第12章 OSPF原理和基本配置
OSPF基本配置实验原理
对于基本的OSPF配置，需要进行的操作包括：●配置Router ID●启动OSPF●进入OSPF区域视图●在指定网段使能OSPF1配置Router ID路由器的ID是一个32比特无符号整数，采用IP地址形式，是一台路由器在自治系统中的唯一标识。
路由器的ID可以手工配置，如果没有配置ID号，系统会从当前接口的IP地址中自动选一个较小的IP地址作为路由器的ID号。
手工配置路由器的ID时，必须保证自治系统中任意两台路由器的ID都不相同。
通常的做法是将路由器的ID配置为与该路由器某个接口的IP地址一致。
请在系统视图下进行下列配置。
表1-1配置路由器ID号为保证OSPF运行的稳定性，在进行网络规划时，应确定路由器ID的划分并手工配置。
说明：OSPF启动后修改的Router ID，需要重新启动OSPF进程之后，Router ID才能在OSPF 中生效。
2启动OSPFOSPF支持多进程，一台路由器上启动的多个OSPF进程之间由不同的进程号区分。
OSPF进程号在启动OSPF时进行设置，它只在本地有效，不影响与其它路由器之间的报文交换。
请在系统视图下进行下列配置。
表1-2启动/关闭OSPF缺省情况下，不运行OSPF。
启用OSPF时，需要注意：●如果在启动OSPF时不指定进程号，将使用缺省的进程号1；关闭OSPF时不指定进程号，缺省关闭进程1。
●在同一个区域中的进程号必须一致，否则会造成进程之间的隔离。
●当在一台路由器上运行多个OSPF进程时，建议用户使用以上命令中的router-id为不同进程指定不同的Router ID。
●以上命令中的vpn-instance用于将OSPF进程与VPN实例进行绑定，用于MPLS VPN解决方案，详细介绍请参考本手册的“VPN”部分。
3进入OSPF区域视图OSPF协议将自治系统划分成不同的区域（Area），在逻辑上将路由器分为不同的组。
在区域视图下可以进行区域相关配置。
请在OSPF视图下进行下列配置。
ospf的原理是什么
ospf的原理是什么OSPF（Open Shortest Path First）是一种用于动态路由协议的开放式标准，用于在局域网（LAN）或广域网（WAN）中选择最佳路径。
OSPF的原理可以概括为以下几个方面：1.链路状态数据库（LSDB）：OSPF中的每个路由器都会维护一个链路状态数据库（LSDB），其中包含了网络中所有路由器的信息。
每个路由器收集与其直接相连的其他路由器的链路状态信息，并通过OSPF协议进行广播通告给其他路由器。
这些信息包括链路的状态、链路的带宽、链路的延迟、链路的可靠性等。
2.路由计算：路由器在收到链路状态信息后，使用Dijkstra算法计算最短路径树（SPF tree）。
Dijkstra算法通过比较路径的成本来确定最佳的路径。
每个路由器根据自身的链路状态数据库计算出最短路径，并将其存储在路由表中。
3.路由更新：当网络中发生拓扑变化（如链路故障、链路状态改变）时，路由器会将这些变化的信息通过LSA（链路状态广播）包发送给其他路由器，以便其他路由器可以更新其链路状态数据库和路由表。
这个过程是动态的，可以快速适应网络拓扑变化。
4.路由选择：每个路由器根据其路由表中的路径成本来选择最佳路径。
OSPF使用距离矢量协议，其中距离是通过成本值（如链路带宽或延迟）来表示的。
路由器选择最低成本的路径作为最佳路径，并将其用于转发数据包。
5.区域划分：为了减少网络中的路由器之间的交互和信息传输，OSPF将网络划分为不同的区域。
每个区域内的路由器只需要与自己相邻的路由器交换链路状态信息，并计算最短路径。
然后，每个区域内的路由器将汇总的最短路径信息发送到其他区域的边界路由器上。
总之，OSPF通过收集和交换路由器之间的链路状态信息，计算出最短路径并更新路由表，使路由器能够选择最佳路径来转发数据包。
它具有高度灵活性和可伸缩性，并且能够适应网络中的拓扑变化。
这使得OSPF 成为广泛应用于大型网络环境的常用路由协议之一。
OSPF协议的基本原理及其仿真
OSPF协议的基本原理及其仿真OSPF（Open Shortest Path First）是一种基于链路状态算法的内部网关协议（IGP），广泛应用于大规模的企业网络和互联网中。
本文将介绍OSPF协议的基本原理，包括其工作机制、路由选择算法以及如何进行仿真实验。
一、OSPF协议的基本原理OSPF协议是一种开放的、自治的链路状态路由协议。
