：
①
选举
DR
和
BDR
//DR
：指定路由器（接受所有路由器的链路状态信息，把收到的所有链路状态信息，发送给其他路由器）
//BDR
：备份指定路由器（当
DR
正常时，
BDR
会接收所有路由器的链路状态信息，但不把接受的信息发给其他路由器）当
DR
故障时，
BDR
接替
DR
工作
//
非
DR
和
BDR
叫做
DRother
②
选举
DR
和
BDR
所要参照的参数
1>HELLO
包中的优先级：范围
0
—
255
默认值：
1
值越大越优先，优先级为
0
的路由器，不会成为
DR
和
BDR
配置优先级：（
config-if
）
#ip ospf priority
值
//
同一台路由器在不同广播环境下，可充当不同角色
下图中：路由器
A
既是区域
1
和区域
3
的
DR
，也是区域
2
的
DRother
2>
路由器
ID
（
router
—
ID
）：代表路由器身份的
IP
地址
默认：活动物理端口上的最大
IP
作为路由器的
IP
建议：把环回口
IP
作为路由器
ID
配置路由器
ID:
（
config
）
#interface lo0
（
config-if
）
#ip address ip
地址
子网掩码
（
config-router
）
#router-id IP
地址
注意：路由器
ID
是在
OSPF
进程启动时选举，为使新配置生效，需要重启
OSPF
进程
#clear ip ospf process
③
DR
和
BDR
不抢占
④
DR
所在组的组播地址：
224.0.0.6
（
BDR
在同组中）
⑤
DRother
所在组的组播地址：
224.0.0.5
⑥
配置网络类型：广播网络
（
config-if
）
#ip ospf network broadcast
3.
点对多点广播网络（
point-to-multipoint
）
配置：（
config-if
）
#ip ospf network point-to-multipoint
4.
点对多点非广播网络（
point-to-multipoint nonbroadcast
）
特性：
①
Cisco
私有属性
②
邻居关系需要手动配置
配置：指点网络类型
（
config-if
）
#ip ospf network point-to-multipoint non-boradcast
静态配置邻居关系
（
config-router
）
#neighbor
邻居
IP priority
优先级
九、“邻居”与“邻接”的概念
1.
邻居：广播网络下
DRother
路由器之间的关系
2.
邻接：路由器与
DR
或
BDR
之间的关系（发送链路状态信息）
//
在点对点环境下，邻居
=
邻接。下图中，区域
2
内各路由器之间的关系为“邻居”，区域
1
与区域
2
的关系为“邻接”
结论：
①
点对点环境下，邻居
=
邻接
②
路由器彼此建立邻居关系，未必相互发送链路状态信息。
③
路由器彼此建立邻接关系，一定相互发送链路状态信息。
十、
OSPF
调试命令
1.show ip route
2.show ip protocols
3.show ip ospf interface
端口
//
查看端口的
ospf
配置
该命令的执行结果：
①
OSPF
的进程号
②
路由器
ID
③
网络类型（
network type
）
④
链路开销（
cast
：
1
）
⑤
本台路由器的角色
⑥
优先级（
priority
）
⑦
DR
和
BDR
的
IP
地址
⑧
Hello
包发送时间和死亡时间
⑨
邻居的个数，邻接的个数
⑩
邻接信息
⑾
区域号（
area 0
）
4.show ip ospf //
查看
ospf
配置
可查看进程号，区域号
5.show ip ospf neighbor //
查看邻居信息
6.show ip ospf database //
查看链路状态数据库
可查看：链路状态信息的序列号
十一、
OSPF
状态
1.down state
（关闭状态）
:
彼此没有收到对手
HELLO
包
2.init state
（起始状态）：一方收到另一方的
HELLO
包，并把对方信息加入邻居表
3.two-way state
（双边状态）：彼此收到对方的
HELLO
包，并把对方信息加入邻居表
//
如果两台路由器都是
DRother
，那么它们之间的最终状态就是“
two-way state
”
//
如果路由器中有一台是
DR
或
BDR
，那么路由器将进入下一状态
4.exstart state
（准启动状态）：协商谁先发送链路状态信息
5.exchange state
（交换状态）：开始发送链路状态信息
6.loading state
（加载状态）：向邻居发送状态信息请求
7.full state
（全状态）：链路状态信息相互更新后，就处于该状态
注意：
OSPF
路由器的最终状态为：
two-way state
或
full state
十二、
OSPF
区域
1.
