7 开放最短路径优先OSPF
开放式最短路径优先协议(OSPF) (2)
点到点式网络
在点到点链路中一般采用PPP或者HDLC的封装格式，OSPF自动 在点到点链路中一般采用PPP或者HDLC的封装格式，OSPF自动 检测接口类型，并且不需要进行DR/BDR的选举。 检测接口类型，并且不需要进行DR/BDR的选举。 在点到点模型中，既没有DR也没有BDR，直接相连的路由器形成 在点到点模型中，既没有DR也没有BDR，直接相连的路由器形成 邻接。 每个点到点链路要求一个分开的子网。 Hello记时器为10秒，dead间隔为40秒，等待间隔为40秒。 Hello记时器为10秒，dead间隔为40秒，等待间隔为40秒。
OSPF运行的模式
Point-to-multipoint nonbroadcast：如果VC中多播和广播能力没有 启用的话就不能使用point-to-multipoint模式，也路由器没办法多播 Hello包，邻居必须人工指定，不需选举DR/BDR。 Point-to-point：一个子网，不选举DR/BDR，当只有2个路由器的 接口要形成邻接关系的时候才使用，接口可以为LAN或WAN接口 。
帧中继拓扑
星型（Star/hub-and-spoke）：最常见的帧中继网络拓扑，代价最 星型（Star/hub-and-spoke）：最常见的帧中继网络拓扑，代价最 小。 全互连（Full-mesh）：冗余，但是代价大。在这样的环境中计算 全互连（Full-mesh）：冗余，但是代价大。在这样的环境中计算 VC的数量。使用n(n-1)/2的公式，n为网络中的节点数。 VC的数量。使用n(n-1)/2的公式，n 部分互连（Partial-mesh）：前两种的折中方案。 部分互连（Partial-mesh）：前两种的折中方案。
非广播式网络
NBMA网络比如帧中继,ATM和X.25，没有广播的能力。 NBMA网络比如帧中继,ATM和X.25，没有广播的能力。 有了非广播式模型， DR和BDR被选出，并且所有路由器与它们形 DR和BDR被选出，并且所有路由器与它们形 成邻接，这个联盟实现了优化扩散，因为所有LSA被送到DR，同 成邻接，这个联盟实现了优化扩散，因为所有LSA被送到DR，同 时DR将它们扩散到网络中每一个单独的路由器上。 DR将它们扩散到网络中每一个单独的路由器上。 因为广播式性能的缺陷，必须定义邻居来使用邻居命令。 所有路由器在同一个子网。 与广播式模型相同，也要选出DR，必须注意确认DR与所有的路由 与广播式模型相同，也要选出DR，必须注意确认DR与所有的路由 器有逻辑连接。 Hello记时器是30秒，终结间隔是120秒，等待间隔是120秒。 Hello记时器是30秒，终结间隔是120秒，等待间隔是120秒。
计算机网络 最短路径优先协议(OSPF)
计算机网络最短路径优先协议（OSPF）开放式最短路径优先协议（Open Shortest Path First，OSPF）是另一种使用较为广泛的内部网关协议。
它是一种链路状态路由选择协议，其实现过程比RIP协议复杂，但其更新过程收敛较快，适合在大型自治系统中使用。
OSPF协议的基本原理是：在自治系统中每一台运行OSPF协议的路由器都维护着一个链路状态数据库，并通过洪泛算法在整个系统中广播自己的链路状态信息，使得在整个系统内部维护一个同步的链路状态数据库。
根据链路状态数据库，路由器能够计算出以自己为根，其他网络节点为叶的一根最短路径树，从而得到自己到达系统内部各网络的路由表。
OSPF协议不再使用UDP数据报来传送报文，而是直接使用IP数据报来传送报文，并且这种数据报很短，能够减少路由信息的通信量。
如图4-12所示，为OSPF报文的报头格式。
图4-12 OSPF报文报头格式在OSPF报文的报头中，版本字段指出了协议的版本号，类型字段指示报文的类型，源路由器IP地址字段给出了发送地址，域标识符字段指出了32位的域标识号，而鉴别类型字段说明了所使用的鉴别机制。
其中，OSPF报文的类型主要包括五种，如表4-5所示。
在OSPF协议中，每两个相邻路由器每隔10秒要交换一次Hello报文。
通过Hello报文来确定相邻站是否可以到达，因为只有可达相邻站的链路状态信息才能够存入链路状态数据库，并由此计算出路由表。
在正常情况下，网络中传送的绝大数OSPF报文都是Hello报文，如果在40秒内没有收到某个相邻路由器发来的Hello报文，则可认为该相邻路由器是不可达的，应立即修改链路状态数据库，并重新计算路由表。
在OSPF报文类型中，除了Hello报文以外，其他四种报文都是用来进行链路状态数据库的同步。
当一个运行OSPF协议的路由器开始工作时，它只能通过Hello报文获得与其相邻的工作路由器，以及将数据发送相邻路由器所需的费用。
OSPF协议
OSPF协议简介OSPF（开放式最短路径优先）是一种内部网关协议（IGP），用于在大型企业网络或互联网中进行路由选择和转发。
