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1、第第5章章 OSPF路由协议路由协议5.1 OSPF概述OSPF特性特性可适应大规模网络 路由变化收敛速度快 无路由环支持变长子网掩码VLSM 支持区域划分 支持以组播地址发送协议报 OSPF术语自治系统自治系统一个自治系统一个自治系统(AS)包括一个单独管理实体下所控制的一组路包括一个单独管理实体下所控制的一组路由器。由器。OSPF是内部网关路由协议，工作于自治系统内部。是内部网关路由协议，工作于自治系统内部。链路状态路由协议链路状态路由协议所谓链路状态是指路由器接口所谓链路状态是指路由器接口(lnterface)的状态，如的状态，如Up、Down、IP地址、网络类型以及路由器和它邻居路由器
2、间的关系。地址、网络类型以及路由器和它邻居路由器间的关系。链路状态信息通过链路状态通告链路状态信息通过链路状态通告(LSA，Link StateAdvertisement)被扩散到网上的每台路由器。每台路由器根被扩散到网上的每台路由器。每台路由器根据据LSA信息建立一个关于网络的拓扑数据库。信息建立一个关于网络的拓扑数据库。最短路径优先算法最短路径优先算法启动启动OSPF协议的路由器使用最短路径优先协议的路由器使用最短路径优先(Shonest Path Rrst)算法算法(也称为也称为Diskjtra算法算法)，利用从，利用从LSA通告得来的信息来通告得来的信息来计算到每一个目标网络的最短路径
3、。每一台路由器将会对区域中计算到每一个目标网络的最短路径。每一台路由器将会对区域中的网络拓扑结构有一个完整的观察，以自身为根生成一个树，并的网络拓扑结构有一个完整的观察，以自身为根生成一个树，并有到达每个目的网段的完整路径。有到达每个目的网段的完整路径。路由器标识路由器标识OSPF的路由器标识的路由器标识(Router ID)是一个是一个32位位(bit)的数字，它在自的数字，它在自治系统中被用来惟一地识别路由器。缺省地，治系统中被用来惟一地识别路由器。缺省地，OSPF协议使用最高的回协议使用最高的回送地址送地址(Loopback Address)，若回送接口没有被配置，则使用物理接口，若回送
4、接口没有被配置，则使用物理接口上最高的上最高的IP地址作为地址作为Router ID。区域区域在在OSPF网络中使用区域网络中使用区域(Area)来为自治系统来为自治系统(AS)分段。分段。OSPF是一是一种层次化的路由选择协议，区域种层次化的路由选择协议，区域0是一个是一个OSPF网络中必须具有的区域，网络中必须具有的区域，也称为主干区域，其他所有区域要求通过区域也称为主干区域，其他所有区域要求通过区域0互连到一起。互连到一起。OSPF协议概述自制系统AS 1 AS 1 AS 2 AS 2 自制系统（AS）执行统一路由策略的一组网络设备的组合例如：例如：RIP OSPF等等例如：例如：BGP
5、外部网关路由协议（外部网关路由协议（EGP）用来连接不同的用来连接不同的AS内部网关路由协议（内部网关路由协议（IGP）为了适应大型的网络，OSPF在AS内划分多个区域每个OSPF路由器只维护所在区域的完整的链路状态信息OSPF协议概述区域ASArea 0Area 1Area 2骨干区域骨干区域边界路由器了解边界路由器了解area 0和和Area 2的的链路信息链路信息OSPF协议概述链路状态路由协议RA103020OSPF是链路状态路由协议，链路状态路由协议中的路由器了解OSPF网络内的链路状态信息最初，最初，RA只知道直连的只知道直连的3个网段个网段10、20、30，RB、RC、RD也一样
6、也一样RARBRCRD1050302060804070链路状态路由协议中，直连的路由器之间建立邻接关系，互相“交流”链路信息，来“画”出完整的网络结构RA10302050RB40RD8070RC60为了标识链路信息是由为了标识链路信息是由谁发出的，用谁发出的，用Router ID标识路由器标识路由器路由器学习到的链路路由器学习到的链路信息，保存在信息，保存在链路状链路状态数据库态数据库中中相邻路由器之间建立相邻路由器之间建立邻接关系邻接关系，保存在，保存在邻邻居列表居列表中中Router IDRouter ID（一般用Loopback0地址表示）是在OSPF区域内唯一标识一台路由器的IP地址R
