Cisco-Packet-Tracer实验8：开放式最短路径优先路由协议OSPF-配置
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。
基于Cisco Packet Tracer的动态路由协议OSPF仿真实验平台的设计及实现
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文章 编 号 ： １ ０ ０ ７ — １ ４ ２ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ３ ９ — ０ ４
Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ７ — １ ４ ２ ３ ． ２ ０ １ ３ ． ０ １ ． ０ １ ２
基于 Ｃｉ ｓ ｃ ｏ Ｐ ａ ｃ ｋ ｅ ｔ Ｔ ｒ ａ ｃ ｅ ｒ 的动态路 由协 议 ＯＳ Ｐ Ｆ仿真 实 验平 台的设计及 实现
丁传 炜
（ 江 苏 省扬 州 商 务 高 等 职 业 学 校Hale Waihona Puke ， 扬州 ２ ２ ５ １ ２ ７ ）
摘
要 ：现 在 很 多 学 校 的 网络 实验 受 限 于 实 验 实训 条 件 ，很 多 实验 无 法 开 展 。 以 动 态路 由协 议 ＯＳ Ｐ Ｆ为 例 ． 利用 Ｃ ｉ ｓ ｃ ｏ Ｐ ａ ｃ ｋ ｅ ｔ Ｔ ｒ ａ ｃ ｅ ｒ 模 拟 器 软 件 搭 建 仿 真 实验 平 台 ． 可 以 解 决 学 校 实验 经 费和 场 地 不 足 的 问题 ， 保 证 实验 教 学 的 正 常 开展 。
关 键 词 ：Ｃｉ ｓ ｃ ｏ Ｐ ａ ｃ ｋ ｅ ｔ Ｔｒ ａ ｃ ｅ ｒ ；ＯＳ ＰＦ；动 态 路 由 ；仿 真 实验
０ 引
言
一
种廉价 的网络 实践环 境 ．让 使用者在这个模 拟器软
现在的社会是 网络 化的社会 ．社会对计 算机 网络 技 术人才 的需求 也 日益增多 ．为了满 足社会对 网络人 才的需求 ， 各大 高校在计算机相 关专业开设《 计 算机 网
于资金 、 场地和设 备等原 因 ． 专用 网络实验室往 往无法
建 立 Ｃ ｉ ｓ ｃ ｏ Ｐ ａ ｃ ｋ ｅ ｔ Ｔ ｒ ａ ｃ ｅ ｒ 模 拟器软 件 的出现 ． 使 得 利
8 开放最短路径优先协议(OSPFv2
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探寻路由信息
DR E0 172.16.5.1
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E0 172.16.5.3
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如果使用router-id命令手工配置Router ID,就使用 OSPF路由器使用Hello数据包通告它的路由器ID来建立和邻居的关系. Router ID; 如果没有手工配置Router ID,路由器选取它所有环回 (loopback)接口上数值最高的IP地址; 如果路由器没有配置IP地址的loopback接口,选取它所 有的物理接口上数值最高的IP地址; 用作路由器ID的接口不一定非要运行OSPF协议.