它是一种链路状态路由协议，被广泛用于构建大规模的自治系统（AS）内部的动态路由网络。
OSPF的目标OSPF的设计目标是实现以下几个重要方面：1.可靠性：OSPF通过在网络中交换链路状态信息，实现了快速的网络收敛和故障恢复，以确保网络的高可靠性。
2.可扩展性：OSPF能够适应大型网络的扩展需求，支持分层设计和分区，使得网络可以灵活地增长和调整。
3.快速收敛：OSPF使用最短路径优先算法（SPF）来计算路由，能够快速选择最佳路径，并在网络拓扑发生变化时迅速收敛。
4.灵活的策略控制：OSPF提供了多种策略控制机制，如区域（Area）、路由汇总（Route Summarization）、路由过滤（Route Filtering）等，使得网络管理员能够根据实际需求进行灵活的路由控制。
OSPF的工作原理OSPF协议通过建立邻居关系、交换链路状态信息、计算最短路径和更新路由表等步骤来实现路由选择和转发。
1.邻居关系建立：OSPF路由器通过发送Hello报文来探测与相邻路由器之间的连接，建立邻居关系。
邻居关系的建立是通过交换Hello报文和协商参数来完成的。
2.链路状态信息交换：建立邻居关系后，OSPF路由器将链路状态信息（LSA）广播给邻居路由器，用于描述自身的链路状态和拓扑信息。
3.最短路径计算：OSPF路由器使用最短路径优先算法（SPF）来计算到达目的网络的最优路径，并生成路由表。
4.路由表更新：OSPF路由器根据最新的链路状态信息更新路由表，并将更新的路由信息发送给邻居路由器。
OSPF的优缺点OSPF协议具有以下优点和缺点：优点：‑高可靠性和快速收敛：OSPF能够快速收敛，自动适应网络拓扑的变化，并提供快速的故障恢复能力。
‑灵活的路由策略控制：OSPF支持多种路由策略控制机制，使得网络管理员能够根据实际需求进行灵活的路由控制。
开放最短路径优先协议(OSPFv2)
3. Router ID（ospf 区域内路由器的唯一标示） Ospf 路由器 ID 的三种选择方法： 使用命令 router-id 来配置路由器的 router id 取 loopback 口中的最大值 如果以上两项都没有，取物理口中的最大值（无论此接口有没有运行 ospf 协议） 注：在实际环境中建议选用 loopback 口作为路由器 id 的选择方法。
15. Ospf cost Ospf 使用接口的带宽计算 metric，以 10 Mbit/s 的接口为例： 将 10 Mbit/s 换算成 bit，为 10 000 000，然后用 100000000 除以带宽，得到 100000000/10 000 000=10,及在 ospf 中，10Mbit/s 链路的 metric 为 10.
OSPF协议开放最短路径优先协议的解析
OSPF协议开放最短路径优先协议的解析OSPF（Open Shortest Path First）是一种开放的、链路状态型的最短路径优先（Shortest Path First，SPF）路由协议，常用于互联网中的内部网关路由（Interior Gateway Protocol，IGP）。
OSPF协议通过构建网络拓扑图，计算出最短路径，进而实现数据包的转发。
一、OSPF协议的基本原理OSPF协议基于Dijkstra算法，通过收集邻居路由器交换的链路状态信息（Link State Information，LSA），构建一个网络拓扑图。
该拓扑图包括路由器、链路状态和链路开销等信息。
路由器之间通过邻居发现、邻居关系建立和链路状态数据库同步等过程，形成一个集中式的拓扑图。
然后，利用拓扑图计算最短路径，为每个目的地生成路由表。
二、OSPF协议的特点1. 开放性与智能性：OSPF协议是开放的，可以与其他厂商的设备进行互通；同时，它具备智能选择路径和负载均衡的能力。
2. 分层设计：OSPF协议可以将网络划分成不同的区域（Area），每个区域内部通过特定方式形成链路状态数据库，减少了整个网络中LSA的数量，提高了计算效率。
3. 动态路由：OSPF协议具备动态路由的能力，能够根据网络的变化自动修正路由表，实现快速的收敛。
4. 适用于大规模网络：由于OSPF协议使用链路状态信息，仅仅维护邻居路由器的链路状态数据库，而不是整个网络的路由表，所以适用于庞大的网络环境。
5. 支持VLSM和CIDR：OSPF协议支持可变长子网掩码（Variable Length Subnet Mask，VLSM）和无类别域间路由选择（Classless Inter-Domain Routing，CIDR），可以更有效地利用IP地址空间。
三、OSPF协议的工作流程1. 邻居发现：OSPF协议通过邻居发现过程，获取与自己直接相连的邻居路由器信息。
RCCP_开放式最短路径优先协议(OSPF)
Show ip router
课程议题
OSPF的基本配置
OSPF基本配置