其设计目标是在大规模网络环境下提供高效稳定的路由选择，并具备快速收敛的能力。
1. 链路状态生成OSPF协议将网络拓扑抽象成一张连接关系图，其中每个路由器都维护着自己所连接的链路的状态信息。
链路状态包括链路的带宽、延迟、可用性等信息。
2. 路由计算OSPF协议采用Dijkstra算法对链路状态进行计算，用于确定最短路径。
每个路由器将自己所连接的链路状态广播给网络中的其他路由器，从而使每个路由器都获得完整的链路状态数据库（LSDB）。
3. 路由选择根据链路状态数据库，每个路由器使用Dijkstra算法计算出到达目标路由器的最短路径，并将其添加到路由表中。
路由表包括下一跳信息和目标路由器的子网掩码。
4. 路由更新与收敛OSPF协议采用广播方式传输链路状态更新信息，当网络拓扑发生变化时，路由器会发送链路状态更新报文通知其他路由器，从而使得整个网络中的路由表保持最新状态。
OSPF协议具备快速收敛的能力，可以快速适应网络变化，保持路由表的一致性。
二、OSPF协议的仿真实验为了更好地理解和验证OSPF协议的原理，我们可以利用仿真工具进行实验。
本文以GNS3为例，介绍如何使用GNS3搭建基于OSPF协议的网络拓扑，并进行路由选择实验。
1. 环境准备首先，需要安装并配置GNS3仿真环境。
GNS3是一款强大的网络仿真软件，可以模拟实际的网络设备并进行虚拟化实验。
在准备好GNS3后，需要下载并导入相关路由器的镜像文件，如Cisco IOS等。
2. 拓扑设计根据实验需求，设计一个包含多个路由器和链路的网络拓扑。
数据通信课件OSPF协议原理及配置(OSPF协议原理)
OSPF属于链路状态协议, 维护一个复杂的网络拓扑数据库， 采用SPF算法计算最优路由。
OSPF的网络类型分为：多点网络、点到点网络
OSPF的优点
无路由自环 可适应大规模网络 路由变化收敛速度快 支持区域划分 支持等值路由 支持验证 支持路由分级管理 支持以组播地址发送协议报文
OSPF 的相关概念（2）
Interface（协议接口）
运行OSPF协议的接口； 周期性的发送协议报文（Hello包），查找发现邻居（neighbor）。
指定路由器（DR）和备份指定路由器（BDR）
广播网络中为了减少OSPF同步链路状态信息的流量，根据接口优先级 自动选举一个DR和BDR来代表这个网络。
OSPF的工作过程（1）
运行OSPF协议，发现邻居；
交互链路状态信息（LSA），同步链路状态数据库 （LSDB），建立邻接关系；
运用SPF算法，计算最短路径树，生成路由。
OSPF的工作过程（2）
自治系统
接口启动OSPF
邻居列表
拓扑数据库
路由表
课程内容
OSPF概述 OSPF的一些概念 OSPF的工作过程
链接状态数据库（Link State Database）：
包含了网络中所有路由器的链接状态。它表示着整个网络的拓扑结构。
Neighboring Routers（邻居路由器）
直连网络中的OSPF路由器根据hello包自动形成邻居关系。
Adjacency（邻接关系）
在邻居关系的基础上，同步链路状态信息数据库后形成邻接关系。
Down State
Hello，我的router ID是10.75.0.1，没有看到邻居。
简述ospf工作原理
简述ospf工作原理
OSPF（Open Shortest Path First）是一种基于链路状态的内部
网关协议（IGP），用于路由器之间的通信和路由表的更新。
它的工作原理如下：
1. 路由器邻居发现：OSPF路由器通过发送和接收Hello消息
来检测和确认与邻居路由器之间的连接。
当两个路由器通过交换Hello消息确定建立邻居关系后，它们将开始交换链路状态
信息。
2. 链路状态信息交换：邻居路由器之间交换链路状态信息（LSA），这包括它们所连接的链路和其它相关信息。
每个路由器将维护一张链路状态数据库（LSDB），其中存储了整个
网络的拓扑结构信息。
3. SPF计算：每个OSPF路由器使用Dijkstra算法来计算从自
身到网络中所有其他路由器的最短路径树。
通过比较链路的代价（成本），路由器能够选择最佳的路径。
4. 创建和更新路由表：根据SPF计算的结果，每个路由器将
生成自己的路由表。
路由表中存储了到达目标网络的最佳路径。
当网络发生链路故障或链路状态信息有变化时，路由器会及时更新路由表。
5. 路由器间的通信：根据路由表中的信息，路由器将转发收到的IP数据包到正确的下一跳路由器上，直到数据包到达目标
