OSPF路由协议单区域概念及配置

知识1： OSPF概述

 

   开放式最短路径优先协议（ Open Shortest Path First， OSPF）是基于开放标准的发链路状态路由选择协议

 

1.OSPF是内部网关路由协议

 

内部网关路由协议(IGP)：用于在单一自治系统(Autonomous System-AS)内决策路由

 

自制系统（AS）：执行统一路由策略的一组网络设备的组合

 

2.OSPF区域

  

为了适应大型的网络，OSPF在AS内划分多个区域；一定要划分区域0（骨干区域），其他区域必须和区域0相连。

 

每个OSPF路由器只维护所在区域的完整的链路状态信息

 

3.链路状态路由协议

 

OSPF 是链路状态路由协议，链路状态路由协议中的路由器了解OSPF网络内的链路状态信息

 

链路状态路由协议中，直连的路由器之间建立邻接关系，互相“交流”链路信息，来“画”出完整的网络结构

 

知识2： Router ID

 

Router ID 是在 OSPF区域内唯一标识一台路由器的 IP地址。

 

Router ID 选取规则

§   首先，路由器选取它所有loopback接口上数值最高的IP地址

 

§   如果没有loopback接口，就在所有物理端口中选取一个数值最高的IP地址

Router ID 不具备强占性， Router ID 只要选定就不会改变，即使是物理接口关闭， Router ID 也不会变，除非重启路由器或进程。

 

知识3： OSPF的工作过程

邻居列表

•        列出每台路由器全部已经建立邻接关系的邻居路由器

链路状态数据库（LSDB）

•        列出网络中其他路由器的信息，由此显示了全网的网络拓扑

路由表

•        列出通过SPF算法计算出的到达每个相连网络的最佳路径

 

 

知识4 ：OSPF邻接关系

   

邻接关系的建立过程

 

 

建立邻接关系的条件

 

1 、Area-id：两个路由器必须在共同的网段上，它们的端口必须属于该网段上的同一个区，且属于同一个子网

2 、验证（Authentication OSPF）：同一区域路由器必须交换相同的验证密码，才能成为邻居

3 、Hello Interval和Dead Interval： OSPF协议需要两个邻居路由器的这些时间间隔相同，否则就不能成为邻居路由器。

4 、stub区域标记：两个路由器可以在Hello报文中通过协商Stub区域的标记来成为邻居

 

知识5： OSPF 的网络接口类型

 

   路由器接口类型不同，在建立邻接关系的时候，OSPF路由器执行的操作也略有不同，所以定义了4种类型，如下

 

  

 

知识6： OSPF多址网络中的ＤＲ与ＢＤＲ    

　　

一个网段上的其他路由器都和指定路由器（DR）构成邻接关系，而不是它们互相之间构成邻接关系

广播多址型网络选DR或BDR在2-way阶段，他们不具备强占性，要想成为DR必须先成为BDR。

 

           

 

 

DR与 BDR的选举

 

通过Hello报文选择DR和BDR来代表OSPF网段

通过组播发送Hello报文

具有最高OSPF优先级的路由器会被选为DR

如果OSPF优先级相同，则具有最高Router ID的路由器会被选为DR

其他的路由器(DRothers)只和DR及BDR路由器之间形成邻接关系

 

每台路由器的每一个多点访问的接口都有一个路由器的优先级（ Router Priosrity），用一个 8位的无符号整数来表示，范围是 0― 255，数值越大，优先级越高，默认优先级是 1，可以通过命令 ip ospf priority来更改，具有 0优先级的路由器不能成为 DR或 BDR。

 

知识7： OSPF包类型

 

 

1.HELLO协议：

 

当路由器上启动OSPF进程时，每台路由器都会间隔一定的时间发送Hello包

 

Hello 包通过组播地址224.0.0.5发送

 

OSPF 路由器使用Hello包发起建立邻接关系并监视这种关系的存在和消失

 

在广播网或者点对点网上，Hello的发送间隔是10秒；在NBMA网络上，Hello的发送间隔是30秒

 

2.Hello报文用于发现和维护邻居关系，并保证邻居间的双向通信。不同类型的网络种， Hello协议的工作方式如下：

     

      多址网络：周期性的组播 Hello包，允许邻居的动发现，尝试进行指定路由器 DR/备份路由器 BDR的选举。

 

      点到多点型网络：发送 Hello包给于直连的能通信的全部路由器。

 

          DBD和 LSR报文用于建立邻接关系。

          LSU和 LSAck报文用于实现 OSPF可靠的更新机制。

 

知识8： OSPF的路由传播

   

