开放实验一 开放式最短路径优先协议OSPF
开放实验一 开放式最短路径优先协议OSPF
实验十七路由协议-2：开放式最短路径优先协议OSPF练习一：分析OSPF报文，理解OSPF工作过程步骤4：在命令行下使用“netsh routing ip show rtmroutes”，分析主机B和主机E的路由表条目。
主机B的路由表中除了具有172.16.0.0和192.168.0.0网络信息外，还具有172.16.1.0网络信息。
主机E的路由表中除了具有172.16.1.0和192.168.0.0网络信息外，还具有172.16.0.0网络信息。
步骤5:A:1、Hello报文的作用是什么？发现及维持邻居关系，选举DR、BDR。
2、路由器间的邻接关系是怎样建立的？所谓“邻接关系”（Adjacency）是指OSPF路由器以交换路由信息为目的，在所选择的相邻路由器之间建立的一种关系。
路由器首先发送拥有自身ID信息（Loopback端口或最大的IP地址）的Hello报文。
与之相邻的路由器如果收到这个Hello报文，就将这个报文内的ID信息加入到自己的Hello报文内。
如果路由器的某端口收到从其他路由器发送的含有自身ID信息的Hello报文，则它根据该端口所在网络类型确定是否可以建立邻接关系。
3、指定路由器(DR)、备份指定路由器(BDR)是怎样选举出来的？不同类型的网络选举DR和BDR的方式不同。
MultiAccess网络支持多个路由器，在这种状况下,OSPF需要建立起作为链路状态和LSA更新的中心节点。
选举利用Hello报文内的ID和优先权(Priority)字段值来确定。
优先权字段值大小从0到255，优先权值最高的路由器成为DR。
如果优先权值大小一样，则ID值最高的路由器选举为DR，优先权值次高的路由器选举为BDR。
优先权值和ID值都可以直接设置。
B:1、Database Description报文的作用是什么？描述本地LSDB的情况。
2、路由器间的主从关系是怎样确定的？Router ID大的为master，小的为servant，Seq只能由master增加。
OSPF协议开放最短路径优先路由协议详解
OSPF协议开放最短路径优先路由协议详解OSPF（Open Shortest Path First）协议是一种开放的链路状态路由协议，广泛用于大型企业网络和互联网中。
它采用了最短路径优先策略，通过计算路由器之间的链路成本来选择最优的路径，以实现数据在网络中的快速传输。
一、OSPF协议的基本概念与特点1. 链路状态路由协议OSPF是一种链路状态路由协议，它通过交换链路状态信息，即路由器之间的网络拓扑信息，来计算最短路径。
每个路由器都会构建一个拓扑数据库，记录网络中的所有链路和节点信息。
2. 开放的协议OSPF是一种开放的协议，意味着它的协议规范是公开的，任何厂商和组织都可以基于这个协议进行实现和部署。
这为网络设备的互操作性和标准化提供了便利。
3. 分层体系结构OSPF协议采用了分层的体系结构，将整个网络分为区域（Area）、区域边界路由器（Area Border Router，ABR）和自治系统边界路由器（Autonomous System Boundary Router，ASBR）。
通过在不同的层次中交换信息，提高了网络的可扩展性和管理性。
4. 成本度量OSPF协议中，每条链路都有一个与之相关的成本，成本越低表示链路质量越好。
路由器通过比较链路的成本来选择最优路径，这样可以使得数据传输的延时和带宽利用率达到最优。
5. 动态更新和适应性OSPF协议支持动态更新，当网络拓扑发生变化时，路由器可以自动更新拓扑数据库，并重新计算最短路径。
这种自适应的特性使得OSPF协议能够应对网络的变化和故障，保证网络的稳定性和可用性。
二、OSPF协议的工作原理1. 邻居发现与状态交换在OSPF协议中，路由器首先要通过Hello消息来发现相邻路由器，并建立邻居关系。
一旦建立了邻居关系，路由器之间就可以交换链路状态信息，在数据库中记录邻居路由器的信息。
2. 构建拓扑数据库每个OSPF路由器都会根据收到的链路状态信息构建拓扑数据库。
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。
实验4.4 OSPF协议基本配置
实验4.4 OSPF 协议基本配置【实验目的】•掌握OSPF 协议基本配置【实验过程】OSPF （Open Shortest Path First ，开放式最短路径优先）协议，是目前网络中应用最广泛的路由协议之一。
属于内部网关路由协议，能够适应各种规模的网络环境，是典型的链路状态（link-state ）协议。