网络。
总结而言，OSPF使用邻居发现、链路状态信息交换、SPF计
算和路由表更新等步骤，实现路由器间的通信和网络拓扑结构信息的动态维护。
通过使用链路状态信息，OSPF能够为网络
中的每个路由器选择最佳的路径，并实时适应网络拓扑的改变。
简述ospf工作原理
简述ospf工作原理
OSPF的工作原理是基于链路状态的路由算法。
它使用信标（Hello）消息来建立、维护和验证邻居关系，并通过链路状态更新（LSU）消息来广播链路状态信息。
以下是OSP的工作原理的简要描述：
1. 邻居发现：路由器通过发送Hello消息来发现相邻的OSPF 路由器，并建立邻居关系。
Hello消息包含发送路由器的IP地址、区域ID和Hello间隔等信息。
2. 状态同步：邻居关系建立后，相邻的路由器交换链路状态信息，即每个路由器将其所知道的链路状态信息记录在链路状态数据库（LSDB）中，并使用数据库描述（DBD）消息进行交换。
该过程确保所有的路由器都拥有相同的链路状态信息。
3. 最短路径计算：每个路由器在获得完整的链路状态信息后，使用Dijsktra算法计算出到达所有目的地的最短路径树，这个树被称为最短路径树（SPF Tree）。
4. 路由更新：每个路由器根据最短路径树生成路由表，并将路由更新信息以链路状态更新（LSU）消息的形式发送给相邻的路由器。
这样，所有的路由器都能够互相交换自己的路由表，并将其更新到本地的路由表中。
5. 路由选择：根据本地路由表中的路由信息，路由器可以根据某种路由选择策略选择最佳的路由进行数据转发。
通过使用这种基于链路状态的路由算法，OSPF能够实现快速收敛、网络拓扑灵活性以及容错性。
同时，在OSPF网络中，每个区域之间可以通过区域边界路由器（ABR）进行连接，并在多区域网络中实现更高效的路由。
OSPF到底是什么一文了解OSPF基本概念和工作原理
OSPF到底是什么一文了解OSPF基本概念和工作原理##一、OSPF简介
OSPF（Open Shortest Path First）开放式最短路径优先协议是一种路由协议，是由IETF（Internet EngineeringTask Force）提出和定义的路由协议，它使用路由表和Dijkstra算法来为数据包选择最优的路径以进行路由转发。
OSPF是一个功能强大且高效的路由算法，它可以在复杂的网络环境中提供高可用性路由服务，因此在基于IP的大型网络中被广泛使用，如在ISP（Internet Service Provider）中用于提供路由服务，同时也是用于连接企业内部的内部网络。
##二、OSPF工作原理
OSPF协议的工作原理是使用基于链路状态的内部网关协议（IGP），它使用链接状态和负载平衡技术来维护路由表，并提高路径可用性。
它使用路径变化协议（PFD）来动态地响应网络变化，即跟踪新链接的更改，更新路由表以反映链路状态的变化，在此过程中，OSPF使用Dijkstra算法来从源节点到目的节点之间找到最优的路径。
为了实现这一目标，OSPF 使用四类报文来协记路由表，这四类报文包括：Hello报文、数据库描述（DD）报文、路由请求（LSR）报文和路由回复（LSU）报文。
OSPF的基本原理
OSPF的基本原理一、OSPF是什么？Open Shortest Path First, 开放最短路径优先协议，是一种开源的使用最短路径优先（SPF）算法的内部网关协议（IGP）。
常用于路由器的动态选路。
二、OSPF常见的几个概念1. 邻居（Neighbor）：宣告OSPF的路由器（也可能是通过quagga软件配置的普通服务器）从所有启动OSPF协议的接口上发出Hello数据包。
如果两台路由器位于同一条数据链路上，并且它们根据互相的hello消息中指定的一些信息（比如id 等）协商成功，那么它们就成为了邻居（Neighbor）。
2. 邻接关系（Adjacency）：两台邻居路由器之间构成的一条点到点的虚链路，邻接关系的建立是由交换hello信息的路由器类型和网络类型决定的。
3. 链路状态通告（Link State Advertisement，LSA）：每一台路由器都会在所有形成邻接关系的邻居之间发送链路状态通告LSA。
LSA描述了路由器所有的链路、接口、邻居等信息。
ospf定义了许多不同的LSA类型。
4. 链路状态数据库（LSDB）：每一台收到来自邻居路由器发出的LSA的路由器都会把这些LSA信息记录在它的LSDB中，并且发送一份LSA的拷贝给该路由器的其他所有邻居。