7、outer ID选取规则首先，路由器选取它所有loopback接口上数值最高的IP地址如果没有loopback接口，就在所有物理端口中选取一个数值最高的IP地址邻居和邻接关系邻居和邻接关系OSPF在相邻路由器间建立邻接在相邻路由器间建立邻接(Adjacency)关系，便它们交换路由信息关系，便它们交换路由信息;邻居邻居(Neighbor)是指共享同一网络的路由器。是指共享同一网络的路由器。建立邻接关系的过程RARBDownDownDownDownInitInit2-way2-way2-way2-wayFullFullHello(neighbor=“”)Hello(neighbor=“RA”)H
8、ello(neighbor=“RB”)Hello(neighbor=“”)InitInitDBD（Seq）接收到对方的接收到对方的HELLO报文，转报文，转换为初始状态换为初始状态在对方发来的在对方发来的HELLO报文中看到报文中看到自己的自己的Router ID，转换为双向状态转换为双向状态确定数据库描述报确定数据库描述报文的序列号，转换文的序列号，转换为信息交换初始状为信息交换初始状态态DBD（Seq）ExStartExStartExStartExStartDBDDBDExChangeExChangeExChangeExChange发送数据库描述报发送数据库描述报文，转换为信息交文，转换为
9、信息交换状态换状态LSRLoadingLoadingLSULSRLSULoadingLoadingFullFull发送链路状态信息请求发送链路状态信息请求报文，获取未知的链路报文，获取未知的链路状态信息状态信息发送链路状态信息更新发送链路状态信息更新报文，同步链路状态数报文，同步链路状态数据库据库直到两台路由器的链直到两台路由器的链路状态数据库完全一路状态数据库完全一致，形成邻接关系致，形成邻接关系发送发送Hello消息消息就像双方互相就像双方互相打个招呼打个招呼DBD类似于类似于一个目录一个目录互相发送对互相发送对方未知的链方未知的链路信息路信息OSPF的网络类型网络类型举例广播以太网非广播
10、多路访问NBMA帧中继、X.25点到点PPP，HDLC点到多点多个点到点链路的集合路由器接口类型不同，在建立邻接关系的时候，OSPF路由器执行的操作也略有不同OSPF的DR与BDRACBDEABCED广播网络中广播网络中 建立邻接关系建立邻接关系 构成构成n(n一一1)2个个 邻接关系邻接关系 如果直连的路由如果直连的路由器互相都建立邻器互相都建立邻接关系接关系这种方法非常烦这种方法非常烦琐！不可取！琐！不可取！自制系统ACBDE(DR)DR)ABCED(DR)DR)指定路由器（DR）一个网段上的其他路由器都和指定路由器（DR）构成邻接关系，而不是它们互相之间构成邻接关系DRBDR通过Hell
11、o报文选择DR和BDR来代表OSPF网段其他的路由器(DRothers)只和DR及BDR路由器之间形成邻接关系P=1P=0P=1P=3P=2HelloDRBDR通过组播发送Hello报文具有最高OSPF优先级的路由器会被选为DR如果OSPF优先级相同，则具有最高Router ID的路由器会被选为DR更改优先级：ip ospf priority （接口模式）OSPF的Hello协议当路由器上启动OSPF进程时，每台路由器都会间隔一定的时间发送Hello包Hello包通过组播地址224.0.0.5发送OSPF路由器使用Hello包发起建立邻接关系并监视这种关系的存在和消失在广播网或者点对点网上，H
12、ello的发送间隔是10秒；在NBMA网络上，Hello的发送间隔是30秒OSPF的度量方法COST=108/BWOSPF协议决定最短路径是基于路由器每一个接口指定的代价（cost）来的一条路由的代价：是指沿着到达目的网络的路由路径上所有出站接口的代价之和!100M128KABCC学习到的学习到的10网段的网段的Cost是多少？是多少？108/100M1108/128K781Cost值为值为1178178310100M何时需要OSPF路由协议网络的规模 网络中的路由器在10台以上；中等或大规模的网络网络的拓扑结构 网络的拓扑结构为网状，并且任意两台路由器之间都有互通的需求 其它特殊的需求 要求
13、路由变化时能够快速收敛，要求路由协议自身的网络开销尽量降低 对路由器自身的要求 运行OSPF协议时，对路由器的CPU的处理能力及内存的大小都有一定的要求，性能很低的路由器不推荐使用OSPF协议 OSPF单区域的配置命令4-1配置loopback接口地址Router(config)#interface loopback 0Router(config-if)#ip address IP地址 掩码启动OSPF路由进程Router(config)#router ospf 进程号 指定OSPF协议运行的接口和所在的区域Router(config-router)#network 网络号 反向掩码 area