OSPF 路由协议通过向全网扩散本设备的链路状态信息，使网络中每台设备最终同步一个具有全网链路状态的数据库（LSDB ），然后路由器采用 SPF 算法，以自己为根，计算到达其他网络的最短路径，最终形成全网路由信息。
OSPF 属于无类路由协议，支持变长子网掩码。
OSPF 是以组播的形式进行链路状态的通告的。
在大规模的网络环境中，OSPF 支持区域的划分，将网络进行合理规划。
划分区域时必须存在 area0（骨干区域）。
其他区域和骨干区域直接相连，或通过虚链路的方式连接。
拓扑结构：实验编址如下表：名称 IP 地址 子网掩码 默认网关 端口 PC0 172.16.0.2 255.255.255.0 172.16.0.1 Fa0 PC1 172.16.1.3 255.255.255.0 172.16.1.2 Fa0 R0（2911） 172.16.0.1 255.255.255.0 N/A Gig0/0172.16.10.1 255.255.255.0 N/A Gig0/1 R1（2911） 172.16.10.2 255.255.255.0 N/A Gig0/0172.16.1.2255.255.255.0N/AGig0/1注： R0指路由器名称，2911指路由器型号；Fa0是FastEthernet0的缩写；Gig0是GigabitEthernet0的缩写，/0指第0号端口。
Gig0/1Gig0/2Gig0/0Gig0/0PC1R0R1 PC0Gig0/11 路由器和PC主机IP 地址的基本配置实例：路由器R0配置端口IP地址R0#conf t ～进入全局配置模式Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.R0(config)#int Gig0/0 ～进入端口配置模式R0(config-if)#ip address 172.16.0.1 255.255.255.0 ～配置端口IP地址，掩码 R0(config-if)#no shutdown ～开启该端口（非常重要！）%LINK-5-CHANGED: Interface Loopback0, changed state to upR0(config)#int Gig0/1 ～进入端口配置模式R0(config-if)#ip address 172.16.10.1 255.255.255.0 ～配置端口IP地址，掩码 R0(config-if)#no shutdown ～开启该端口%LINK-5-CHANGED: Interface Loopback0, changed state to upR0(config-if)#end ～结束配置%SYS-5-CONFIG_I: Configured from console by consoleR0#同样的对R1进行配置：R1#conf tR1(config)#int Gig0/0R1(config-if)#ip address 172.16.10.2 255.255.255.0R1(config-if)#no shutdownR1(config)#int Gig0/1R1(config-if)#ip address 172.16.1.2 255.255.255.0R1(config-if)#no shutdownR1(config-if)#endR1#同时也需要对PC进行IP地址和网关的配置。
开放式最短路径优先路由协议OSPF 配置实验报告
%LINK-5-CHANGED: Interface Serial0/1/1, changed state to up
Router(config-if)#exit
Router(config)#route ospf 1
Router(config-router)#network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0
Router(config-if)#route ospf 1//启用OSPF协议，ID号为1
Router(config-router)#network 192.168.0.0 0.0.0.255 area 0//发布网络
Router(config-router)#network 172.16.0.0 0.0.0.255 area 0
Router>enable
Router#configure terminal
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
Router(config)#interface FastEthernet0/0
Router(config-if)#ip address 172.18.0.1 255.255.255.0
Router(config-router)#network 192.168.1.