单区域：所有路由器都在一个区域内
优点：连接配置简单
缺点：
①
大量
LSA
传输，占用过多带宽
②
增大正常数据传输延时
③
占用内存和
CPU
资源
④
路由表内路由条目比较多
备注：单区域的区域号为
0
（固定）
2.
多区域：解决单区域的缺点
⑴
设计原则
①
网络中必须存在骨干区域，最好只存在一个骨干区域
//
骨干区域：负责区域间通信
②
网络中可以存在多个非骨干区域
③
每个非骨干区域要与骨干区域物理直连
④
区域间的连接通过路由器来实现，不是通过链路实现
备注：骨干区域号为
0
，非骨干区域号为非
0
⑵
多区域配置
Router A:
(config)#router ospf 100
(config-router)#network 192.168.10.0 0.0.0.255 area 1
(config-router)#network 202.110.100.1 0.0.0.0 area 1
Router B:
(config)#router ospf 100
(config-router)#network 202.110.100.2 0.0.0.0 area 1
(config-router)#network 202.110.101.1 0.0.0.0 area 0
Router C:
(config)#router ospf 100
(config-router)#network 202.110.101.2 0.0.0.0 area 0
(config-router)#network 192.168.20.0 0.0.0.255 area 0
十三、多区域下路由器的角色
1.
内部路由器（
internal routers
）所有端口都处于同一区域的路由器
2.
骨干路由器（
backbone routers
）一个或几个端口在骨干区域内的路由器
3.
边界路由器（
ABR
）端口处在多个区域内的路由器
4.
自治系统边界路由器（
ASBR
）连接
OSPF
环境与外部环境的路由器
十四、
LSA
的类型
1.LSA1
：用于同一区域内，路由器间链路状态信息的发送
2.LSA2
：同一区域内，由
DR
发送，声明链路状态信息
3.LSA3
：区域间的汇总路由
4.LSA4
：声明
ASBR
的存在（指明向外部发数据找谁）
5.LSA5
：通告外部路由（通知内部路由器外部路由有哪些）
十五、
OSPF
路由类型
1.
区域内路由，代码为
0
2.
区域间路由，代码为
0 IA
3.
外部路由，代码为
0 E1
//
外部路由的度量
=
本路由器到达
ASBR
的路由度量
+ASBR
到外部环境路由的度量
4.
外部路由，代码为
0 E2
//
外部路由的度量
=ABSR
到外部环境路由的度量，默认外部路由为
0 E2
十六、
OSPF
开销
默认：开销
=
/
物理带宽
//10M=10 100M=1 1000M=1
配置开销：（
config-if
）
#ip ospf cost
开销（
1
—
65535
）
十七、
OSPF
的汇总
1.OSPF
区域间汇总
①
注意：区域间汇总只能在边界路由器（
ABR
）上配置
②
配置：
（
config
）
#router ospf
进程号
（
config-router
）
#area
区域号
range
汇总
IP
汇总掩码
//OSPF
的自动汇总是关闭
2.
外部路由汇总
①
注意：外部路由的汇总只能配置在
ASBR
上
②
配置：
（
config
）
#router ospf
进程号
（
config-router
）
#summary-address
汇总
IP
汇总掩码
//
让
OSPF
把外部
RIP
路由。灌入到
OSPF
环境
在
ASBR
上配置：
（
config
）
#router rip
（
config-router
）
#network ?
（
config
）
#router ospf
进程号
（
config-router
）
#network ?
（
config-router
）
#redistribute rip subnets
十八、
OSPF
区域类型