Router(config)#
router ospf process-id 创建OSPF路由进程
课程议题
OSPF报文类型
OSPF报文
OSPF报文是由多重封装 构成的，封装在IP头部内 的是5种OSPF报文类型 中的一种，每一种报文类
型都是由一个OSPF报文
头部开始，这个OSPF报 文头部对于所有的报文类
型都是相同的。
OSPF报文（续）
OSPF有5种分组类型
Hello 数据库描述（DBD） 链路状态请求（LSR） LSU LSAck
课程议题
链路状态路由协议的特点
链路状态路由协议特征
对网络发生的变化能够快速响应。
当网络发生变化的时候发送触发式更新（triggered update）。
发送周期性更新（链路状态刷新），间隔时间为30分钟。
链路状态数据结构
邻居表（neighbor table）：
也叫adjacency database。存储了邻居路由器的信息，如果一个OSPF路 由器和它的邻居路由器失去联系，在几秒中的时间内，它会标记所有到 达那条路由均为无效并且重新计算到达目标网络的路径。
点是配置较为简便 point-to-multipoint nonbroadcast
broadcast
point-to-point
OSPF运行的模式
பைடு நூலகம்
Broadcast:：使得WAN接口看上去像LAN接口，一个IP子网，多播 hello包自动发现邻居，选举DR/BDR，要求网络全互连。 Nonbroadcast（NBMA）：一个IP子网，邻居手工指定，选举
内部网管协议 开放最短路径优先 OSPF
首先，你得跟你周围癿人（同一网段如129.102） 建立基本联系。你大叨一声“我在这！”(发HELLO报 文),二是，周围癿人知道你癿存在，他们也会大叨，这 样你知道周围大概有哪些人，你不他们乊间建立了邻居 (neighbor)关系，当然，他们乊间也有邻居关系。
第8 页
OSPF
2
正文 . 第事章
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OSPF概述
4
OSPF分组类型
正文 . 第一章
问候(Hello)
OSPF分组类型
数据库描述(Database Description) 链路状态请求(Link State Request)
链路状态更新(Link State Update)
链路状态确认(Link State Acknowledgment)
在你们这一群人中，最有威望(Priority优先级)癿人 会被推荐为首领（Designated Router）首领不你乊间 是上下级关系(adjacency邻接)，它会不你建立单线联 系，而丌许你不其它邻居有过多亝往，他会说：“那样 做癿话，街上太挤了”。
Step 2
你叧好通过首领来知道更多癿消息了，首先，你们 互通消息，他告诉你他知道癿所有地图癿地名，你也会 告诉他你现知道癿地名，当然上也许叧有你一个点。 (Database Description数据库描述报文)
第9 页
OSPF
2
正文 . 第事章
你发现地名表中有你缺少癿戒比你新癿东西，你会 问他要一仹更详细癿资料，他发现你癿地名表中有他需 要癿东西，他也会吐你索求新资料。(Link State Request连接状态请求报文) 当然，你们毫丌犹豫地将一仹详细资料发送给对斱。 (Link State Update连接状态升级报文)
实验8：开放式最短路径优先路由协议OSPF 配置
实验8：开放式最短路径优先路由协议O SPF 配置一、实验目的1、练习OSPF 动态路由协议的基本配置；2、掌握了解OSPF 路由协议原理二、实验环境packet tracer 5.0三、OSPF 协议介绍OSPF(Open Shortest Path First 开放式最短路径优先)是一个内部网关协议(Interior Gateway Protocol, 简称IGP) ，用于在单一自治系统(autonomous system,AS)内决策路由。
与RIP 相对，OSPF 是链路状态路由协议，而RIP 是距离向量路由协议OSPF 的主要特性如下：适应范围——支持各种规模的网络，最多可支持几千台路由器。
快速收敛——在网络的拓扑结构发生变化后立即发送更新报文，使这一变化在自治系统中同步。
无自环——OSPF 根据收集到的链路状态用最短路径树算法计算路由，从算法上本身保证了不会生成自环路由。
OSPF 把一个大型网络分割成多个小型网络的能力被称为分层路由，这些被分割出来的小型网络就称为“区域”(Area)。
由于区域内部路由器仅与同区域的路由器交换LSA （链路状态广播）信息，这样LSA 报文数量及链路状态信息库表项都会极大减少，SPF （Shortest Path First 最短路径优先算法）计算速度因此得到提高。
多区域的OSPF 必须存在一个主干区域，主干区域负责收集非主干区域发出的汇总路由信息，并将这些信息返还给到各区域。