这样当LSA传播到整个区域后，区域内所有的路由器都会形成同样的LSDB。
三、OSPF原理概括1. 当这些路由器的LSDB完全相同时，每一台路由器都会以自身为根结点，使用最短路径优先（Shortest Path First，SPF）算法计算一个无环路的拓扑图，这个拓扑图就是SPF算法树。
每台路由器都会从自己的SPF算法树中构建出自己的路由表，用于动态选路。
2. 当区域内所有节点的LSDB状态都已同步后，ospf协议将会变的平静下来，邻居之间根据配置固定时间交换hello数据包作为心跳消息，并且每隔30分钟重传一次LSA。
如果网络拓扑稳定，那么ospf那将是稳定的。
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RTE
RTC RTD
邻接关系 R = 2 (n-2) + 1
RTE
采用DR/BDR建立邻接关系，可以降低需要维护的邻接 关系数量
DR/BDR的选丼原则
首先比较Hello报文中携带的优先级
优先级最高的被选举为DR，优先级次高的被选举
为BDR
优先级为0的丌参不选举
优先级一致的情况下，比较Router ID
1.1.1.1 10.1.0.1
2-way
邻接关系建立过程（2）
Router ID 1.1.1.1
10.1.0.1/24
Router ID 2.2.2.2 网络于
10.1.0.2/24
2-way
RTA
DD
Seq=x
I=1 M=1 MS=1
RTB
2-way
邻居ID
邻居地址 邻居状态 ExStart
如果当前设备配置了Loopback接口，将选取所有Loopback接 口上数值最大的IP地址作为RID； 如果当前设备没有配置Loopback接口，将选取它所有已经配 置IP地址且链路有效的接口上数值最大的IP地址作为RID。
Router ID选取示例
Loopback 0： 172.16.1.1/32
目录
协议概述 分层结构 网络类型 报文和封装 邻居建立和状态迁移 LSDB更新
OSPF报文类型不封装
OSPF 报文类型 作用
Hello
Link State Request（LSR） Link State Update（LSU)
目录
协议概述 分层结构 网络类型 报文和封装 邻居建立和状态迁移 LSDB更新
Router ID
一台路由器如果要运行OSPF协议，则必须存在Router ID（RID）。RID是一个32比特无符号整数，可以在一 个自治系统中唯一的标识一台路由器。 RID可以手工配置，也可以自动生成。 如果没有通过命令指定RID，将按照如下顺序自动生成 一个RID：
RTA
RTB
邻居ID
Exchange
将收到的LSA摘要和本地的 LSDB比较，发现在LSDB 里缺少部分LSA
邻居ID 邻居地址 邻居状态
邻居地址 邻居状态 Full
1.1.1.1 10.1.0.1
LS Request
2.2.2.2
10.1.0.2
Loading
LS Update
邻居ID 2.2.2.2 邻居地址 10.1.0.2 邻居状态 Full
自治系统边界路由器（ASBR， Autonomous
System Border Router ）
OSPF路由器类型示例
骨干区域 RTA RTC RTB
Internal Router
Backbone Router
RTD RTE
ASBR
ABR
RTF
RTG
非骨干区域
非骨干区域
Internal Router
邻居关系、LSDB和路由表
邻居表
邻居表记录了建立了邻居关系的 路由器 LSDB中包含了所有的链路状态 信息，并需要实时同步 经过SPF算法计算出的路由存放 在OSPF路由表中
LSDB
路由表
生成OSPF路由
LSDB
RTA
2 1 5
RTB
RTA的LSA RTB的LSA
RTA
Router ID:172.16.1.1
GE 0/0： 192.168.1.1/24
GE 0/1： 192.168.2.1/24
RTB
Router ID:192.168.2.1
GE 0/0： 192.168.1.1/24
GE 1/0： GE 0/1： 192.168.2.1/24 192.168.3.1/24
周期性发送全部路由信息，占用大量的带 宽资源 路由收敛速度慢 以跳数作为度量值 存在路由环路可能性
OSPF协议特点
没有路由跳数的限制 使用组播更新变化的路由和网络信息 路由收敛速度较快 以开销（Cost）作为度量值 采用的SPF算法可以有效的避免环路