00:13:29: %OSPF-5-ADJCHG: Process 1, Nbr 192.168.1.1 on Serial0/1/0 from LOADING to
FULL, Loading Done0 0.0.0.255 area 0
Router(config-if)#ip address 10.1.1.1 255.255.255.0
OSPF开放式最短路径优先路由协议的简介
OSPF 开放式最短路径优先路由协议的简介二.OSPF的hello协议1.Hello协议的目的：1.用于发现邻居2.在成为邻居之前,必须对Hello包里的一些参数进行协商3.Hello包在邻居之间扮演着keepalive的角色4.允许邻居之间的双向通信5.用于在NBMA(Nonbroadcast Multi-access)网络上选举DR和BDR 2.Hello Packet包含以下信息：1.源路由器的RID2.源路由器的Area ID3.源路由器接口的掩码4.源路由器接口的认证类型和认证信息5.源路由器接口的Hello包发送的时间间隔6.源路由器接口的无效时间间隔7.优先级8.DR/BDR接口IP地址9.五个标记位(flag bit)实用文档10.源路由器的所有邻居的RID三.OSPF的网络类型OSPF定义的5种网络类型：1.点到点网络(point-to-point)2.广播型网络(broadcast)3.非广播型(NBMA)网络(non-broadcast)4.点到多点网络(point-to-multipoint)5.虚链接(virtual link)1.1.点到点网络,比如T1线路,是连接单独的一对路由器的网络,点到点网络上的有效邻居总是可以形成邻接关系的,在这种网络上,OSPF包的目标地址使用的是224.0.0.5,这个组播地址称为AllSPFRouters.2.1.广播型网络,比如以太网,Token Ring和FDDI,这样的网络上会选举一个DR和BDR,DR/BDR的发送的OSPF包的目标地址为224.0.0.5,运载这些OSPF包的帧的目标MAC地址为0100.5 E00.0005；而除了DR/BDR以外发送的OSPF包的目标地址为224.0.0.6,这个地址叫AllDRouters.3.1.NBMA网络,比如X.25,Frame Relay,和ATM,不具备广播的能力,因此邻居要人工来指定,在这样的网络上要选举DR和BDR,OSPF包采用unicast的方式实用文档4.1.点到多点网络是NBMA网络的一个特殊配置,可以看成是点到点链路的集合.在这样的网络上不选举DR和BDR.5.1.虚链接：OSPF包是以unicast的方式发送所有的网络也可以归纳成2种网络类型：1.传输网络(Transit Network)2.末梢网络(Stub Network)四.OSPF的DR及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25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.DR将完成如下工作1.描述这个多址网络和该网络上剩下的其他相关路由器.2.管理这个多址网络上的flooding过程.3.同时为了冗余性，还会选取一个BDR，作为双备份之用.DR BDR选取规则：DR BDR选取是以接口状态机的方式触发的.实用文档1.路由器的每个多路访问(multi-access)接口都有个路由器优先级(Router Priority),8位长的一个整数,范围是0到255,Cisco 路由器默认的优先级是1优先级为0的话将不能选举为DR/BDR.优先级可以通过命令ip ospf priority进行修改.2.Hello包里包含了优先级的字段,还包括了可能成为DR/BDR 的相关接口的IP地址.3.当接口在多路访问网络上初次启动的时候,它把DR/BDR地址设置为0.0.0.0,同时设置等待计时器(wait timer)的值等于路由器无效间隔(Router Dead Interval).DR BDR选取过程：1.路由器X在和邻居建立双向(2-Way)通信之后,检查邻居的Hello包中Priority,DR和BDR字段,列出所有可以参与DR/BDR选举的邻居(priority不为).2.如果有一台或多台这样的路由器宣告自己为BDR(也就是说，在其Hello包中将自己列为BDR，而不是DR)，选择其中拥有最高路由器优先级的成为BDR；如果相同，选择拥有最大路由器标识的。
OSPF协议开放最短路径优先路由协议的工作原理
OSPF协议开放最短路径优先路由协议的工作原理OSPF（Open Shortest Path First）是一个开放的最短路径优先（Shortest Path First，SPF）路由协议，用于在计算机网络中的路由器之间交换路由信息，并根据网络拓扑和链路状态计算出最短路径。
本文将介绍OSPF协议的工作原理。
一、OSPF协议的基本概念OSPF协议是一种链路状态路由协议，它通过交换链路状态更新，实现了动态路由的建立和维护。
其基本概念包括以下几点：1. 邻居关系：OSPF路由器之间可以通过邻居关系来交换链路状态信息。
为了建立邻居关系，路由器之间会通过Hello消息进行邻居发现，并利用数据库同步消息来传递链路状态信息。
2. 路由器ID：每个OSPF路由器都会有一个唯一的路由器ID （Router ID），用于标识自己。