14、 区域号本路由器的进程号，本路由器的进程号，用于标识同一路由器用于标识同一路由器上的多个上的多个OSPF进程进程可以是网络地址、子可以是网络地址、子网地址、接口地址网地址、接口地址指明网络所属区域，指明网络所属区域，此处是此处是0-骨干区域骨干区域用于产生路由器的用于产生路由器的Router ID192.168.1.0/24 子网掩码：子网掩码：255.255.255.0 反向掩码：反向掩码：0.0.0.255子网掩码为子网掩码为1的位，在反向掩码中为的位，在反向掩码中为0；子网掩码为子网掩码为0的位，在反向掩码中为的位，在反向掩码中为1。例如：例如：192.168.2.0/28的反向掩码应该
15、是多的反向掩码应该是多少？少？反向掩码：反向掩码：0.0.0.155.2 单区域OSPFOSPF单区域的配置命令4-2修改接口的Cost值 Router(config-if)#ip ospf cost number 例如：Router(config)#interface s0 Router(config-if)#ip ospf cost 1000 取值范围取值范围165535OSPF路由器在接口上使用路由器在接口上使用cost值来决定最佳路径值来决定最佳路径OSPF单区域的配置命令4-3查看邻居列表Router#show ip ospf neighbor查看链路状态数据库Router#show
16、 ip ospf database查看路由表Router#show ip route 查看OSPF的配置Router#show ip ospf查看OSPF接口数据结构Router#show ip ospf interface 接口 单区域OSPF配置实例10.1.1.0/2412.12.12.0/2423.23.23.0/24192.168.1.0/24router ospf 10network 10.1.1.0 0.0.0.255 area 0network 12.12.12.0 0.0.0.255 area 0L0:1.1.1.1/24L0:2.2.2.2/24L0:3.3.3.3/245
17、.2.2 在点到点链路上配置OSPF10.1.1.0/2412.12.12.0/24192.168.1.0/24router ospf 10network 10.1.1.0 0.0.0.255 area 0network 12.12.12.0 0.0.0.255 area 0L0:1.1.1.1/24L0:2.2.2.2/245.2.3 配置OSPF认证简单口令认证area 0 authenticationinte s0/0ip ospf authentication-key cisco5.2.4 配置默认路由将默认路由注入到OSPF网络（下放默认路由）router ospf 1default
18、-information originate5.3 OSPF多区域生成OSPF多区域的原因改善网络的可扩展性 快速收敛取得上述两个目标的关键是把网络分成更小的区OSPF路由器的类型2-1骨干路由器内部路由器区域边界路由器ABR自治系统边界路由器ASBROSPF路由器的类型2-2区域边界路区域边界路由器由器/ABR自制系统边界路自制系统边界路由器由器/ASBR区域边界路区域边界路由器由器/ABRArea 1Area 0Area 2内部路由器内部路由器内部路由器内部路由器内部路由器内部路由器只保存本区域内只保存本区域内的链路状态信息的链路状态信息用来连接区域用来连接区域0和和其他区域其他区域用来连
19、接用来连接OSPF的的AS与外部其他的路由与外部其他的路由OSPF的区域类型21OSPF的区域类型骨干区域area 0非骨干区域根据能够学习的路由种类来区分：标准区域末梢区域（stub）完全末梢（Totally stubby）区域非纯末梢区域（NSSA）ABR负责将负责将area 1的链路状态的链路状态信息汇总后发送到信息汇总后发送到area 0将其他区域的链路信息汇总后将其他区域的链路信息汇总后发送给发送给area 1OSPF的区域类型22Area 0Area 1Area 2RIP标准区域标准区域ASBR负责将外部路由注负责将外部路由注入到入到OSPF的网络中的网络中ASBRASBRABRA
20、BRABRABRstub区域区域Totally stub区域区域NSSA区域区域RIP1.能学习其他区域的路由能学习其他区域的路由2.能学习外部路由能学习外部路由ASBR不能不能将外部路由注入到将外部路由注入到OSPF的网络中的网络中1.ASBR不能不能将外部路由注入将外部路由注入到到OSPF的网络中的网络中2.ABR不会不会将其他区域的路由将其他区域的路由发送到发送到area 1中，而是用一条中，而是用一条缺省路由代替缺省路由代替1.可以可以学习学习本区域连接的外部本区域连接的外部路由；路由；2.不学习不学习其他区域转发进来的其他区域转发进来的外部路由外部路由OSPF链路状态通告6-1链路状