在亏联网上大量使用，是运用最广泛的路由 协议
OSPF原理和基本配置
ISSUE 1.0
日期：
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第一部分 OSPF基本原理
概述
OSPF是Open Shortest Path First（开放最短路径 优先）的缩写。它是IETF组织开发的一个基亍链路
状态的内部网关协议，目前在亏联网上大量的使用。
A 2
1 5 C 3 D
B
RTC
3
RTC的LSA RTD的LSA (二)每台路由器的LSDB A 2 1 B A 2 1
RTD
(一)网络的拓扑结构 A 2 C 3 D D 1 B
(三)由LSDB得到的带权有向图
B
A 2
1
B
C 3
C 3 D
C 3 D
(四)每台路由器分别以自己为根节点计算最小生成树
收到一条LSA 更新报文
在LSDB中 查找此条LSA 查到LSA 本地的LSA序 列号更大
未查到 加入LSDB
比较收到的LSA 与本地LSA
收到的LSA序 列号更大
将LSA刷新， 同时将序列号更新
忽略收到的LSA
广播和NBMA网络中LSDB更新
RTA
RTB
RTA
RTB
LSU
LSU
本章主要介绍OSPF协议的工作原理，包括它的分层 结构、网络类型、报文封装、邻居建立和维护等内容。
目录
协议概述 分层结构 网络类型 报文和封装 邻居建立和状态迁移 LSDB更新
RIP协议存在的问题
存在最大15跳的限制，丌能适应大规模组 网的需求
建立并维护邻居关系
请求自己没有的或者比自己更新的链 路状态详细信息 链路状态更新信息
Database Description（DD） 数据库内容的汇总（仅包含LSA摘要）
Link State Acknowledge （LSAck）
对LSU的确认
OSPF报文直接封装在IP报文中，协议号为89。
链路层帧头 IP Header OSPF Packet 链路层帧尾
LSU
LSU
RTC
DR
RTD
BDR
RTC
DR
RTD
BDR
在广播和NBMA网络中，链路状态发生变化时，主要是 通过DR路由器发送更新报文。
小结
OSPF协议的特点和分层结构
OSPF协议的5类协议报文和4类网络类型
OSPF协议的邻居建立过程和DR/BDR的选丼 OSPF协议的LSDB更新
DRother
RID： 192.168.2.1
RTC
RTD
RTE
RTC
RTD
RTE
RID： 192.168.3.1 BDR
RID： RID： 192.168.4.1 192.168.5.1 DR
RID： 192.168.3.1 DR
RID： RID： 192.168.4.1 192.168.5.1 BDR
LSAck
OSPF的状态机
Down
Attempt
Init
Loading
2-way
ExStart
Exchange
Full
目录
协议概述 分层结构 网络类型 报文和封装 邻居建立和状态迁移 LSDB更新
LSDB更新
DR
RTE后来加入网络，虽然它的Router ID比原有的DR和BDR都高， 但是出亍稳定性的考虑，只能成为DRother路由器。
DR/BDR的选丼示例二
RTA RTB RTA RTB
RID： 192.168.1.1
DRother
RID： 192.168.2.1
RID： 192.168.1.1
目录
协议概述 分层结构 网络类型 报文和封装 邻居建立和状态迁移 LSDB更新
建立邻居关系
启动OSPF RTA RTB 启动OSPF
RTA
RTB
Hello
Hello
RTA
发现 邻居
RTB
维持邻居关系
RTA
目录
协议概述 分层结构 网络类型 报文和封装 邻居建立和状态迁移 LSDB更新
骨干区域不非骨干区域
骨干区域
非骨干区域
非骨干区域
骨干区域负责转发非骨干区域之间的路由
划分区域的优势
减少了区域内LSDB中链路状态信息的数量， 降低了运行OSPF协议对路由器性能的要求
邻居ID
邻居地址 邻居状态 Exchange
1.1.1.1 10.1.0.1
DD
Seq=y+1
I=0
M=1 MS=0
邻接关系建立过程（3）
Router ID 1.1.1.1
10.1.0.1/24 Exchange
Router ID 2.2.2.2 网络于
10.1.0.2/24
当DR失效时，BDR立刻成为新的DR
DRother路由器进行竞争，Router ID高的成为新的BDR