整个 OSPF的拓扑图可以描绘成一组互联的路由器或一组互联的节点。为了使这些节点能够在这些逻辑的拓扑上完全的进行路由选择，每一个节点都必须拥有一个关于这个拓扑结构的相同的拓扑图，这个拓扑图就是拓扑数据库，也叫链路状态数据库。这个数据库由路由器可以接收到的所有 LSA组成。在拓扑图中发生的一个变化将可以表示为一条或多条 LSA的变化。

泛洪（ Flooding）过程就是将这些变化或更新的 LSA发送到整个网络中去，以保证每一个节点的数据库都可以更新。

泛洪过程将会使用到下面两种类型的 OSPF报文

    链路状态更新报文（ Link State Updatapackets，类型 4）

    链路状态确认报文（ Link State Acknowledgmentpackets，类型 5）

 

在点到点网络中，路由器以组播的方式将更新报文发送到组播地址（ 224.0.0.5）。在点到多点网络上，路由器是以单播方式将更新报文发送到邻接邻居的接口地址的。

 

在广播型的网络上， DRouthers路由器只能和ＤＲ与ＢＤＲ路由器形成邻接关系，因此更新报文将发送到组播地址（２２４ .０ .０ .６），相应，ＤＲ路由器也将以组播的方式发送包含ＬＳＡ的更新包问道网络上与之建立邻接关系的路由器。接着，所有的路由器将从他们所有其他的接口上泛洪ＬＳＡ通告。

 

知识９： OSPF 度量值

 

OSPF用来度量路径优劣的度量值称为 Cost（代价），是指从该接口发送出去的数据报的出站口代价。并用１６位无符号的整数表示，范围在１ --65535之间。默认代价是 ，表示一个整数，ＢＷ是指再接口上配置的带宽，而 是 Cisco路由器使用的参考带宽。

接口的代价值可以通过命令 ip　 ospf　 Cost　来改变

 

知识10： ＯＳＰＦ路由协议的应用环境

 

1.OSPF的使用地方

 

　　　 网络的规模 ：网络中的路由器在10台以上；中等或大规模的网络

 

网络的拓扑结构 ：网络的拓扑结构为网状，并且任意两台路由器之间都有互通的需求

 

其它特殊的需求 ：要求路由变化时能够快速收敛，要求路由协议自身的网络开销尽量降低

 

对路由器自身的要求 ：运行OSPF协议时，对路由器的CPU的处理能力及内存的大小都有一定的要求，性能很低的路由器不推荐使用OSPF协议

 

2.OSPF的特点

 

       可适应大规模网络

 

路由变化收敛速度快

 

无路由环

 

支持变长子网掩码VLSM

 

支持区域划分

 

支持以组播地址发送协议报

 

　　 3.OSPF与 RIP的比较

 

　　　　　  

 

 

知识11： OSPF单区域介绍

 

１．区域ＩＤ

 

　　是通过一个 32为的区域ＩＤ（ Aera ID）来标识的。

 

2.相连的路由器接口

 

     指的是连接到区域的路由器的接口。一个路由器的接口属于且仅属于一个区域。

 

3.路由器链路状态通告列表

 

     区域内的每台路由器产生的链路状态通告，他描述了连接到区域的路由器接口的状态。

 

4.网络链路状态通告列表

 

     由 DR/BDR产生的链路状态通告。用于描述链接到该区域的路由器。

 

5.汇总链路状态通告列表

 

     由 ABR发起的链路状态通告。用于描述区域间的或者达到 AS外部的路径信息

 

6.最短路径树

 

     每台路由器都会以自身作为树的根利用 SPF算法来计算到达目的网络的最短路劲。

 

 

 知识12：配置命令

 

v     配置loopback接口地址

Router(config)# interface loopback 0

Router(config-if)# ip address IP地址掩码

 

v     启动OSPF路由进程

Router(config)# router ospf 进程号

 

v     指定OSPF协议运行的接口和所在的区域

Router(config-router)# network 网络号反向掩码  area  区域号

 

v     修改接口的Cost值

    Router(config-if)#ip ospf cost number

 

例如：

    Router(config)#interface s0

    Router(config-if)#ip ospf cost 1000

 

v     配置OSPF计时器

 Router(config-if)#ip ospf hello-interval 时间(s)

 Router(config-if)#ip ospf dead-interval 时间(s)

 

例如：

    Router(config)#interface e0

    Router(config-if)#ip ospf hello-interval 5

    Router(config-if)#ip ospf dead-interval 20

 

v     查看邻居列表

Router#show ip ospf neighbor

 

v     查看链路状态数据库

Router#show ip ospf database

 

v     查看路由表

Router#show ip route

 

 查看OSPF的配置

Router#show ip ospf

 

v     查看OSPF接口数据结构

Router#show ip ospf interface 接口

 

 

 

 

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            

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