1 2 3 C D B A 2 3 D 1 C B
A
2
1
B
5
C
3
RTD (一)网络拓扑结构 一 网络拓扑结构
A 2 1 C 3 D B A
D
(三)由链路状态数据 三 由链路状态数据 库得到的带权有向图
A 2 3 D
18
1 C
B
(四)每台路由器分别以自己为跟节点计算最小生成树 四 每台路由器分别以自己为跟节点性
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。
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
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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)
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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)
CiscoPacketTracer三层交换机使用路由协议实验
Cisco Packet Tracer三层交换机使用路由协议实验你还在为Cisco Packet Tracer三层交换机使用路由协议实验而烦恼么?不用担心，接下来是店铺为大家收集的Cisco Packet Tracer三层交换机使用路由协议实验，欢迎大家阅读：Cisco Packet Tracer三层交换机使用路由协议实验的方法实验环境：实验目的：(两间公司之间的VLAN互通)1、在B公司里配置三层交换机，把FA0/1 FA0/2 FA0/3 设置为TRUNK端口。
2、在B公司的三层交换机，创建VTP，并且创建VLAN20 VLAN30 VLAN40 VLAN100，并设置相应的IP地址。
3、在B公司的三层交换机，创建各VLAN的IP地址池。
4、在B公司的二层交换机，设置VTP CLIENT。
5、在B公司里，按图把各个PC加入到相应的VLAN口中，并查看是否可以获取IP地址。
6、在B公司的三层交换机里启用路由功能IP ROUTING，并测试公司内部各网段是否互通。
备注：以上步骤A公司的操作省略。
7、在两间公司的专线端口上关闭交换功能，并设置相应的IP地址。
8、先测试两公司之间的VLAN是否可互通。
9、因各VLAN不是直连，所以必须要在各公司的三层交换机添加相应的路由协议。
10、测试两个网段之间的PC是否可以互通。
实验步骤：1、在B公司里配置三层交换机，把FA0/1 FA0/2 FA0/3 设置为TRUNK端口。
CoreSWB(config)#int fa0/1CoreSWB(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1qCoreSWB(config-if)#switchport mode trunkCoreSWB(config)#int fa0/2CoreSWB(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q CoreSWB(config-if)#switchport mode trunkCoreSWB(config)#int fa0/3CoreSWB(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q CoreSWB(config-if)#switchport mode trunk2、在B公司的三层交换机，创建VTP，并且创建VLAN20 VLAN30 VLAN40 VLAN100，并设置相应的IP地址。
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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)是一个部网关协议(Interior Gateway Protocol, 简称IGP) ，用于在单一自治系统(autonomous system,AS)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. 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。
ABR 为每一个所连接的区域建立链路状态数据库，负责将所连接区域的路由摘要信息发送到主干区域，而主干区域上的ABR 则负责将这些信息发送到各个区域。
4. 自治域系统边界路由器(ASBR):至少拥有一个连接外部自治域网络（如非OSPF 的网络）端口的路由器，负责将非OSPF 网络信息传入OSPF 网络。
四、实验步骤：拓扑结构图如下所示：1、配置命令Router 5：Router>enable //进入特权模式Router#configure terminal //进入配置模式Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.Router(config)#interface FastEthernet0/0 //配置端口Router(config-if)#ip address 172.16.0.1 255.255.255.0Router(config-if)#no shutdown%LINK-5-CHANGED: Interface FastEthernet0/0, changed state to up%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/0, changed state to upRouter(config-if)#Router(config-if)#exitRouter(config)#interface Serial1/0 //配置端口Router(config-if)#ip address 192.168.0.1 255.255.255.0Router(config-if)#clock rate 64000Router(config-if)#no shutdownRouter(config-if)#%LINK-5-CHANGED: Interface Serial1/0, changed state to up%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface Serial1/0, changed state to up Router(config-if)#route ospf 1 //启用OSPF 协议，ID 号为1Router(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 0Router(config-router)#exitRouter(config)#copy running-config startRouter(config)#copy running-config startup-Router(config)#copy running-config startup-cRouter(config)#exit%SYS-5-CONFIG_I: Configured from console by consoleRouter#copy runRouter#copy running-config sRouter#copy running-config startup-config //写入启动文件Destination filename [startup-config]?Building configuration...