21、态通告LSA的类型类型代码描述用途Type 1路由器LSA由区域内的路由器发出的Type 2网络LSA由区域内的DR发出的Type 3网络汇总LSAABR发出的，其他区域的汇总链路通告Type 4ASBR汇总LSAABR发出的，用于通告ASBR信息Type 5AS外部LSAASBR发出的，用于通告外部路由Type 7NSSA外部LSANSSA区域内的ASBR发出的，用于通告本区域连接的外部路由OSPF链路状态通告6-2路由器LSA每一台路由器都会产生路由器LSA通告，列出了路由器所有的链路或接口，指明它们的状态和沿每条链路方向出站的代价这些LSA通告只会在始发它们的区域内部进行泛洪OSPF链路
22、状态通告6-3网络LSA(Network LSA)每一个多路访问网络中的指定路由器DR将会产生网络LSA通告用来描绘一个多路访问网络和与之相连的所有路由器OSPF链路状态通告6-4网络汇总LSA由ABR路由器始发，发送网络汇总LSA到一个区域，用来通告该区域外部的目的地址是ABR路由器告诉与之相连的区域内的内部路由器，它所能到达的目的地址的一种方法OSPF链路状态通告6-5ASBR汇总LSA(ASBR Summary LSA)是由ABR路由器始发出的ASBR汇总LSA通告的目的地是一个ASBR路由器OSPF链路状态通告6-6自治系统外部LSA或称为外部LSA(Extemal LSA)，始发于A
23、SBR路由器用来通告到达OSPF自主系统外部的目的地或者OSPF自主系统外部的缺省路由的LSA外部LSA通告将在整个自主系统中进行泛洪 阶段总结区域类型描述允许的LSA类型普通区域能学习其他区域的路由能学习外部路由LSA-1、LSA-2、LSA-3、LSA-4、LSA-5Stub区域能学习其他区域的路由不能学习外部路由LSA-1、LSA-2、LSA-3、LSA-4Totally Stub不能学习其他区域的路由不能学习外部路由LSA-1、LSA-2NSSA能学习其他区域的路由不能学习其他区域连接的外部路由，但可以注入本区域连接的外部路由LSA-1、LSA-2、LSA-3、LSA-4、LSA-7O
24、SPF路由表-路径类型2-1路径类型区域内路径(Intra-area path)：在路由器所在的区域内就可以到达目的地的路径区域间路径(Inter-area path)：目的地在其他区域但是还在OSPF自治系统内的路径类型1的外部路径(Type l external path，E1)：目的地在OSPF自治系统外部的路径类型2的外部路径(Type 2 external path，E2)：目的地在OSPF自主系统外部的路径，但是在计算外部路由的度量时不再计入到达ASBR路由器的路径代价OSPF路由表-路径类型2-2路由器A有两条到达外部目的网络10.1.2.0的路径E1类型：路径A-B-D的代价是
25、35(5+20+10)路径A-C-D代价为50(30+10+10)E2类型：路径A-B-D的代价是30(20+10)路径A-C-D的代价为20(10+10)优先优先优先优先实验1-网络拓扑router rip redistribute ospf 10 metric 10router ospf 10 redistribute rip metric 200 subnets地址汇总地址汇总也是通过减少泛洪的LSA数量节省资源可以通过屏蔽一些网络不稳定的细节来节省资源在Cisco的路由器上可以执行两种类型的地址汇总区域间路由汇总外部路由汇总 192.168.16.0 11000000.10101000
26、.00010000.0192.168.17.0 11000000.10101000.00010001.0192.168.18.0 11000000.10101000.00010010.0192.168.19.0 11000000.10101000.00010011.0/22 11000000.10101000.00010000.0192.168.16.0/22地址汇总练习网段172.16.0.0/24,172.16.1.0/24,172.16.2.0/24,172.16.3.0/24,实现网络地址汇总,汇总后的网段是?172.16.0.0/22 若增加一个网段172.16.5.0/24,实现网络汇总。172.16.0.0/22 172.16.5.0/24地址汇总配置区域间路由汇总：area range 区域外路由汇总：summary-address 192.168.1.1/25192.168.1.129/25