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1、13章 OSPF路由协议原理与配置,RIP无法适用于更大型网络，而OSPF协议恰好形成互补。OSPF是一种典型的链路状态路由协议，它采用链路状态路由的算法，具有快速收敛性、多重路径选择，以及对流量的负载均衡分担等特点。OSPF通过与直连路由器建立邻接关系互相传递链路状态信息，了解整个网络的拓扑结构，使得每个运行OSPF进程的路由器都装有一张“网络地图”。本章主要介绍OSPF路由协议原理以及在网络中运行OSPF协议的有关配置。,13.1 OSPF路由协议原理 13.1.1 OSPF概述 13.1.2 OSPF过程及路由计算 13.1.3 OSPF区域连接及外部通信 13.2 OSPF动态路由协议
2、配置 13.2.1 单区域OSPF配置 13.2.2 多区域OSPF配置 13.2.3 分区域OSPF配置,13.1 OSPF路由协议原理 OSPF（Open Shortest Path First，开放最短路由优先协议）是通过对一个多路由器运行的网络设置多区域，区域间的路由是通过区域边界路由器（ABR）转发，区域内部的路由器只要知道到达ABR的路由就行了，这样就有效地减少了网络内部区域的路由条目。当整个网络经过链路状态信息的同步收敛，生成路由表后，OSPF区域内部就可以直接转发数据。,OSPF 5种不同类型的数据包的包头结构是一样的，数据包头部结构如图13.1所示，各字段内容这里就不作介绍了
3、，从包头的类型字段中就可以识别出各种数据包的类型，也就是对应于表13.1中的编号项（15）。以下介绍5种类型的OSPF数据包。,OSPF 5种类型数据包中的4种都封装了LSA或与LSA相关的信息，也可以理解为它们是在完成对LSA的操作。OSPF是基于链路状态算法的路由协议，所有对路由信息的描述都是封装在LSA中发送出去的。LSA头部格式如图13.2所示。,Type 1：是最基本的LSA类型，对于ABR，它会为每个区域生成一条Router LSA。这种类型的LSA传递的范围是它所属的整个区域。,Type2：对于广播和NBMA类型的网络，为了减少该网段中路由器之间交换报文的次数而提出了DR的概念。
4、一个网段中有了DR之后不仅发送报文的方式有所改变，链路状态的描述也发生了变化。在DROther和BDR的Router LSA中只描述到DR的连接，而DR则通过Network LSA来描述本网段中所有已经同其建立了邻接关系的路由器（分别列出它们的Router ID）。同样，这种类型的LSA传递的范围是它所属的整个区域。,Type3：当ABR完成它所属一个区域中的区域内路由计算之后，查询路由表，将本区域内的每一条OSPF路由封装成Network Summary LSA发送到区域外。LSA中描述了某条路由的目的地址、掩码、花费值等信息。这种类型的LSA传递的范围是ABR中除了该LSA生成区域之外的其
5、他区域。 Type4：这种LSA与Type3类型的LSA内容基本一样，只是Type4的LSA描述的目的地址是ASBR，是主机路由，所以掩码为0.0.0.0。这种类型的LSA传递的范围与Type3的LSA相同。,Type5：本类型的 LSA中包含某条路由的目的地址、掩码、花费值等信息。本类型的LSA是唯一一种与区域无关的LSA类型，它并不与某一个特定的区域相关。这种类型的LSA传递的范围是整个自治系统。 Type6：分组成员LSA，描述多播OSPF包的多播分组成员信息。,Type7：区域外部LSA，它由NSSA区域内部的ASBR产生，包含到自治域外的多个外部目的网络的信息，通过洪泛法传到NSSA
6、区域。 Type8：外部属性LSA，是被提议作为运行内部BGP协议的另一种选择，以便用来传送BGP协议的信息穿过一个OSPF域。这个LSA从来没有在大范围部署过，IOS也未支持该LSA。,Type9：Opaque LSA，链路本地范围。 Type10：Opaque LSA，本地区域范围。 Type11：Opaque LSA，AS范围。 Opaque LSA是由标准的LSA头部后面跟随专用信息组成的一类LSA。这个信息字段可以直接由OSPF协议使用，或者由其他应用分发信息到整个OSPF域间接使用。,表13.2结合LSA头部格式，给出了目前使用最多的以上前5类LSA的类型、链路状态ID、链路数据以
7、及主要功能。 开始RFC将网络介质类型分为两类：NBMA和点到多点类型。后来Cisco又额外定义了3种网络介质：点到点、广播和点到多点非广播。表13.3列出了各类介质的特性。, 点到点（PTP，Point to point）。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、BDR；OSPF路由器之间的hello数据包每10秒发送一次，邻居的死亡间隔时间为40秒。 广播网络（Broadcast）。需要选举DR、BDR；OSPF路由器之间的hello数据包每10秒发送一次，邻居的死亡间隔时间为40秒。, 非广播多路访问（NBMA，Non-Broadcast Multi-Access
8、）。该介质包括运行x.25、ATM等协议的网络；需要手工指定DR、BDR，其运行模式同广播一样；OSPF路由器之间的hello数据包每30秒发送一次，邻居的死亡间隔时间为120秒。, 点到多点（PTMP，Point to Multi-Point）。该介质包括运行x.25、ATM等协议的网络；不选举DR、BDR；OSPF路由器之间的hello数据包每30秒发送一次，邻居的死亡间隔时间为120秒。 点到多点-非广播（PTMP-NonBroadcast）。不选举DR、BDR；需要手工指定近邻；OSPF路由器之间的hello数据包每30秒发送一次，邻居的死亡间隔时间为120秒。,区域划分 在运行OSP