[OK]Router 6：Router>enableRouter#configure terminalEnter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.Router(config)#interface FastEthernet0/0Router(config-if)#ip address 172.17.0.1 255.255.255.0Router(config-if)#no shutdown%LINK-5-CHANGED: Interface FastEthernet0/0, changed state to up%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/0, changed state to upRouter(config-if)#exitRouter(config)#interface Serial1/0Router(config-if)#ip address 192.168.0.2 255.255.255.0Router(config-if)#%LINK-5-CHANGED: Interface Serial1/0, changed state to upno shutdown%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface Serial1/0, changed state to up Router(config-if)#exitRouter(config)#interface Serial1/1Router(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0Router(config-if)#clock rate 64000Router(config-if)#no shutdownRouter(config-if)#%LINK-5-CHANGED: Interface Serial1/1, changed state to up%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface Serial1/1, changed state to up Router(config-if)#router ospf 1Router(config-router)#network 192.168.0.0 0.0.0.255 area 0Router(config-router)#network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0Router(config-router)#network 172.17.0.0 0.0.0.255 area 0Router(config-router)#exitRouter(config)#ex%SYS-5-CONFIG_I: Configured from console by consoleRouter#copyRouter#copy rRouter#copy running-config startup-configDestination filename [startup-config]?Building configuration...[OK]Router#00:13:29: %OSPF-5-ADJCHG: Process 1, Nbr 192.168.2.1 on Serial1/1 from LOADING to FULL, Loading DoneRouter 3：Router>enableRouter#configure terminalEnter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.Router(config)#interface FastEthernet0/0Router(config-if)#ip address 172.18.0.1 255.255.255.0Router(config-if)#no shutdown%LINK-5-CHANGED: Interface FastEthernet0/0, changed state to up%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/0, changed state to upRouter(config-if)#exitRouter(config)#interface Serial1/0Router(config-if)#ip address 192.168.1.2 255.255.255.0Router(config-if)#%LINK-5-CHANGED: Interface Serial1/0, changed state to upno shutdownRouter(config-if)#exitRouter(config)#interface Serial1/1Router(config-if)#ip address 192.168.2.1 255.255.255.0Router(config-if)#clock rate 64000Router(config-if)#no shutdownRouter(config-if)#%LINK-5-CHANGED: Interface Serial1/1, changed state to upRouter(config-if)#exitRouter(config)#route ospf 1Router(config-router)#network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0Router(config-router)#network 192.168.1.00:13:29: %OSPF-5-ADJCHG: Process 1, Nbr 192.168.1.1 on Serial1/0 from LOADING to FULL, Loading Done0 0.0.0.255 area 0Router(config-router)#network 192.168.2.0 0.0.0.255 area 0Router(config-router)#network 172.18.0.0 0.0.0.255 area 0Router(config-router)#exitRouter(config)#ex%SYS-5-CONFIG_I: Configured from console by consoleRouter#copy rRouter#copy running-config sRouter#copy running-config startup-configDestination filename [startup-config]?Building configuration...[OK]Router 4:Router>enableRouter#configure terminalEnter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.Router(config)#interface FastEthernet0/0Router(config-if)#ip address 10.1.1.1 255.255.255.0Router(config-if)#no shutdown%LINK-5-CHANGED: Interface FastEthernet0/0, changed state to up%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/0, changed state to upRouter(config-if)#exitRouter(config)#interface Serial1/0Router(config-if)#ip address 192.168.2.2 255.255.255.0Router(config-if)#exRouter(config)#router ospf 1Router(config-router)#network 192.168.2.0 0.0.0.255 area 0Router(config-router)#network 10.1.1.0 0.0.0.255 area 0Router(config-router)#exRouter(config)#ex%SYS-5-CONFIG_I: Configured from console by consoleRouter#copy rRouter#copy running-config sRouter#copy running-config startup-configDestination filename [startup-config]?Building configuration...[OK]2、校验、诊断（鉴于篇幅，以下命令均在router 6 上调试）show ip protocol 查看路由器中所启用的路由计算协议：show ip ospf：show ip ospf neighborshow ip ospf databasedebug ip ospf events 开启诊断，no debug ip ospf events 关闭诊断完成上述配置之后，为所有网段的计算机配置正确的Ip 地址，并且人一台计算机可以ping 通所有的计算机或路由器。