OSPF协议使用路由器ID来区分不同的路由器，并在路由计算中使用。
3. 链路状态数据库：OSPF路由器通过链路状态数据库（Link State Database）存储网络中的拓扑信息。
数据库中包括了网络的拓扑结构、链路状态和路由器的邻居信息等。
4. 最短路径优先：OSPF协议使用Dijkstra算法来计算最短路径。
在链路状态数据库的基础上，每个路由器都可以计算出到达目的网络的最短路径，并将该路径作为它的路由表。
二、OSPF协议的路由计算过程OSPF协议的路由计算过程主要包括链路状态更新和最短路径计算两个步骤。
1. 链路状态更新OSPF路由器会周期性地向邻居路由器发送Hello消息，以检测邻居的连通性。
邻居之间可以通过Hello消息交换各自的链路状态信息，包括链路的开销、状态等。
当一个路由器接收到链路状态更新消息后，会更新自己的链路状态数据库。
2. 最短路径计算在链路状态数据库中，每个路由器都有一个完整的网络拓扑图。
路由器通过Dijkstra算法计算出最短路径树，并将其用作自己的路由表。
最短路径树是一棵根节点为自身的树，每个节点都表示到达网络的最短路径。
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实验十七路由协议-2：开放式最短路径优先协议OSPF
练习一：分析OSPF报文，理解OSPF工作过程
步骤4：
在命令行下使用“netsh routing ip show rtmroutes”，分析主机B和主机E的路由表条目。
主机B的路由表中除了具有172.16.0.0和192.168.0.0网络信息外，还具有172.16.1.0网络信息。
主机E的路由表中除了具有172.16.1.0和192.168.0.0网络信息外，还具有172.16.0.0网络信息。
步骤5:
A:
1、Hello报文的作用是什么？
发现及维持邻居关系，选举DR、BDR。
2、路由器间的邻接关系是怎样建立的？
所谓“邻接关系”（Adjacency）是指OSPF路由器以交换路由信息为目的，在所选择的相邻路由器之间建立的一种关系。
路由器首先发送拥有自身ID信息（Loopback端口或最大的IP地址）的Hello报文。
与之相邻的路由器如果收到这个Hello报文，就将这个报文内的ID信息加入到自己的Hello报文内。
如果路由器的某端口收到从其他路由器发送的含有自身ID信息的Hello报文，则它根据该端口所在网络类型确定是否可以建立邻接关系。
3、指定路由器(DR)、备份指定路由器(BDR)是怎样选举出来的？
不同类型的网络选举DR和BDR的方式不同。
MultiAccess网络支持多个路由器，在这种状况下,OSPF需要建立起作为链路状态和LSA更新的中心节点。
选举利用Hello报文内的ID和优先权(Priority)字段值来确定。
优先权字段值大小从0到255，优先权值最高的路由器成为DR。
如果优先权值大小一样，则ID值最高的路由器选举为DR，优先权值次高的路由器选举为BDR。
优先权值和ID值都可以直接设置。
B:
1、Database Description报文的作用是什么？
描述本地LSDB的情况。
2、路由器间的主从关系是怎样确定的？
Router ID大的为master，小的为servant，Seq只能由master增加。
3、OSPF是通过什么方式确保数据的正确传输？
通过隐式确认（不单独发送确认报文，在正常的数据交互报文中包含确认信息）的方式。
C：Link State Request报文的作用是什么？
向对端请求本端没有或对端更新的LSA。
D：
1、Link State Update报文的作用是什么？向对方更新LSA。
2、该报文是怎样描述其他路由器信息的？通过各个LSA的信息描述的。
（5）Link State Acknowledge报文的作用是什么？
收到LSU报文后，进行确认。
练习二：分析LSA、LSDB，理解LSA的作用
步骤3实验记录：
【思考问题】
1、OSPF使用IP，这样做有何优点？在Database Description报文中，OSPF是通过什
么方式确保数据的正确传输？
OSPF使用自己的规则保证DD报文
的可靠传输，OSPF对于其它报文的可靠性不做特殊要求，因此不必使用TCP等协议，从而增加了性能。
在使用OSPF进行通信的两台路由器上，在DD报文中首先通过选举产生“主/从”
路由器，后继报文使用“主”路由器提供的报文序号开始标识每一个报文，“主”路由器负责更新报文序号（顺次加1），“从”路由器无权更新报文序号（参见实验原理中“OSPF 的工作过程”）。
OSPF是通过这种方式确保数据的正确传输。
2、为什么OSPF报文比RIP报文传播得更快？从人的角度来看，等待3 0秒进行一次
更新不会感到不方便。
然而，路由器和计算机以比人快得多的速度运行。
不得不等上3 0秒进行一次更新才会有很明显的不利结果。
比仅仅等上3 0秒进行一次更新更具破坏性的却是不得不等上1 8 0秒来作废一条路由。
而这只是一台路由器开始进行收
敛所需的时间量。
依赖于互联的路由器个数及它们的拓扑结构，可能需要重复更新才能完全收敛于新拓扑。
R I P路由器收敛速度慢会创造许多机会使得无效路由仍被错误地作为有效路由进行广播。
显然，这样会降低网络性能。
实验截图：。