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1、第7章 OSPF动态路由协议原理与配置7.1 OSPF动态路由协议原理 7.1.1 OSPF特点OSPF无路由自环问题。OSPF支持变长子网掩码VLSM。OSPF支持区域划分、适应大规模网络。OSPF支持等值路径负载分担（Cisco定义最大6条）。OSPF支持验证，防止对路由器、路由协议的攻击行为7.1.1 OSPF特点（续）OSPF路由变化时收敛速度快，可适应大规模网络。OSPF并不周期性地广播路由表，因此节省了宝贵的 带宽资源。OSPF被直接封装于IP协议之上（使用协议号89）， 它靠自身的传输机制保证可靠性。OSPF数据包的TTL值被设为1，即OSPF数据包只能被 传送到一跳范围之内的邻
2、居路由器。OSPF以组播地址发送协议报文（对所有DR/BDR路由 器的组播地址：224.0.0.6；对所有的SPF路由器的组 播地址：224.0.0.5）。7.1.2 OSPF协议的基本术语1路由器IDRouter ID 2邻居（Neighbors） 3邻接（Adjacency） 4指定路由器（Designative Router，DR） 5备份指定路由器（Backup Designative Router，BDR） 6DROTHER 7OSPF链路状态数据库7.1.3 OSPF数据包类型及OSPF数据包头部结构 1OSPF数据包类型2OSPF数据包头部结构图7-3 OSPF hello数据包
3、的解码结果7.1.4 5种类型的OSPF数据包1Hello数据包Hello数据包是编号为1的OSPF数据包。运行OSPF协议的路由器每隔一定的时间发送一次 Hello数据包，用以发现、保持邻居（Neighbors） 关系并可以选举DR/BDR。2链路状态数据库描述数据包链路状态数据库描述数据包（DataBase Description ，DBD）是编号为2的OSPF数据包。该数据包在链路状态数据库交换期间产生。它的主 要作用有三个：选举交换链路状态数据库过程中的主/从关系。确定交换链路状态数据库过程中的初始序列号。交换所有的LSA数据包头部。图7-4 DBD的头部结构图7-5 OSPF DBD
4、数据包的解码结果3链路状态请求数据包链路状态请求数据包（LSA-REQ）是编号为3的OSPF 数据包。该数据包用于请求在DBD交换过程发现的本路由器中 没有的或已过时的LSA包细节。图7-6 链路状态请求数据包图7-7 OSPF REQ数据包的解码结果4链路状态更新数据包链路状态更新数据包（LSA-Update）是编号为4的 OSPF数据包。该数据包用于将多个LSA泛洪，也用于对接收到的链 路状态更新进行应答。如果一个泛洪LSA没有被确认 ，它将每隔一段时间（缺省是5秒）重传一次。图7-8 链路状态更新数据包图7-9 OSPF Update数据包的解码结果5链路状态确认数据包链路状态确认数据包
5、（LSA-Acknowledgement）是 编号为5的OSPF数据包。该数据包用于对接收到的LSA进行确认。该数据包会 以组播的形式发送。如果发送确认的路由器的状态 是DR或者BDR，确认数据包将被发送到OSPF路由器 组播地址：224.0.0.5。如果发送确认的路由器的状 态不是DR或者BDR，确认将被发送到OSPF路由器组 播地址：224.0.0.6。图7-10 链路状态确认数据包图7-11 OSPF ACK数据包的解码结果7.1.5 LSA数据包1链路状态通告数据包（LSA）头部格式LSA头表7-3 LSA类型及对应链路状态ID2路由器LSA路由器LSA主要包括以下内容：该路由器是否是
6、一个区域边界路由器（ABR，见 7.1.8节）。该路由器是否是一个自治系统边界路由器（ASBR ，见 7.1.8 节）。路由器链路的数量。链路类型、链路数据、链路ID：不同链路类型的 这三个字段的内容及含义不同。度量：指定链路的OSPF代价。图7-13 路由器LSA表7-4 不同类型链路的对应链路状态ID和链路数据3网络LSA网络LSA主要包括以下内容：网络掩码：与传输网相关的网络掩码。接入（Attached）路由器：接入到传输网的所有 路由器的路由器ID列表。图7-14 网络LSA4汇总LSA汇总LSA主要包括以下内容：Network Mask（网络掩码）字段：占32比特。指 明目标网络的子
7、网掩码。metric（度量）字段：占24比特。指明到目标网络 的OSPF代价。TOS（服务类型，占8比特）、TOS metric（服务 类型代价，占24比特）字段：和服务类型相关的 字段（通常设为0）。图7-15 汇总LSA5自治系统外部LSA自治系统外部LSA主要包括以下内容：Network Mask（网络掩码）字段“E”字段metric（度量）字段Forwarding address（转发地址）字段External Route Tag（外部路由标签）字段“E”位、TOS、TOS metric、Forwarding address字 段图7-16 自治系统外部LSA7.1.6 OSPF网络介
8、质分类RFC将网络介质类型分为：NBMA和点到多点 类型。Cisco额外定义了三种网络介质：点到点、广 播和点到多点非广播。1. 点到点（Point to Point，PTP）在点到点类型的介质中，OSPF数据包以多播地址发 送不选举DR、BDROSPF路由器之间的hello数据包每10秒钟发送一次， 邻居的死亡间隔时间为40秒2. 广播网络（Broadcast）需要选举DR/BDR。OSPF路由器之间的hello数据包每10秒钟发送一次， 邻居的死亡间隔时间为40秒。3. 非广播多路访问（NBMA）非广播多路访问（Non-Broadcast Multi-Access， NBMA）类型的介质包
