OSPF的原理与配置

1、OSPF的概述

OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先）是一个内部网关协议，用于在单一自治系统（autonomous system,AS）内决策路由。是对链路状态路由协议的一种实现，隶属内部网关协议（IGP），故运作于自治系统内部。著名的迪克斯加算法被用来计算最短路径树。OSPF支持负载均衡和基于服务类型的选路，也支持多种路由形式，如特定主机路由和子网路由等。
OSPF路由协议是一种典型的链路状态（Link-state）的路由协议，一般用于同一个路由域内。在这里，路由域是指一个自治系统（Autonomous System），即AS，它是指一组通过统一的路由政策或路由协议互相交换路由信息的网络。在这个AS中，所有的OSPF路由器都维护一个相同的描述这个AS结构的数据库，该数据库中存放的是路由域中相应链路的状态信息，OSPF路由器正是通过这个数据库计算出其OSPF路由表的。

工作原理

OSPF的简单说就是两个相邻的路由器通过发报文的形式成为邻居关系，邻居再相互发送链路状态信息形成邻接关系，之后各自根据最短路径算法算出路由，放在OSPF路由表，OSPF路由与其他路由比较后优的加入全局路由表。整个过程使用了五种报文、三个阶段、四张表。

五种报文

Hello报文：建立并维护邻居关系。
DBD报文：发送链路状态头部信息。
LSR报文：把从DBD中找出需要的链路状态头部信息传给邻居，请求完整信息。
LSU报文：将LSR请求的头部信息对应的完整信息发给邻居。
LSACK:收到LSU报文后确认该报文。

三个阶段

邻居发现：通过发送Hello报文形成邻居关系。
路由通告：邻居间发送链路状态信息形成邻接关系。
路由计算：根据最短路径算法算出路由表。

四张表

邻居表：主要记录形成邻居关系路由器。
链路状态数据库：记录链路状态信息。
OSPF路由表：通过链路状态数据库得出。
全局路由表：OSPF路由与其他比较得出。

工作过程

1.了解自身链路：每台路由器了解其自身的链路，即与其直连的网络。
2.寻找邻居：不同于RIP，OSPF协议运行后，并不立即向网络广播路由信息，而是先寻找网络中可与自己交换链路状态信息的周边路由器。可以交互链路状态信息的路由器互为邻居。
3.创建链路状态数据包：路由器一旦建立了邻居关系，就可以创建链路状态数据包。
4.链路状态信息传递：路由器将描述链路状态的LSA泛洪到邻居，最终形成包含网络完整链路状态信息的链路状态数据库。
5.计算路由：路由区域内的每台路由器都可以使用SPF算法来独立计算路由。

OSPF的优势

• OSPF 适合在大范围的网络：OSPF 协议当中对于路由的跳数，它是没有限制的，所以 OSPF 协议能用在许多场合，同时也支持更加广泛的网络规模。只要是在组播的网络中，OSPF协议能够支持数十台路由器一起运作。
• 组播触发式更新：OSPF 协议在收敛完成后，会以触发方式发送拓扑变化的信息给其他路由器，这样就可以减少网络宽带的利用率；同时，可以减小干扰，特别是在使用组播网络结构，对外发出信息时，它对其他设备不构成其他影响。
• 收敛速度快：如果网络结构出现改变，OSPF 协议的系统会以最快的速度发出新的报文，从而使新的拓扑情况很快扩散到整个网络；而且，OSPF 采用周期较短的hello报文来维护邻居状态。
• 以开销作为度量值：OSPF 协议在设计时，就考虑到了链路带宽对路由度量值的影响。OSPF 协议是以开销值作为标准，而链路开销和链路带宽，正好形成了反比的关系，带宽越是高，开销就会越小，这样一来，OSPF 选路主要基于带宽因素。
• OSPF 协议的设计是为了避免路由环路：在使用最短路径的算法下，收到路由中的链路状态，然后生成路径，这样不会产生环路。
• 应用广泛：广泛的应用在互联网上，其他会有大量的应用实例。证明这是使用最广泛的IGP 之一。

2、OSPF配置

实验模型搭建

实验目的：
配置OSPF：连接两个路由器之间，实现四个不同VLAN之间通信。

1.将PC的IP地址，网关配置好，可自行选择。

2.在二层交换机上建立vlan10，vlan20，vlan30，vlan40，然后把对应vlan划入对应端口，并配置trunk。以SW1为例，配置如下：

SW2配置相同，不做重复配置。

3.三层交换机开启路由功能，划分vlan、设置trunk、配置虚拟接口。以SW3为例，配置如下：


SW4配置大致相同，注意vlan和端口ip号配对，不做重复配置。

4.路由器开启端口，并配置IP地址。以R1为例，配置如下：

R2配置大致相同，注意端口ip号配对，不做重复配置。

5.在SW3三层交换机上配置OSPF，配置如下：

SW4配置大致相同，注意与其直连网段配置正确，不做重复配置。

6.在R1路由器上配置OSPF，配置如下：

R2配置大致相同，注意与其直连网段配置正确，不做重复配置。
配置完成后检测一下：