9、F的自治域中，依据不同去向的LSA，大部分路由器通常支持划分为多种区域：规则、存根、完全存根和准存根区域。 规则区域，即不特别说明的区域，允许所有类型的LSA进出。路由器具有全部路由信息，有利选择到达目的地的最佳路径。不足之处是任何区域外的链路失效将引起局部的SPF计算。, 存根区域（STUB，Stubby Area），不允许外部的LSA进入。因此，ABR不产生任何更新。外部LSA用于描述OSPF区域外的目的地，存根区域可以防止区域外部对本区域的影响，但并不能阻止OSPF区域内对该区域（Area）的影响，仍然允许汇总LSA，所以，其他区域将仍然影响到存根区域。, 完全存根（no-summary
10、）区域同STUB类似，阻止外部LSA。但是，同STUB不同的是，完全存根区域不允许汇总LSA。这样其他区域将不会影响到完全存根区域。 准存根区域（NSSA，Not So Stubby Area）同存根区域类似，但是，它可以将外部路由导入到区域中。区域间的路由为Type7 LSA，并被ABR转换为Type5 LSA。 OSPF邻接建立过程如图13.3所示，OSPF邻接建立过程主要会经过以下一些状态。, 由4台路由器组成的网络，连线旁边的数字表示从一台路由器到另一台路由器所需要的花费，如图13.4（a）所示。这里，我们假定两台路由器相互之间发送报文所需花费是相同的。, 每台路由器都根据自己周围的网
11、络拓扑结构生成一条LSA（链路状态广播），并通过相互之间发送协议报文将这条LSA发送给网络中其他的所有路由器。这样，每台路由器都收到了其他路由器的LSA，所有的LSA放在一起称作LSDB（链路状态数据库）。显然，4台路由器的LSDB都是相同的，如图13.4（b）所示。, 由于一条LSA是对一台路由器周围网络拓扑结构的描述，那么LSDB则是对整个网络的拓扑结构的描述。路由器很容易将LSDB转换成一张带权的有向图，这张图便是对整个网络拓扑结构的真实反映。显然，4台路由器得到的是一张完全相同的图，如图13.4（c）所示。, 接下来每台路由器在图中以自己为根节点，使用SPF算法计算出一棵最短路径树，由
12、这棵树得到了到网络中各个节点的路由表。显然，4台路由器各自得到的路由表是不同的。这样每台路由器都计算出了到其他路由器的路由，如图13.4（d）所示。,ABR首先完成一个区域内的路由计算，然后查询路由表，为每一条OSPF路由生成一条Type3类型的LSA，内容主要包括该条路由的目的地址、掩码、花费等信息。例如，如图13.5所示Area ID=0，Type=3，DA=192.178.14.0，Mask=255.255.255.240，Metric=120等，然后将这些LSA发送到另一个区域中。,所有的区域必须和骨干区域相连，也就是说，每一个ABR连接的区域中至少有一个是骨干区域，而且骨干区域自身也
13、必须是连通的。由于网络的拓扑结构复杂，有时无法满足每个区域必须和骨干区域直接相连的要求，例如图13.6中的Area9。为解决此问题，OSPF提出了虚连接的概念。虚连接是指在两台ABR之间，穿过一个非骨干区域（transit Area，转换区域）建立的一条逻辑上的连接通道。,OSPF一共将路由分为四级，按优先级从高到低排列：区域内路由区域间路由自治系统外一类路由（type 1）自治系统外二类路由（type 2）。其中前两种路由在路由表中的优先级是一样的，缺省值为10；后两种路由在路由表中的优先级是相同的，缺省值是150。,13.2 OSPF动态路由协议配置 13.2.1 单区域OSPF配置 单区
14、域是指运行OSPF路由协议的路由器处于同一个区域（Area）。 单区域OSPF基本配置分为两个步骤：启动OSPF路由器协议进程和声明运行OSPF协议的路由器接口IP地址或子网地址。,（1）启动OSPF路由器协议进程 Router(config)#router ospf Process-ID。 命令中，Process-ID的范围为165 535。该字段表示本地OSPF协议进程代号，只具有本地意义。,（2）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-id。 命令中，A.B.C.D
15、代表网络地址号，a.b.c.d代表OSPF通配符掩码；区域号：Area-id的范围是04 294 967 295。可以用两种格式表示：十进制数或IP地址的点分十进制形式。,例 要求完成同一区域内的点到点链路OSPF单区域配置。 如图13.8所示的点到点链路中，路由器A、B通过串行接口互连。在A、B上各定义了一个环回接口loopback 0，它们将成为各自路由器的路由器ID，并且用来模拟局域网链路的逻辑接口。3个路由器都处在同一区域：Area0。,（1）路由器A的配置 RouterA(config)#interface loopback0 RouterA(config-if)#ip addres
16、s10.10.10.1 255.255.255.0 RouterA(config)#router ospf 1 RouterA(config)#router-id 10.10.10.1 RouterA(config-router)#network 10.10.10.0 0.0.0.255 area 0 RouterA(config-router)#network 19.16.0.0 0.0.0.255 area 0 RouterA(config-router)#network 29.16.0.0 0.0.0.255 area 0,13.2.2 多区域OSPF配置 多区域是指运行OSPF路由协议的路由器可能处在不同的区域（Area）。 1多区域OSPF配置 多区域OSPF配置如图13.9所示，它有两个区域Area0和Area1。在配置中，需要区分清楚配置的网段在哪个区域。路由器A和C都是在单独的区域中，配置时该路由器的各端口区
