路由协议之OSPF（1）

    OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先）是一个内部网关协议(InteriorGateway Protocol，简称IGP），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(Dijkstra)算法被用来计算最短路径树。OSPF分为OSPFv2和OSPFv3两个版本,其中OSPFv2用在IPv4网络，OSPFv3用在IPv6网络。OSPFv2是由RFC 2328定义的，OSPFv3是由RFC5340定义的。与RIP相比，OSPF是链路状态协议，而RIP是距离矢量协议。

为啦应对大规模网络情况下造成的网络资源浪费，解决方法如下：

一、ospf区域

    Ospf必须要有一个区域0，区域0也称作骨干区域（相当于一个树根）而且其他区域都需要连接到这个区域。把AS划分成区域，管理更加灵活。每个ospf路由器之维护所在区域的路由信息，如果某个链路发生故障，不用通知整个AS，只要在所在的区域进行处理即可，提高啦网络效率。

二、DR与BDR

    在DR和BDR出现之前，每一台路由器和他的所有邻居成为完全网状的OSPF邻接关系，这样5台路由器之间将需要形成10个邻接关系，同时将产生20条LSA.而且在多址网络中，还存在自己发出的LSA 从邻居的邻居发回来，导致网络上产生很多LSA的拷贝，所以基于这种考虑，产生了DR和BDR.

    ospf的三张表

    邻接关系数据库（邻居表）：保存路由器全部已建立邻接关系的邻居

    链路状态数据库（拓扑表）：把邻居更新过来的链路信息保存在链路状态数据库中

    路由表利用spf算法算出最优的路由保存在路由表

Ospf工作原理（上图）

Ospf多区域具体配置如下

    思科设备配置

IP配置如上图所示

    R1配置

R1(config)#router ospf 1111

#启用ospf协议，1111代表进程号，只对本地路由器有用，标志在同一台路由器中不同的OSPF进程（建议所有的路由器进程号写一样）

R1(config-router)#network192.168.1.0 0.0.0.255 area 1

#命令格式：network 网络号 反掩码 area 区域号

区域号：0为骨干区域，必须要有骨干区域在OSPF中，单区域OSPF必须有0区域反掩码

反掩码：简单来说就是把子网掩码反着写，就是把应该是1的地方写成0，是0的地方写成1

R1(config-router)#network192.168.2.0 0.0.0.255 area 1

R1(config-router)#do wr        保存设置

    R2配置

R2(config)#router ospf 1111

R2(config-router)#network 192.168.2.00.0.0.255 area 1

R2(config-router)#network 192.168.3.00.0.0.255 area 0

R2(config-router)#do wr

    R3配置

R3(config)#router ospf 1111

R3(config-router)#network 192.168.3.00.0.0.255 area 0

R3(config-router)#network 192.168.4.00.0.0.255 area 2

R3(config-router)#do wr

    R4配置

R4(config)#router ospf 1111

R4(config-router)#network 192.168.4.00.0.0.255 area 2

R4(config-router)#network 192.168.5.00.0.0.255 area 2

R4(config-router)#do wr

上述配置完成之后，使用在pc1上使用ping命令探测网络连通性

    Ospf常用查看命令

    R1#show ip ospf          查看ospf详细信息

    R1#show ip route ospf       查看ospf路由表

    R1#show ip ospf neighbor查看ospf邻接关系表

华为设备配置

IP配置如上图所示

    AR1配置

[AR1]ospf 1111

#启用ospf协议，1111代表进程号

[AR1-ospf-1111]area 1

#进入area1区域

[AR1-ospf-1111-area-0.0.0.1]network192.168.1.0 0.0.0.255

#宣告网段，命令格式：network  ip地址  反掩码

[AR1-ospf-1111-area-0.0.0.1]network192.168.2.0 0.0.0.255

    AR2配置

[AR2]ospf 1111

[AR2-ospf-1111]area 1

[AR2-ospf-1111-area-0.0.0.1]network192.168.2.0 0.0.0.255                                                           

[AR2-ospf-1111-area-0.0.0.1]area0

#由于AR2上个的两个端口不在同一个区域内需要分别进入区域宣告

[AR2-ospf-1111-area-0.0.0.0]network192.168.3.0 0.0.0.255

    AR3配置

[AR3]ospf 1111

[AR3-ospf-1111]area 0

[AR3-ospf-1111-area-0.0.0.1]network 192.168.3.00.0.0.255

[AR3-ospf-1111-area-0.0.0.1]area 2

[AR3-ospf-1111-area-0.0.0.0]network192.168.4.0 0.0.0.255

    AR4配置

[AR4]ospf 1111

[AR4-ospf-1111]area 2

[AR4-ospf-1111-area-0.0.0.1]network192.168.4.0 0.0.0.255

[AR4-ospf-1111-area-0.0.0.1]network 192.168.5.00.0.0.255

上述配置完成后使用pc1测试网络连通性

    Ospf检测命令

    [AR1]display ospf 1111 brief           查看ospf详细信息

    [AR1]display ospf interface all    查看ospf接口信息

    [AR1]display ospf routing          查看ospf路由信息

OSPF协议主要优点

1、OSPF是真正的LOOP- FREE（无路由自环）路由协议。源自其算法本身的优点。（链路状态及最短路径树算法）

2、OSPF收敛速度快：能够在最短的时间内将路由变化传递到整个自治系统。

3、提出区域（area）划分的概念，将自治系统划分为不同区域后，通过区域之间的对路由信息的摘要，大大减少了需传递的路由信息数量。也使得路由信息不会随网络规模的扩大而急剧膨胀。

4、将协议自身的开销控制到最小。见下：

    1）用于发现和维护邻居关系的是定期发送的是不含路由信息的hello报文，非常短小。包含路由信息的报文时是触发更新的机制。（有路由变化时才会发送）。但为了增强协议的健壮性，每1800秒全部重发一次。

    2）在广播网络中，使用组播地址（而非广播）发送报文，减少对其它不运行ospf 的网络设备的干扰。

    3）在各类可以多址访问的网络中（广播，NBMA），通过选举DR，使同网段的路由器之间的路由交换（同步）次数由 O（N*N）次减少为 O （N）次。

    4）提出NSSA区域的概念，使得NSSA区域内不再传播引入的ASE路由。

    5）在ABR（区域边界路由器）上支持路由聚合，进一步减少区域间的路由信息传递。

    6）在点到点接口类型中，通过配置按需拨号属性（OSPF over On Demand Circuits），使得ospf不再定时发送hello报文及定期更新路由信息。只在网络拓扑真正变化时才发送更新信息。

5、通过严格划分路由的级别（共分四级），提供更可信的路由选择。

6、良好的安全性，ospf支持基于接口的明文及md5 验证。

7、OSPF适应各种规模的网络，最多可达数千台。