9、括运行帧中继、X.25、ATM等 协议的网络。对于NBMA网络，需要手工指定DR/BDR。之后，其 运行模式将同广播网络一样。OSPF路由器之间的hello数据包每30秒钟发送一次， 邻居的死亡间隔时间为120秒。非广播多路访问（NBMA） 4. 点到多点（PTMP）点到多点（Point to Multi-Point，PTMP）类型的介质 包括运行帧中继、X.25、ATM等协议的网络。在点到多点介质中，不选举DR/BDR。OSPF路由器之间的hello数据包每30秒钟发送一次， 邻居的死亡间隔时间为120秒。点到多点5. 点到多点非广播（P2MP-NonBroadcast）不选举DR/BDR。
10、需要使用命令neighbor手工指定近邻。OSPF路由器之间的hello数据包每30秒钟发送一次， 邻居的死亡间隔时间为120秒。表7-5 介质特性表7.1.7 SPF过程1OSPF邻接建立过程OSPF邻接建立过程主要会经过以下一些阶段或状态：关闭（Down）状态：没有发送hello数据包，也没有收到 hello数据包。尝试（Attempt）状态：不停地向对方发送hello数据包。初始（Init）状态：收到了对方的hello数据包。但对方没 有收到自己的hello报文。双向（Two-Way）状态：双方均收到了对方的hello数 据包。启动（ExStart）状态：发送DBD报文，选举主/从设备
11、、设定初始序列号。交换（Exchange）状态：互相交换LSA报头信息。装入（Loading）状态：向对方请求自己没有的或过时 的LSA信息，并在收到对方的更新LSA后添加到自己的 链路状态数据库中。完成（Full）状态：双方的链路状态数据库完全相同。图7-21 OSPF 邻接 建立 过程2OSPF邻居状态机3. SPF计算OSPF协议的核心是SPF，即最短路径优先算法。 OSPF使用Dijkstra算法来产生最短生成树。OSPF协议中的SPF计算路由过程如下：各路由器发送自己的LSA，其中描述了自己的链路状态信 息。各路由器汇总收到的所有LSA，生成LSDB。各路由器以自己为根节点计算出最小
12、生成树，依据是链路 的代价。各路由器按照自己的最小生成树得出路由条目并安装到路 由表中。3. SPF计算3. SPF计算OSPF协议的核心是SPF，即最短路径优先算法。 OSPF使用Dijkstra算法来产生最短生成树。OSPF协议中的SPF计算路由过程如下：各路由器发送自己的LSA，其中描述了自己的链路状态信 息。各路由器汇总收到的所有LSA，生成LSDB。各路由器以自己为根节点计算出最小生成树，依据是链路 的代价。各路由器按照自己的最小生成树得出路由条目并安装到路 由表中。7.1.8 OSPF区域多区域OSPF中路由器的名称及用途区域内路由器（Inter Area Router ，IAR）
13、：该路由器负责维 护本区域内部路由器之间的链路状态数据库。骨干（主干）路由器：可以是区域内路由器，也可以是区域 边界路由器。区域边界路由器（Area Border Router，ABR）：该路由器拥 有所连接的区域的所有链路状态数据库并负责在区域之间发 送LSA更新消息。自治系统边界路由器（Anonymous System Border Router， ASBR）。该路由器处于自治系统边界，负责和自治系统外部 交换路由信息。7.2 OSPF动态路由协议配置 7.2.1 单区域OSPF配置 单区域OSPF的配置分为两个步骤：启动OSPF路由器协议进程。Router(config)#router
14、ospf Process-ID声明运行OSPF协议的路由器接口IP地址或子网地址。Router(config-router)#network A.B.C.D A.B.C.D area area-id7.2.2 点到点链路OSPF配置以下是路由器A的配置命令：Ra(config)#router ospf 100Ra(config-router)#router-id 1.1.1.1Ra(config-router)#network 1.1.1.0 0.0.0.255 area 0Ra(config-router)#network 12.0.0.1 0.0.0.0 area 0Ra(config-r
15、outer)#network 13.0.0.1 0.0.0.0 area 0以下是路由器B的配置命令：Rb(config)#router ospf 100Rb(config-router)#router-id 2.2.2.2 Rb(config-router)#network 2.2.2.0 0.0.0.255 area 0Rb(config-router)#network 12.0.0.2 0.0.0.0 area 0Rb(config-router)#network 23.0.0.2 0.0.0.0 area 0以下是路由器C的配置命令：Rc(config)#router ospf 100
16、Rc(config-router)#router-id 3.3.3.3 Rc(config-router)#network 3.3.3.0 0.0.0.255 area 0Rc(config-router)#network 13.0.0.3 0.0.0.0 area 0Rc(config-router)#network 23.0.0.3 0.0.0.0 area 07.2.3 点到点链路OSPF诊断1log-adjacency-changesRa(config-router)#log-adjacency-changes图7-28、29 命令log-adjacency-changes的输出OSPF相关诊断命令2show ip protoco