OSPF 区域不能随意划分，应该合理地选择区域边界，使不同区域之间的通信量最小。
但在实际应用中区域的划分往往并不是根据通信模式而是根据地理或政治因素来完成的。
在OSPF 多区域网络中，路由器可以按不同的需要同时成为以下四种路由器中的几种：1. 内部路由器:所有端口在同一区域的路由器，维护一个链路状态数据库。
2. 主干路由器：具有连接主干区域端口的路由器。
3. 区域边界路由器(ABR):具有连接多区域端口的路由器，一般作为一个区域的出口。
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4、链路状态路由协议工作原理
10.1.12.1/24 10.源自.12.2/24 10.1.23.2/24
10.1.23.3/24
s0 r1 Lo0
10.1.1.1/24
s0 r2
E0
E0
r3 Lo0
Lo0
10.1.2.2/24
10.1.3.3/24
R1的链路信息表 Lo0 10.1.1.1/24 S0 10.1.12.1/24 R1
开放最短路径优先OSPF
OSPF基础 单区域OSPF配置
1、OSPF与RIP的比较
链路状态尺度被通告作为路由器链路通告的链路开销。 Cisco不支持服务类型，因此每一接口只能赋一个开 销值。 108÷Bandwidth 56kbps串行链路——缺省开销是1785。 64kbps串行链路——缺省开销是1562。 T1链路是1.544M ——缺省开销是65。 传统以太网——缺省开销是10。 16Mbps令牌环——缺省开销是6。 FDDI——缺省开销是1。 多段链路的cost叠加
10.1.12.1/24 10.1.12.2/24 10.1.23.2/24 10.1.23.3/24
s0 r1 区域1 Lo0 Lo1 Lo2 Lo3
1.1.0.1/24 1.1.1.1/24 1.1.2.1/24 1.1.3.1/24
s0 r2
E0
E0
r3 Lo0
Lo0
10.1.2.2/24
10.1.3.3/24
6、查看验证 (1)show ip route (2)show ip protocols (3)show ip ospf database (4)show ip ospf neighbor (5)show ip ospf interface (6)show ip ospf
7、OSPF汇总配置
区域0
R1的链路信息表
R2的链路信息表 Lo0 10.1.2.2/24 S0 10.1.12.2/24 E0 10.1.23.2/24 R2
R3的链路信息表 Lo0 10.1.3.3/24 S0 10.1.23.3/24
保留一份R1的链路信息表 向R3泛洪R1的链路信息表
R3
5、OSPF的配置 （1）启动OSPF进程 R1(config)#router ospf 1 R1(config-router)# （2）将接口加入到OSPF进程中 R1(config-router)#network 10.0.0.0 0.255.255.255 area 0 R1(config-router)#network 10.1.1.0 0.0.0.255 area 0 R1(config-router)#network 0.0.0.0 255.255.255.255 area 0 R1(config-router)#network 10.1.1.1 0.0.0.0 area 0
区域
区域0为主干区域
2、OSPF使用区域分层网络
主干路由器 R1 区域0
区域边界路由器 （ABR）
R1
R1
自治系统边界 路由器（ASBR） R1
区域1
区域2 R1
Internet
区域内部路由器
3、OSPF术语 （1）链路：指加入了OSPF进程的接口。 （2）路由器ID：用来标志此路由器的IP地址。最大 的Loopback地址或最大的活动接口IP地址。 （3）邻居：连在同一条链路上的路由器。 （4）邻接：链路数据库同步的邻居关系。 （5）Hello协议：发现、维持邻居关系。每隔10s发 送一次。 （6）邻居关系数据库：保存邻居关系的数据库。 （7）拓扑数据库：链路状态数据库。
（8）链路状态通告：LSA是包含链路状态信息的更 新包。 （9）指定路由器：DR，在广播型网络上负责分发 或收集路由信息的路由器。 （10）备用指定路由器：BDR，在广播型网络负责 分发或收集路由信息的路由器的备份路由器。 （11）OSPF区域：一组相邻的网络和路由器。共用 同一个Area ID。 （12）广播（多路访问）：以太网。 （13）非广播多路访问：NBMA，FR或ATM。 （14）点到点：两路由器直接连接的网络拓扑类型。 （15）点到多点：一种网络拓扑，一台路由器与多 台路由器相连。
R2(config-router)#area 1 range 1.1.0.0 255.255.252.0